La population mondiale ne cesse de croître, augmentant la pression sur les terres agricoles limitées. Il est impératif de préserver les espaces naturels pour maintenir la biodiversité, tout en affrontant le réchauffement climatique qui réduit les rendements. Les engrais chimiques traditionnels, issus de ressources non renouvelables comme les combustibles fossiles, polluent l'environnement : seulement 14 % des nutriments atteignent les plantes, les 86 % restants contaminant eaux et atmosphère via ruissellement et évaporation. Perturbant l'équilibre du sol, ils compromettent le développement durable. Les scientifiques explorent des alternatives écologiques et économiques, comme les bactéries bénéfiques du sol en guise d'engrais organiques. Mais comment cette alliance entre plantes et bactéries fonctionne-t-elle ?
Les bactéries pullulent partout : sur la peau, dans les intestins, et surtout dans le sol, avec environ un milliard par gramme. Une poignée de terre en abrite plus que d'humains sur Terre ! Cette densité génère une concurrence féroce pour les nutriments. Certaines bactéries, dotées de flagelles (moteurs propulseurs) ou de chimiotaxie (capacité à détecter et migrer vers les substances nutritives tout en évitant les toxines), dominent la course.
Les flagelles permettent aux bactéries de se déplacer activement. (Source : lien)
Les racines des plantes libèrent des composés attractifs, multipliant par mille la densité bactérienne à leur proximité. Certaines bactéries s'installent même à l'intérieur des racines. Pourquoi les plantes investissent-elles ainsi en énergie ?
Ces relations remontent à 470 millions d'années, avec l'arrivée des premières plantes terrestres colonisant une niche inoccupée. Les bactéries, présentes depuis 3-4 milliards d'années, ont vite interagi. Ces échanges peuvent être neutres, pathogènes (ex. : pourriture brune bloquant les vaisseaux) ou symbiotiques. Dans les nodules racinaires des légumineuses (soja, haricot), les rhizobactéries fixent l'azote atmosphérique via le gène nif, en échange de nutriments et d'un abri.
Collaboration chez les légumineuses : rhizobactéries à nodules fixent l'azote en échange de carbone. (Source : lien)
L'évolution a armé plantes et bactéries. Les plantes ont développé un système immunitaire ; certaines bactéries le contournent, mais d'autres sont reconnues. Les rhizobactéries promotrices de la croissance des plantes (PGPR) produisent des antimicrobiens contre les pathogènes, activent l'immunité végétale, facilitent les symbioses et boostent l'absorption de NPK (azote, phosphore, potassium). Elles augmentent la surface racinaire via hormones, solubilisent les nutriments et aident face au stress (sécheresse, froid). En échange, les plantes fournissent des composés carbonés.
Expérience sur cresson de Thale : à droite, avec bactéries Caulobacter, croissance accrue. (Source : lien)
Dans le laboratoire de la Prof. Sofie Goormachtig à Gand, nos recherches confirment ces effets sur cresson, tomate, maïs, pomme de terre...
Des produits PGPR existent déjà : Mycostop (Verdera), à base de Streptomyces, combat les champignons en colonisant les racines et inhibant leur croissance. QuickRoots (Novozymes), avec Bacillus amyloliquefaciens et Trichoderma virens, améliore l'accès à NPK. L'agriculture raisonnée intégrant ces bactéries promet une alternative durable aux engrais chimiques. Bientôt, ces héros microscopiques investiront les jardineries !
