Université d’ORAN Faculté des Sciences Département de Biotechnologie Mémoire de MAGISTER en Biotechnologie Option: Intérêt des microorganismes en Agriculture et en Agro-alimentaire Présenté par SAAD Dahbia Intitulé Etude des endomycorhizes de la variété Sigoise d’olivier (Olea europea L.) et essai de leur application à des boutures semi-ligneuses Soutenu le M. KARAM N-E. Mme KAÏD-HARCHE M. Mme KARAM H. Mme FORTAS Z. M. BELLAHCENE M. M. KADDOUS M. / / 2009 devant la commission d’examination : Professeur Professeur Professeur Professeur M.C. Directeur Université d’Oran USTO-Med Boudiaf Université d’Oran Université d’Oran Université de Mostaganem ITAF Mohammadia Président Examinateur Examinateur Rapporteur Co-rapporteur Invité 1 RESUME L’étude de l’association symbiotique endomycorhizienne de l’olivier a été entreprise chez la variété Sigoise (Olea europea L.). Deux stations ont été prospectées, situées dans la région de Sig (W. Mascara) où la culture de cette variété est dominante. Plusieurs aspects écologiques et biologiques ont été mis en évidence. L’analyse pédologique dans ces deux stations montre un sol de type sablo-limoneux de texture fine, un taux d’humidité relative variant de 18.3% à 21.8%, un pH alcalin (8.03 et 8.43), pauvre en azote (0.09 à 0.14%) et en phosphore (0.008% à 0.02%) et relativement faible en matières organiques (1.69 à 2.00%). Les examens microscopiques des fragments de racines d’olivier ont révélé un taux d’infection très élevé (plus de 80%) avec la présence de différentes structures caractéristiques des endomycorhizes arbusculaires : des arbuscules, des vésicules et des pelotons et cela indépendamment de l’âge et de la saison de prélèvement. La caractérisation morphologique des spores, isolées des sols rhizosphériques de l’olivier révèle la présence de trois genres appartenant à l’ordre des Glomales : Glomus sp, Acaulospora sp. et Gigaspora sp. avec la prédominance des Glomus. Le nombre le plus probable de propagules (MPN) varie entre 7 000 et 8 500 propagules/kg de sol et reflète la richesse et un bon état biologique du sol. Les essais d’inoculation effectués sur des boutures herbacées d’olivier, élévées en serre à nébulisation, ont révélé une association mycorhizienne. Les observations microscopiques des fragments de racines inoculés et du tamisat du substrat servant à la culture des boutures d’oliviers ont révélé les caractéristiques morphologiques des champignons endomycorhiziens identiques à celles observées en conditions naturelles chez l’olivier. Par ailleurs, les paramètres de croissance des parties aérienne et souterraine ont été positivement affectés suite à l’inoculation. Mots clés : Olea europea, endomycorhize, mycorhization , Glomale, Algérie, Sig. 2 ABSTRACT The study of the endomycorrhizal symbiotic association on olive tree was undertaken on the Sigoise cultivar (Olea europaea L.). Two olive plantations were surveyed in the Sig region close to Mascara where this cultivar is widely cultivated. Several ecological and biological traits were evidenced. Pedological analysis in these two areas reveal a sandy limon-like soil with a fine granulation, a relative humidity ranging from 18.3 to 21.8%, an alkaline pH (8.03 to 8.43), weak in nitrogen (0.09 to 0.14%) and phosphorus (0.008% to 0.02%) concentrations, and poor in organic matter (1.69 to 2.00%). Microscopical observations of olive root fragments revealed a high infection rate (more than 80%) and different typical structures from endomycorrhizal arbuscular fungi: arbuscules, vesicles and pelots whatever the plant age and the season sampling. Morphological characterization of spores isoled in the olive rhizosphere, shoew the presence of three genus that belong to the Glomale group: Glomus sp., Acaulospora sp. and Gigaspora sp. with a majority of Glomus species. The density of mycorrhizal fungi varied between 7 000 and 8 500 propagules/kg of soil, indicating the biological wealth and good quality of the soil. Inoculation trials of young olive plantlets from greenhouse reveal the existence of the symbiotic association. Microscopy on inoculated root fragments confirmed the characteristics of the mycorrhizal fungi, previously described in plantations. Sporocarpes and spores were detected following sieving of soil in which the inoculation was realized. A positive effect on the plant growth, including roots and leaves, was also observed following inoculation. Keywords : Olea europea, endomycorrhize, mycorrhization , Glomale, Algeria, Sig. 3 '&ف ه #ارا" ا! ا اوري ة ان ) (Olea aeporue L.ع "6از) (Sigoiseو ' ABارا" ?> < ا@' ?> =<) ;" 6و .( C ة Eه إ@ و @Gدر" .Aا Mا!و@ < BJأ &Lت أن ا Gر B Jذات P QCو ' اوح !Cر 18,3 G &GNو . 21,8و ه> !رة ' Gآ 8,03 pH) RCJو 6V' .(8,43إ Uازوت ) 0,09إ> ¸(%0,14و اVCVر ) 0,008إ> (%0,02و VY !CاBدة ا 1,69)Zإ> .(2,00% اE]Bت ا[@ E\ &Bور ان ا &Lو@د ة Eه ر?@> RG Bها ا <V اوري و ه> ا\ ات¸ و ا _ت وا!!ت !Cاوى ') Vأآ` (% 80و داa _Gف ا= " Eاbر و ?_ Mا.=B ا efر?@> Gاغ اBو ا Gا[G < Bور ان أ &Lت و@د ccأاع '= >BإU lemaGlo e=fو ه> psoluacAora sp ¸sumolG ps.و .aropsagiG psإن آ`? اBر ' اوح G 7000و k@ 8500ت ]/آ nJام ا اب. إن وت إ6ح ?> وط ' ! ?kCل ان ا> G B=J M'\ >? ABور ¸أو A Yو@د rVا_Vت ا @? Bا> ] >? AEا Eوف ا<! .آاك¸ ?tن ا Mا=N) Bل اCق و ا[ور( أ &Lت Bا ا MVG Gا .v6Jارا"ت ا x"J &Bا[ي nس ? M'\ Rان Gا ¸v6Jا &L rVاBاVfت اy @? Bاع اGاغ ا> Aا" xا<!>. ات׃, v6J', Glomale ,اور ,Olea europea,اا;", z 4 INTRODUCTION L’olivier (Olea europea L.), arbre ancestral profondément ancré dans les civilisations méditerranéennes et arabo-musulmanes, a toujours constitué, de par sa forte charge emblématique en terme de paix et de prospérité, un facteur d’atténuation des clivages culturels des peuples du Bassin méditerranéen. De nos jours, la place de l’oléiculture sur l’échiquier agricole méditerranéen ne cesse de se raffermir et le rayonnement de ses produits sur le marché mondial des denrées alimentaires ne fait que s’élargir (Mataix et Barbancho, 2006). La renommée des produits de l’olivier, aux vertus nutritionnelles et sanitaires salutaires et aux propriétés physico-chimiques confirmées, a franchi les frontières traditionnelles de consommation pour aller conquérir de nouveaux marchés en Amérique du Nord, en Asie, au Moyen Orient et en Australie (Loussert et Brousse, 1978). Par ailleurs, cette plante constitue un thème scientifique qui n’a cessé d’interpeller les chercheurs dans différents domaines tels que la géographie rurale, la sociologie, l’anthropologie, l’économie, l’écologie, la médecine, l’agronomie, la biologie et la génétique (Claridge et Walton, 1992). Ce renouveau actuel de l’oléiculture a suscité un intérêt particulier à l’échelle mondiale, mais aussi au niveau d’autres continents notamment américain et australien (Cuneo et Leishman, 2006, Binet et al., 2007). Ce regain d’intérêt est dû en plus de celui socio-économique, environnemental de cette espèce et aux qualités sanitaires et nutritionnelles particulières de l’huile d’olive (Abousalim et al., 2005) mais aussi, la mise au point de techniques de production en masse de plants de qualité grâce aux progrès réalisés en matière de micro-propagation de l’olivier. Ainsi plusieurs cultivars d’olivier ont été multipliés in vitro (Fabbri et al., 2004; Leva et al., 2004). En Algérie, la culture de l’olivier avec le palmier dattier constitue une composante importante du processus du développement durable (Sahli et Mekersi, 2005). Ainsi, le recours aux biotechnologies et aux innovations scientifiques et techniques appliquées à l’oléiculture et à l’oléotechnie s’avère incontournable et la maîtrise du processus de production de l’amont à l’aval s’impose afin que la filière oléicole soit au diapason des nouvelles données régissant désormais les performances de toute activité agricole tant au niveau de la production et de la transformation qu’au niveau de la commercialisation. L’Etat algérien a mis en place un Plan National Oléicole (PNO) en 2000. Ce plan avait comme objectifs, l’extension de la superficie 5 des oliveraies à 500 000 ha, à l’horizon 2010 (Argenson, 2008), la valorisation de la production, répondre aux exigences et aux normes internationales pour la promotion de la qualité des produits de l’olivier et l’amélioration de l’organisation professionnelle. L’olivier (Olea europea L.), constitue une composante essentielle de l’agriculture algérienne (Adamou et al., 2005). En effet, le patrimoine oléicole compte environ 23 millions de pieds d’oliviers couvrant près de 350 000 ha. Actuellement, l’olivier souffre de plusieurs problèmes qui affectent aussi bien sa production que son effectif, dont les plus importants figurent des maladies bactériennes (Assawah et Ayat, 1985), fongiques : Verticilliose (Bellahcene, 2004; Bellahcene et al., 2005a, 2005b), œil de paon ou Cycloconium (Guechi et Girre, 2002)) et surtout quelques ravageurs : Cochenille noire (Loussert et Brousse,1978), teigne de l’olivier (Gaouar-Benyelles,1996), mouche de l’olive (Gaouar-Benyelles, 1996)), mais aussi la salinité des sols, la sécheresse et l’ensablement (Loussert et Brousse, 1978). Dans la nature, l’aptitude d’une espèce végétale à coloniser un écosystème donné et s’y maintenir découle souvent des relations qu’elle établit avec les micro-organismes qui l’entourent. Parmi ces micro-organismes, les champignons du sol, qui forment des mycorhizes avec les racines des plantes, tiennent une place privilégiée du fait de leur ubiquité et de leur importance dans la nutrition minérale de ces plantes (Barea et al., 1999). Depuis leur découverte, les champignons mycorhiziens ont fait l’objet d’importantes recherches dans le but de connaître leur fonctionnement, tant au niveau fondamental qu’au niveau appliqué (Smith et Read, 1997; Selosse, 2001). Plusieurs espèces végétales cultivées ont déjà été étudiés et répondent favorablement à l’utilisation de champignons mycorhiziens (Plenchette, 1991). Il reste encore à déterminer la meilleure façon d’inoculer les plants pour favoriser à la fois le développement du champignon et de la plante. L’utilisation des mycorhizes dans la production végétale dans son ensemble et dans les productions arboricoles en particulier, s’avère plus importante et plus écologique (Nemec, 1986). Dans les sols pauvres, ces mycorhizes sont réputées améliorer l’assimilation des éléments minéraux en particulier le phosphore et favoriser la croissance de la plante-hôte (Plenchette, 2005). Ils permettent également aux plantes de mieux résister à différents stress environnementaux tels que la salinité, la sécheresse et certains microorganismes telluriques (Barea et al., 1997; Schreiner et al. 1997). L’olivier, parmi tant d’autres plantes herbacées et ligneuses, contracte naturellement des symbioses racinaires les plus répandues dans la nature, telles que les symbioses 6 endomycorhiziennes à vésicules et arbuscules (Azcón-Aguir et al., 1999; Fortas et al., 2007; Saad et al., 2008; Bellahcene et al., 2009; Saad, 2009). De nombreuses recherches ont montré les avantages de la mycorhization et ses applications en arboriculture fruitière notamment pour la production de plants en pépinière (Porra Soriano et al., 2002). L’olivier, comme la plupart des arbres fruitiers, est un partenaire symbiote potentiel des champignons endomycorhiziens (Porras piedra et al., 2005), c’est la raison pour laquelle il nous a semblé opportun d’entreprendre une étude de l’association mycorhizienne chez la variété Sigoise d’olivier avec comme objectif d’essayer de mycorhizer des boutures herbacées d’olivier et d’appliquer ces techniques en pépinière. Cette étude permettra : - d’effectuer une analyse physico-chimique du sol des vergers d’olivier prospectés et d’estimer le taux d’infection endomycorhizienne des oliviers en conditions naturelles; - de déterminer le pouvoir endomycorhizogène du sol (PEM) et le nombre le plus probable de propagules (MPN) ; - d’isoler les spores des champignons endomycorhiziennes indigènes du sol ; - et réaliser des essais d’endomycorhization contrôlés, des boutures herbacées de la variété Sigoise d’olivier Olea europea L., obtenus en serre à nébulisation, afin de déterminer l’efficacité des associations endomycorhiziennes sur la croissance et le développement de ces boutures. 7 1: CONNAISSANCES SUR L’OLIVIER 1-1: Origine et extension de l’olivier L’origine de la culture d’olivier se perd dans la nuit des temps; son extension coïncide et se confond avec celle des civilisations qui se sont succédées dans le Bassin méditerranéen (Fig. 1). Selon Loussert et Brousse (1978), cet arbre a une origine très ancienne; son apparition et sa culture remonteraient à la préhistoire. Parmi les vestiges les plus anciens, des fossiles de feuilles d’olivier ont été trouvés dans les gisements Phéocéniques de Montardino en Italie, dans les strates du Paléolithique supérieur, dans l’excargotière capsienne de Relilaï (région de Tebessa) en Afrique du Nord. Des fragments d’oléastres et des noyaux ont également été trouvés dans des sites du Néolithique et de l’âge de Bronze, en Espagne (Blázquez, 1997). Par ailleurs, dès le Villa-Franchien, Olea europea L., apparait dans de nombreux sites sahariens. En effet, des analyses de charbon et de pollen conservés dans certains gisements ibéro-maurisiens (Taforalt, Grotte, Rassel et Courbet) en Tunisie, ou capsiens (Ouled Djellal, Relilaï) en Algérie, attestent que l’oléastre existait en Afrique du Nord dès le XIIème millénaire et certainement bien avant (Camps, 1974; Dudur-Jarrige, 2001). La voie de l’expansion des oliviers au cours du temps ne peut être déterminée avec certitude. Cependant, plusieurs hypothèses sont admises mais la plus fréquemment retenue est celle de De Candolle (1883), qui situe le berceau de l’olivier cultivé sous une forme primaire en Syrie et en Asie Mineure (Iran), il y a six millénaires. De là, de nombreuses civilisations méditerranéennes se relayèrent à travers l’histoire pour propager la culture de cet arbre de l’Est en Ouest, dans tout le Bassin circum -méditerranéen (Zohary et Spigel, 1975; Besnard et al., 2001). Au VIème, sa culture s’est étendue à tout le Bassin méditerranéen par les grecs d’abord, puis par les romains qui l’ont utilisé comme arme pacifique dans leurs conquêtes pour l’établissement des villes en fixant les habitants des steppes (Baradez, 1949; Blázquez, 1997). En Afrique du Nord, la culture de l’olivier existait déjà avant l’arrivée des romains, car les berbères savaient greffer les oléastres (Camps-fabrer, 1953). Cependant, les romains ont permis l’extension des champs aux régions plus arides, considérées jusqu’alors comme peu propices à cette culture. C’est le cas de la région de Sufetula, l’actuelle Sbeïbla en Tunisie (Barbery et Delhoune, 1982). De plus, une foule de mosaïques trouvée en Tunisie et en Algérie témoigne de l’importance de l’olivier dans la civilisation romaine (Camps-Fabrer, 1953). La colonisation française a contribué à l’extension de l’oléiculture en Afrique du Nord, telles que l’oliveraie de Sfax en Tunise, de Sig en Algérie (Mendil et Sbari, 2006) et des oliveraies entre Meknès et Fez, au Maroc (Loussert et Brousse, 1978). 8 C’est à partir du XVIème siècle que s’ouvre une nouvelle ère continue qui va conduire l’olivier à son extension maximale, sous l’influence de la demande croissante d’une société occidentale de plus en plus industrialisée (Fiorino et Nizzi, 1992). Avec la découverte du nouveau monde, les émigrants de la péninsule ibérique (Espagne) ont introduit l’olivier dans leurs anciennes colonies des Amériques comme l’Argentine, le Mexique, le Pérou ensuite le Chili et la Californie. Et ce n’est qu’au XIXème siècle, lors de l’apogée de la démographie et de la colonisation européennes que l’oléiculture a vu un essor rapide en s’implantant dans des régions éloignées de son lieu d’origine comme l’Afrique du Sud, l’Australie, le Japon ou la Chine (Loussert et Brousse, 1978). Fig. 1: Origine et extension de l’olivier dans le monde (Besnard et Bervillé, 2000). 1-2: Répartition de la culture de l’olivier dans le monde Bien que l’olivier soit présent dans les quatre continents, environ 98% de la production mondiale de l’huile d’olive provient du Bassin méditerranéen. L’olivier est considéré comme une espèce caractéristique de la région méditerranéenne. On le rencontre surtout entre le 25ème et 45ème degré de latitude, dans l’hémisphère nord aussi bien que sud. Les implantations des oliveraies en Europe méditerranéenne sont limitées au nord au 45ème degré de latitude, limite imposée par les froids hivernaux et les fréquentes gelées printanières. Dans la rive sud de la Méditerranée en Afrique du nord, l’olivier n’est pratiquement plus cultivé au-delà du 25ème degré de latitude, limite imposée par les rigueurs du climat pré-saharien vers le sud (Fig. 2: [1]). Fig. 2: Aire de répartition de l’olivier dans le monde [1]. L’oléiculture joue un rôle prépondérant dans cette région tant sur le plan agroéconomique, que social et environnemental (Nasles, 2006). La surface oléicole mondiale est estimée à 8. 600 000 ha pour une production d’environ 17,3 millions de tonnes d’olives, sur laquelle sont plantés plus de 800 millions d’oliviers. Les quatre premiers pays producteurs (Espagne, Italie, Grèce et Turquie) représentent 80% de la production mondiale d’olives et les dix premiers, tous situés dans la zone méditerranéenne (tableau 1). 9 Tableau 1 : Superficies des principaux pays producteurs d’olives dans le monde (Argenson, 2008). Année 2006 Superficie en ha Oliviers cultivés Prévisions 2010- Plantation annuelles, en ha 2012 en ha prévisions en ha Espagne 2 476 000 2 300 000 2 500 000 4 000 Italie 1 378 000 1 278 000 1 390 000 2 000 Grèce 1 157 000 1 017 000 1 165 000 1 333 Turquie 815 000 660 000 855 000 6 667 Syrie 547 000 385 000 571 000 4 000 1 460 000 1 722 000 4 000 Tunisie 1 698 000 Maroc 625 000 540 000 850 000 37 500 Egypte 60 000 45 000 65 500 917 Algérie 245 500 190 500 315 000 11 583 Portugal 369 000 335 000 375 000 1 000 [1] Mhtml :fille://olivier/nature 1-3: Répartition de la culture de l’olivier en Algérie L’olivier occupe une place de choix dans le processus de relance économique de notre pays. L’olivier, de par ses fonctions multiples de lutte contre l’érosion, de valorisation des terrains agricoles et de fixation des populations dans les zones de montagne, constitue une des principales espèces fruitières cultivées en Algérie. L’oléiculture à base de l’olivier (Olea europea L.) est une des cultures caractéristiques du Bassin méditerranéen. En effet, l’olivier occupe à l’échelle nationale environ 45 % de la surface arboricole avec plus de 245.500 ha répartis sur tout le territoire national en particulier au Nord de l’Algérie (fig.3). Fig.3: Localisation des principales variétés d’olivier en Algérie (d’après INVA-ITAF, 1997; Bellahcene, 2004; modifiée par Saad, 2009). Par ailleurs, la production nationale d’huile d’olive est estimée à 28.595 t/an (Fig. 4) (Argenson, 2008) et ne couvre qu’environ 30 à 40 % des besoins nationaux en huile végétale alimentaire fluide, tandis que la production d’olives de table est estimée à 72.920 t/an (Fig. 5) (Argenson, 2008). Fig. 4: Répartition par pays des 2 859 500 t. d'huiles d'olive produites en 2006/2007 (Argenson, 2008). 10 Fig. 5: Répartition par pays de la production de 1 823 000 t d'olivier de table de la compagne oléicole 2006/2007 (Argenson, 2008) L’oléiculture algérienne est constituée d’une gamme diversifiée de variétés d’olivier. Dans la région centre, la variété Chemlal est la plus représentative, elle occupe environ 55% de la superficie oléicole du pays. Dans la région oranaise, la variété Sigoise appelée aussi « Zitoune Tlemcen », occupe avec un taux de 80 à 90%, la plus grande partie des oliveraies (plaines de Sig et de Tlemcen). 1-4: Caractéristiques biologiques et morphologiques de l’olivier 1-4-1: Systématique de l’olivier Selon la classification de Pagnol (1975), l’olivier présente la classification suivante: Règne: Plantae Sous-règne: Tracheobionta Embranchement: Spermaphytes (Phanérogames) Sous-embranchement: Angiospermes Classe: Dicotylédones (ou Thérébinthales) Sous –classe: Astéridées (ou Gamopétales) Ordre: Gentianales (ou Lingustrales) Famille: Oleacées Genre: Olea Espèce: europaea L’olivier (Olea europea L.), espèce caractéristique du paysage méditerranéen appartient à la famille des Oléacées, caractérisée par des fleurs hermaphrodites régulières, à pétales soudées, à deux étamines, à deux ovules par loge. Ce sont des plantes ligneuses à feuilles opposées et à fruits charnus (Flahault, 1986; Morettini et al., 1972). Le genre Olea regroupe 30 espèces différentes, la plupart sont des arbustres ou des arbres, originaires des régions chaudes où les conditions de croissance sont relativement difficiles (Zohary, 1995) (Fig. 6). Ces espèces sont réparties sur les cinq continents: l’Afrique, l’Asie, l’Amérique, l’Europe et l’Australie (Tous et Ferguson, 1996). Fig. 6: Classification systématique de la famille des Oleaceae (d’après Green, 2002) et répartition géographique des taxons (Breton et al., 2006). 11 La seule espèce portant des fruits comestibles est l’Olea europea L., qui se trouve dans les régions à climat méditerranéen (Green et Wickens, 1989) (Fig. 7). Parmi les sous-espèces d’Olea europae L., trois sont répandues en Algérie : Fig.7: Répartition géographique de l’olivier (Olea europea L.) en Méditerranée (Zohary, 1975) - Olea oleaster (Hoofg. et Link. In Beddiar et al., 2007) à laquelle appartiennent les oliviers sauvages et qui proviendraient de la dissémination spontanée. C’est un arbre très rameux et épineux à branches quadrangulaires et à feuilles très petites. Ses fruits sont petits et produisent peu d’huile (Beddiar et al., 2007). Cette espèce est bien adaptée aux conditions de stress hydrique, par conséquent elle est utilisée comme porte greffe et dans le reboisement des zones arides et semi-arides (Caravana et al., 2002). - Olea europea L. var. sativa (var. communis) (Loussert et Brousse. 1978) ou olivier domestique. Il est constitué par un grand nombre de variétés améliorées, ayant une diversité phénotypique importante (Ouazzani et al., 1995; Belaj et al., 2001) et qui donnent plus de satisfaction. Estimé actuellement à plus de 2000 variétés d’oliviers recensées dans le monde. - Sous espèce Olea Laperrini (Batt. et Tr. In Benarar et Bouguedoura, 2003): Se rencontre à l’état sauvage jusqu’à 2700m d’altitude dans les zones arides où les conditions d’humidité et de température sont favorables, de l’Atlas marocain au massif du Hoggar et du Tassili des Adjers en Algérie (Loussert et Brousse, 1978). C’est une espèce d’un intérêt certain sur le plan écologique pour ces régions arides. Elle peut jouer un rôle économique important dans la mesure où l’on peut l’utiliser comme porte greffe de variétés à adapter dans ces zones (Benichou et Bourreil, 1962; Benarar et Bouguedoura, 2003). 1-4-2: Description générale L’olivier (Olea europea L.) est un arbre méditerranéen par excellence, originaire d’un climat sub-tropical sec (Lavee, 1997). Il s’adapte bien à des conditions d’environnement extrêmes telles que: la sécheresse, la salinité (Maas et Hoffman, 1977), la chaleur et à des basses températures (Fontanazza et Prezziosi, 1969), mais il craint le gel et il s’accommode d’une pluviométrie d’environ 220 mm par an. Il peut s’adapter à divers types de sols, parfois très pauvres et secs, bien aérés mais, il craint l’humidité. Son potentiel d’adaptation est dû à l’anatomie spéciale de ses feuilles, de son système radiculaire et de son haut niveau de régénération morphologique (Lavee, 1992). 12 L’olivier peut atteindre en moyenne 10 à 15m de hauteur et un tronc de 1.50 à 2 m de diamètre dans les régions relativement chaudes, à forte pluviométrie ou abondamment irriguées en été (Loussert et Brousse, 1978). Tandis que, dans les climats froids, les arbres sont généralement plus petits. A l’état naturel, il se maintient en boule compacte et épineuse. L’olivier exige une forte luminosité pour la différenciation des bourgeons à fleurs et le développement des pousses. Dans la plupart des cultures, les fruits se retrouvent à la surface de la frondaison et sa fructification est bisannuelle dans toutes les conditions de croissance. L’olivier est une plante diploïde (2n=46) à des degrés d’auto-fertilité différents (Lavee, 1997). 1-4-2-1: Le système racinaire Le développement du système racinaire dépend des caractéristiques physico-chimiques du sol, des réserves d’eau et l’aération du sol et du type de reproduction (Loussert et Brousse, 1978). Dans les sols profonds très imperméables, aérés et légers, le système radiculaire est à tendance pivotant. Les racines peuvent atteindre 6 à 7 m en profondeur. En revanche, dans les sols lourds, peu ou non aérés et peu profonds, le système radiculaire est à tendance fasciculé. Les racines se développent latéralement (superficiellement). Elles sont très ramifiées et portent un nombre élevé de radicelles (Loussert et Brousse, 1978). Dans les sols à profil non uniforme, l’olivier développe un système radiculaire différencié selon la compatibilité et l’aération des couches du sol. C'est-à-dire, on peut trouver à la fois la forme fasciculée et pivotante (Lavee, 1997). Dans des cultures irriguées, le système radiculaire est fasciculé. La plupart des racines se trouvent concentrées à une profondeur de 60 à 80 cm et seules quelques racines isolées peuvent descendre jusqu’à 1.5 m de profondeur. Dans les régions où la pluviométrie moyenne est de 200 mm, les racines peuvent aller jusqu’à 6 m de profondeur à la recherche de l’humidité (Lavee, 1997). Les jeunes plants d’olivier issus de semis donnent naissance à un système racinaire pivotant dominé par une racine principale centrale. Lorsque le plant est transplanté, il développe un système radiculaire central (Loussert et Brousse, 1978). Les jeunes plants produits en pépinière à partir de boutures herbacées forment dès le départ un système radiculaire fasciculé à plusieurs racines principales avec un important chevelu (Yakoub-Bougdal, 2007). 1-4-2-2: Les organes aériens 1-4-2-2-1: Le tronc Les jeunes arbres ont un tronc élancé, circulaire et celui des arbres âgés ont un aspect rugueux, tortueux ou cannelé. La hauteur du tronc est plus ou moins développée et cela en 13 fonction des zones de culture et des cultivars (Loussert et Brousse, 1978). Actuellement, la nouvelle tendance est de réduire son développement. L’écorce et le bois est gris brunâtre et diffèrent entre arbres irrigués et arbres non irrigués. Dans un environnement sec, le tronc développe une couche subéreuse assez épaisse, alors que chez les arbres irrigués, l’écorce est mince et les tissus sont souvent viables (Lavee, 1997). 1-4-2-2-2: Les charpentières Les charpentières sont de grosses ramifications, leur vitesse de croissance et de maturation dépend à la fois du cultivar et des conditions d’environnement, la plus solide des branches pleinement développées se transforme en charpentière par concurrence naturelle ou sélection horticole (Lavee, 1997). 1-4-2-2-3: La frondaison Elle représente l’ensemble du feuillage. Les feuilles de l’olivier sont persistantes, leur durée de vie est de l’ordre de 3 ans. Elles sont disposées de façon opposée sur le rameau. Elles sont simples, entières avec des bords lisses, sans stipule, portées sur un court pétiole (Loussert et Brousse, 1978). Elles sont quelque peu concaves le long de l’axe étroit en direction dorsale inférieure (Lavee, 1997). La forme et la dimension des feuilles varient considérablement en fonction de l’âge du plant, de sa vigueur et de son environnement. La forme peut varier d’ovale, fusiforme et allongée, lancéolée et quelques fois linéaire, de dimension de 3 à 8 cm de long et de 1 à 2.5 cm de large (Brousse et Loussert, 1978). 1-4-2-2-4: Le rameau fructifère, inflorescences et fleurs 1-4-2-2-4-1: Rameau fructifère Le rameau est de quelques dizaines de centimètres suivant la vigueur de l’arbre et de la variété. Il est délimité à sa base par un entre-nœud très court marquant l’arrêt de croissance hivernal. Il porte des fleurs puis des fruits (Loussert et Brousse, 1978). Ces rameaux se caractérisent par un taux de floraison élevé qui varie suivant sa localisation sur le même arbre et des conditions hivernales. Selon Hartmann (1953) et Hackett et Hartmann (1967) un refroidissement était nécessaire à l’induction et au développement du processus de différenciation des bourgeons à fleurs. 14 1-4-2-2-4-2: Les inflorescences et les fleurs La croissance des bourgeons est uniforme et toutes les parties poussent simultanément. L’inflorescence et les fleurs atteignent leurs grandeurs définitives juste avant la floraison, de mi-avril à mi-mai selon l’environnement et le cultivar (Lavee, 1997). La plupart des fleurs se différencient en même temps, elles commencent à grandir individuellement lorsque l’inflorescence atteint 2/3 de sa longueur définitive. Quant à la morphologie de la fleur de l’olivier, elle est uniforme pour toutes les espèces d’Olea europea L. (Lavee, 1997). Les fleurs sont regroupées en petites grappes dressées, de 10 à 40 en moyenne, suivant la variété (Loussert et Brousse, 1978). Elles sont petites et ovales, les pétales sont de couleur blanc-jaunâtre, très légèrement odorantes, très sensibles au froid et au vent. Seulement 5% des fleurs parfaites assureront après pollinisation et fécondation la production de l’arbre (Lavee, 1986; Martin et al., 1994) 1-5-2-2-5: Le fruit et sa composition chimique Est une drupe à mésocarpe charnu, riche en lipides. Sa forme est ovoïde ou ellipsoïde. Ses dimensions sont très variables suivant les variétés (King, 1939; Loussert et Brousse, 1978) (Fig.8). Le fruit est constitué de: L’épicarpe : C’est la peau de l’olive, elle reste attachée au mésocarpe. Elle est recouverte d’une matière cireuse, la cuticule est imperméable à l’eau. A maturation, l’épicarpe passe de la couleur vert tendre à la couleur violette ou rouge puis à la coloration noirâtre. Le mésocarpe: C’est la pulpe du fruit. Elle est constituée de cellules dans lesquelles sont stockées les gouttes de graisses qui formeront l’huile d’olive durant la lipogenèse qui dure de la fin du mois d’août jusqu’à la véraison. L’endocarpe: est constitué par un noyau fusiforme, très dur. Sa forme et sa dimension varient suivant la variété. Ainsi, la morphologie du noyau permet de caractériser et d’identifier les cultivars d’olivier (Barranco et Rallo, 1984). L’endocarpe est formé de deux types de cellules : l’enveloppe qui se sclérifie l’été à partir de fin juillet et de l’amandon à l’intérieur du noyau, il contient deux ovaires dont l’un stérile et le second produit un embryon. Fig.8: Les constituants d’un olivier [1] 15 Composition chimique du fruit L’olivier produit un fruit, soit consommable après confiserie, soit transformé en un produit des dieux, cette huile d’olive complexe et aromatique connaît un essor important, depuis 15 ans. L’huile d’olive est un aliment biologique aux qualités nutritionnelles confirmées (Laurent, 2008). Il a été démontré qu’en plus de sa qualité organoleptique, elle a un intérêt indiscutable dans la prévention de certaines pathologies qui constituent des fléaux, notamment dans les pays développés (maladies cardiovasculaires, cancer, …) (Nestle, 1995; Drescher et al., 1996). Cette propriété découle, d’une part, de sa composition en acides gras caractérisée par la prédominance de l’acide oléique, et d’autre part, des divers composés mineurs qu’elle renferme, tels les polyphénols et les tocophérols (Nasles, 2006) (tableaux 2 et 3). Tableau 2 : Composition de la pulpe de l’olive de table en poids frais (Balatsouras, 1966). Composants Eau Substances grasses Sucres simples Monosaccharides et oligosaccharides Polysaccharides Les pectines Les protéines Les polyphénols Les tannins Les vitamines Substances minérales Substances colorantes Quantités - 70 à 75% du fruit. - Triglycérides et complexes lipidiques: 17 à 30% de - Glucose, fructose, saccharose et mannitol (alcool à 6°): 5 à 6. - Cellulose, hémicellulose, gommes et pentosanes: 3 à 6%. - 1,5% de la chair de l’olive, sont d’excellente qualité. - 1,5% sous forme d’acides aminés. - Polyphénols en particulier l’oléuropeine, teneur variable selon la variété: 1,96 -2% à 7%. - 1,5 à 2% -Carotènes 0,15-0,23 mg/100 g de pulpe ; vitamine C 12,9-19,1 mg/100 g de pulpe, Thiamine 0,54-11,0 mg/100 g de pulpe ; vitamine E (tocophérol) 238,1-352 mg/100 g de pulpe. - Potassium, calcium, sodium, magnésium, Fe, chlore. - Chlorophylle (a et b), caroténoïdes et anthocyanine. 16 Tableau 3: Composition chimique de l’huile d’olive (Fedeli, 1983). Composants Triglycerides (99 %) Acides gras mono-insaturés oméga 9 oléiques Acides gras saturés Palmitique Palmitoleique Acides gras polyinsaturés Oméga 6 linoléique 18 – 2n – 6 Oméga 3 linolénique 18 : 3n – 3 Composants mineurs et d’autres antioxydants(1%) Vitamine E Composés phénoliques (phénols, acide phénolique et polyphénols) Phyto-oestrogènes Stérols exp. b- sitosterol Hydrocarbures exp. le Squaléne Alcools terpéniques exp. le Cyclo arthénol Substances colorantes : caroténoïdes, Chlorophylles Quantités - 63 – 83% - 7 – 17% - 0,3 – 3,0% - 3 – 14 % - <1.5 % - 15-17 mg/100 ml d’huile Trace trace trace - 0.15 mg/100 ml d’huile trace trace 1-5: Le cycle végétatif de l’olivier L’olivier se développe dans le climat méditerranéen. Le déroulement annuel de son cycle (tableau 4), est en étroite relation avec son aire d’adaptation (Loussert et Brousse, 1978). 17 Tableau 4: Etapes du cycle végétatif de l’olivier [1]. Phases végétatives Repos végétatif Réveil végétatif L’inflorescence. Apparition de boutons floraux Floraison Fructification Développement du fruit Croissance des fruits Début de maturation Maturation complète Période Novembrefévrier Durée Manifestations 1 – mois 4 Activité germinative arrêtée ou ralentie. Floraison et fructification ne se produisent pas à -1,3 et -2° C. Février-mars 20 – 25 Apparition de nouvelles pousses terminales jours et éclosion des bourgeons axillaires. Mars-avril 18 – 23 Différenciation des bourgeons, donnant soit jours de jeunes pousses, soit des fleurs. Inflorescences se développent et prennent une couleur verte-blanchâtre à maturité. Mai – 10 juin 7 jours Fleurs ouvertes et bien apparentes. Pollinisation et fécondation. Fin mai - juin Chute des pétales, hécatombe précoce des fleurs et des fruits. Juillet-août 3-5 Sclérification de l’endocarpe. Fin de la semaines formation des fruits, Août1.5 – 2 Augmentation considérable de la taille des septembre mois fruits et apparition des lenticelles. Mi-septembre Récolte des variétés à olive de table de - décembre couleur vert au rouge violacé. Fin octobre – Fruits avec coloration uniforme, violette à février noire pour les variétés à l’huile. 1.6: Les exigences écologiques de la culture d’olivier L’olivier se montre très sensible aux influences du sol et du microclimat, qui sont susceptibles d’apporter des modifications profondes à sa morphologie externe et à sa production. 1-6-1: Influence du climat En Algérie, il se développe convenablement partout, à l’exception de la zone côtière. Les conditions climatiques exercent une grande influence sur le développement et sur son mode d’expression (Hackett et Hartmann, 1967). L’olivier est cultivé en Afrique du nord jusqu’à 750m d’altitude, au delà de cette altitude, les rendements diminuent et les arbres souffrent de la neige et du froid en hiver. Cependant, il convient de signaler que la sous espèce O. europea Laperrini, peut se cultiver jusqu’à 900m dans l’Atlas saharien (Loussert et Brousse, 1978). L’olivier est susceptible de supporter des froids allant de -7 à -9° C, et même à des températures plus basses si le refroidissement est progressif. Toutefois, l’olivier a besoin d’une période de froid hivernal pour assurer une bonne induction florale (Badr et Hartmann, 1971), tant qu’elle ne sera pas prolongée et que l’hygrométrie ambiante ne soit pas élevée. Ce sont les 18 gelées printanières qui sont les plus dangereuses. L’olivier supporte des sécheresses (Matraix et Barbancho, 2006), mais si elle franchit un certain seuil, même si l’arbre résiste, la rentabilité peut être affectée et son activité végétative est considérablement réduite (Loussert et Brousse, 1978). 1-6-2: Influence de la pluviométrie L’olivier (Olea europea L.) est un arbre méditerranéen par excellence. Naturellement, il évolue sous des précipitations supérieures à 400 mm par an. Cet arbre peut se contenter d’une pluviométrie très basse, la limite est estimée à quelques 200 mm par an. Pour une bonne rentabilité, l’olivier exige une pluviométrie bien supérieure (350-450 mm) (Loussert et Brousse, 1978). La période de l’année culturale où l’olivier peut souffrir sensiblement de la sécheresse est située entre le 15 juillet et le 30 septembre. Cette situation peut conduire à des chutes de fruits importantes que seule l’irrigation peut éviter. Avant cette période, l’olivier est capable d’utiliser avec profit la moindre humidité, celle de l’hiver est suffisante pour assurer sa fécondation et une végétation normale au moins jusqu’au 15 juillet. Enfin, une seule pluie courant le mois de septembre, fait repartir très rapidement la végétation et favorise le grossissement et la maturation des fruits (Laumonnier, 1960). 1-6-3: L’hygrométrie L’olivier redoute des taux d’humidité atmosphérique élevés, ce qui empêche sa culture dans les zones du littoral. Certaines variétés comme la Hammra cultivée dans le golfe de Jijel serait assez tolérante à l’excès d’humidité dans la mesure où elle n’est pas excessive (+ de 60%) ni constante (Loussert et Brousse, 1978). 1-6-4: L’insolation L’olivier exige une lumière abondante pour pousser et fructifier normalement, ce qui explique que seuls les rameaux externes de la frondaison fleurissent et fructifient (Loussert et Brousse, 1978). 1-6-5: La structure des sols L’olivier ne présente pas d’exigences particulières sur la qualité physico-chimique des sols. Or, le seul facteur qui peut influencer son développement est la profondeur (Loussert et brousse, 1978). Il se développe dans les sols marginaux, ingrats, argileux ou légers. Les sols 19 légers permettent à l’olivier de se défendre plus facilement contre la sécheresse que les sols comportant une teneur élevée en argile. Il peut également supporter des terrains calcaires allant jusqu’à pH 8 (Gargouri et al. 2006). En revanche, il redoute les terrains humides, mais il peut se développer dans des sols très frais, tant que c’est une humidité circulante. Enfin, l’olivier est considéré comme une espèce modérément tolérante au sel (Maas et Hoffman, 1977; Civantos, 1994). 1-7: Les principales maladies de l’olivier 1-7-1: Maladies d’origine abiotique Il existe plusieurs maladies d’origine abiotique chez l’olivier (tableau 5). Tableau 5: Les maladies d’origine abiotiques de l’olivier (Loussert et Brousse, 1978). Type d’incidents Accidents climatiques Facteurs favorisants -le gel Manifestation des symptômes Chute des feuilles ; nécrose des jeunes écorces, infection parasitaire. -brûlures par insolation Dégâts sur jeunes plantations, sur les tissus du tronc et sur charpentières Accidents météorologiques -neiges abondantes Cassure des frondaisons -la grêle Sur récolte des fruits, cassures et blessures des jeunes écorces, dissémination de la tuberculose. -les vents violents Asphyxie racinaire Cassure des charpentières, réduction de la récolte Terrains trop humides et trop Jaunissement (chlorose), défoliation, arrêt de la argileux Chloroses alimentaires Carences croissance végétative, chute précoce des fruits. en éléments Troubles physiologiques graves du végétal indispensables (azote, - calcaire et ions Cl et Na+ 1-7-2: Les maladies biotiques L’oléiculture est confrontée à plusieurs problèmes en particulier les attaques causées par des micro-organismes (bactéries, champignons et virus) ainsi que certains ravageurs (insectes). (tableaux 6a, 6b et 6c). 20 Tableau 6a: Les principales maladies fongiques et bactériennes de l’olivier. Désignation Facteurs de la maladie favorisants Dégâts et conséquences Méthodes de lutte Références Œil de paon (Cycloconium oleaginum Cast. Températures entre 10 et 25° C associée à des pluies. Présence de variétés sensibles. Tâches foliaires circulaires s’accroissant depuis le point de pénétration du champignon. Chute massive des feuilles. Affaiblissement des arbres. Perte de récolte Tailler l’olivier régulièrement. Maintenir une protection fongicide avant les pluies en automne et au printemps. Guechi et Girre, 2002. Verticilliose (Verticillium dahliae Kleb) Jeunes vergers de moins de 10 ans avec un précédent cultural. Présence de certaines adventices. Dessèchement rougeâtre des rameaux. Sortie importante de rejets. Perte d’une charpentière ou de l’arbre. Ne pas planter sur un terrain à risque. Ne pas travailler le sol et préférer un enherbement de graminées. Limiter la fertilisation et l’irrigation. Benchabane, 1990; Bellahcene et al., 2000; Matallah boutiba, 1998; Bellahcene, 2004; Bellahcene et al., 2005a, 2005b. Brunissement Automne doux et humide. Variétés sensibles. Arbres vigoureux et très poussants, faiblement chargés en fruits. Forte fumure azotée. Pourrissement des olives et chute prématurée. Perte de récolte et mauvaise qualité d’huile Modérer la bisannuelle. apports de printemps, potassium Limiter la azote. Bactériose (Pseudomonas savastanoi Smith.) Humidité et température supérieure à 18° C. variétés sensibles. Blessures diverses. Tumeurs, nodules sur le bois. Eclatement de l’écorce. Baisse du vigueur et de production. Désinfection du matériel de taille. Tailler les arbres atteints en dernier. Ne pas gratter le nodule. Pulvérisations cupriques après la taille ou un passage de grêle. taille ou taille Fractionner les phosphore au apporter le à l’automne. fertilisation en Civantos, 1999. Assawah et Ayat, 1985. Tableau 6b: Les principaux ravageurs de l’olivier. Désignation Biologie de la maladie Mouche de l’olive (Dacus oleae Gmel.) Cochenille noire (Saissetia oleae Bern.) Teigne de l’olivier (Prays oleae Bern.) Dégâts et Méthodes de lutte Références Seuil d’intervention : 2 mouches capturées/piège/jour, appliquer à chaque vol un traitement localisé avec un attractif plus un insecticide autorisé, alterner les produits Gemel et Rossi (in Loussert et Brousse, 1978). Seuil d’intervention : 1 cochenille vivante par rameau, appliquer un insecticide autorisé sur jeunes larves (juillet-août), lâchers de métaphycus au printemps ou à l’automne, les coccinelles et les hyménoptères naturels sont très efficaces pour diminuer la population. Bernard (in Loussert et Brousse, 1978); Seuil d’intervention : 10% de feuilles minées en début de printemps, traitement avec Bacillus thuringiensis au stade gonflement des boutons floraux GaouarBenyelles, 1996. conséquences Environ 1 génération par mois, de juillet à octobre, la femelle pond dans l’olive et l’asticot creuse une galerie dans la pulpe, déclenchement du traitement par piégeage, traitement préventif ou curatif selon le pourcentage d’olives piquées observées 1 génération par an, se nourrit de la sève de l’arbre et produit un miellat poisseux, les jeunes larves sont mobiles et de couleur orangée 3 générations par an: printanière la chenille se nourrit des boutons floraux, estivale ou carpophage: la chenille pénètre dans le fruit et se nourrit de l’amandon du noyau, hivernale ou phyllophage: la chenille se développe dans les feuilles. Olives véreuses, perte de récolte et baisse de qualité Développement de fumagine, affaiblissement de l’olivier Chute des boutons floraux et des olives, perte de récolte GaouarBenyelles, 1996. GaouarBenyelles, 1996. 21 Tableau 6c: Les ravageurs occasionnels de l’olivier. Biologie Désignation de la Dégâts et Méthodes de lutte Références conséquences maladie Neiroun ou Scolyte (Phloeotribus scaraboeides Bern.) Oliviers en état de stress (gel, transplantation, verticilliose …), 2 à 3 générations par an, observé au printemps Tronc présentant des amas de sciure blanche, mort rapide de l’olivier Couper et brûler les branches atteintes Civantos, 1999. Pyrale du jasmin (Euzophera pinguis H.W.) La chenille se nourrit des bourgeons terminaux et assemble les feuilles atteintes par des fils de soies Attaque des bourgeons terminaux, difficulté de reprise sur jeunes vergers Seuil d’intervention : 10% de bourgeons atteints, appliquer un insecticide autorisé au printemps. Loussert et Brousse, 1978. Hylésine de l’olivier (Hylesinus oleiperda F.) 1 à 2 générations par an, l’adulte est présent en mai, la larve se développe dans le rameau créant une dépression de couleur brune dans le bois. Dessèchement des rameaux, affaiblissement de l’arbre et perte de récolte Couper et bruler les branches atteintes Civantos, 1999. Psylle de l’olivier (Euphyllura olivina Costa.) Présence permanente sur les inflorescences, les larves sécrètent un miellat cotonneux blanc Développement fumagine de La présence d’insectes auxilliaires naturels suffit à maitriser les populations Civantos, 1999. Otiorrhynque (Otiorrhynchus cribricollis Gyll.) Présence permanente, coléoptère se nourrissant des feuilles durant la nuit Attaque des feuilles et des bourgeons terminaux, difficulté de reprise sur jeunes vergers Appliquer une bande de glue sur le tronc Civantos, 1999. Concernant les maladies d’origine virale, la plupart des virus, à l’exception du cryptovirus sont associés à des dégâts plus ou moins graves aux plantes qu’ils parasitent qui se traduisent par des pertes quantitatives et/ou qualitatives de la récolte (Clara et al., 1997). La variété Manzanillo, cultivée en Palestine a été affectée par un virus Spherosis (Lavee et Tanne, 1984). En Italie, Savino et Gallitelli (1983) ont montré qu’un virus attaquant les cerises cause également l’enroulement des feuilles chez les oliviers. D’autres auteurs ont signalé des symptômes viraux dans des cultures d’olivier en Grèce (Barba, 1993; Kyriakopoulos, 1993). 1-8: Critères d’identification des variétés d’olivier La clef de l’identification des différentes variétés d’olivier a été structurée à partir de descripteurs quantitatifs et qualitatifs (Bari et al.,2002; Idrissi et Ouazzani, 2003). Cette clef proposée par le Conseil Oléicole International (COI), est portée dans le catalogue mondial des variétés d’oliviers. Elle permet de manière systématique la caractérisation primaire et l’identification des variétés. Cette clef comporte 26 caractères résumés dans le tableau 7. 22 Tableau 7: Critères d’identification des variétés d’olivier (d’après Mendil et Sebai, 2006). Critères Eléments considérés Caractères considérés d’identification Données du passeport Caractères morphologiques Considérations agronomiques et économiques - le nom ; synonymes ; l’origine ; diffusion ; utilisation principale Nomination la plus commune de la variété; nom utilisé dans sa zone de culture, le pays de provenance ou celui dans lequel a atteint la plus grande diffusion, principales zones de culture; l’huile, olive de table Caractères de l’arbre -Vigueur et dimension de l’arbre et des rameaux; distribution des charpentières, densité du feuillage Caractères de la feuille -forme (elliptique, elliptique-lancéolée, lancéolée; longueur (réduite, moyenne, élevée) ; largeur ; courbure longitudinale du limbe Caractères de l’inflorescence -longueur moyenne d’une inflorescence déterminée; nombre moyen de fleurs par inflorescence Caractères du fruit -poids (réduit (<2g), moyen (2,4g), élevé (4-6g), très élevé (>-g); symétrie; position du diamètre transversal maximal; présence et dimension des lenticelles Caractères de l’endocarpe (noyau) -observations structurelles; poids, forme, symétrie, surface, … Caractères permettant de définir le profil bioagronomique du cultivar en vue d’optimiser son utilisation -Entrée en production (précoce, moyenne ou tardive); productivité (faible, moyenne et élevée); régularité de la production; rendement en huile; aptitude rhizogène des boutures semi-ligneuses sous nébulisation après traitement hormonal; époque de la floraison; compatibilité (autocompatible, ….); avortement ovarien (faible, moyen, élevé) Epoque de maturation; tolérance ou sensibilité à des facteurs: biotiques et abiotiques (froid, sécheresse et salinité). 1-8-1: Principales variétés d’olivier algériennes L’Algérie dispose d’un patrimoine constitué de 164 cultivars autochtones et introduits de toute la méditerranée et même d’outre Atlantique. Les travaux de caractérisation entamés par Amirouche et Ouksili (in Mendil et Sebaï, 2006), ensuite par Mendil et Sebaï (2006) ont permis de répertorier 72 variétés autochtones dont 36 sont homologuées, le reste est en court de réalisation (tableau 8). Les variétés nationales les mieux connues sont recommandées dans les régions d’origine. 23 Tableau 8: Principales variétés d’olivier cultivées en Algérie (d’après Mendil et Sebai, 2006). Variétés et Origine et diffusion Caractéristiques Petite Kabylie (oued Soummam), occupe 10% de la surface oléicole nationale Originaire de Guelma ; assez répandue dans le Nord-est constantinois, Skikda et Guelma Arbre rustique et résistant à la sécheresse ; fruit de poids élevé et de forme allongée ; utilisé pour la production d’huile et olive de table, rendement en huile de 24 à 28%. Sa rigueur est moyenne, résistant au froid et moyennement à la sécheresse ; le fruit de poids moyen et de forme ovoïde, destiné à la production d’huile, le rendement de 18 à 22% ; la multiplication par bouturage herbacé donne un bon résultat 43,3%. Arbre rustique, résistant au froid et à la sécheresse ; poids faible du fruit et de forme allongée, production d’huile, rendement de 18 à 22%. synonymes Var. Azeradj Blanquette de Guelma Bouricha, olive d’El-Arrouch El-Harrouch, Skikda Chemlal Syn. Achemlal Occupe 40% du verger oléicole national, présent surtout en Kabylie, s’étend du mont Zekkar à l’Ouest aux Bibans à l’Est. Ferfane (Tebessa), diffusée dans la région des Aurès Variété rustique et tardive, le fruit est de poids faible et de forme allongée, destiné à la production d’huile, le rendement en huile de 18 à 22%. Grosse de Hamma, syn Queld Ethour Hamma (Constantine) Variété précoce, rustique, résistante au froid et à la sécheresse ; fruit de poids très élevé et de forme allongée, double aptitude : huile et olive de table, le rendement de 16 à 20%. Hamra, syn Rougette ou Roussette Limli Origine de Jijel, diffusée au nord constantinois Variété précoce, résistante au froid et à la sécheresse, le fruit est de poids faible et ovoïde, utilisée pour la production d’huile, rendement de 18 à 22%. Variété précoce, peu tolérante au froid, résistante à la sécheresse; le fruit est de poids faible et de forme allongée, utilisée dans la production d’huile, le rendement de 20 à 24%. Ferkani, Ferfane Longue de Miliana Rougette de Mitidja Souidi Originaire de Sidi-Aïch (Bejaïa), occupe 8% du verger oléicole national, localisée sur les versants montagneux de la basse vallée de la Soummam jusqu’au littoral. Originaire de Miliana, localisée actuellement dans la région d’Elkhemis, Cherchell et le littoral de Tènes Plaine Mitidja Vallée d’Oued Khenchela Arab Cherchar Variété de vigueur moyenne, résistante au froid et à la sécheresse, le poids du fruit est moyen et de forme allongée, production d’huile et rendement très élevés 28 à 32% ; le taux d’enracinement des boutures herbacées de 52,30%; variété en extension en régions steppiques et présahariennes. Variété tardive, sensible au froid et à la sécheresse; le fruit est de poids moyen et de forme sphérique, utilisé pour la production d’huile et olives de table, rendement de 16 à 20%. Variété rustique; le fruit est moyen et allongé, utilisé pour la production d’huile, rendement de 18 à 20%; le taux d’enracinement des boutures herbacées donne un résultat moyen de 48,30%. Variété tardive, résistante au froid et à la sécheresse; fruit moyen et allongé, utilisé dans la production d’huile, le rendement de 16 à 20% ; taux d’enracinement très faible. 1-8-2: Description de la variété Sigoise L’olivier de la plaine de Sig désigné la Sigoise, olive de Tlemcen ou olive du tell, occupe 25% du verger oléicole algérien (Fig. 9). Elle est dominante depuis Oued Rhiou jusqu’à Tlemcen. Cette variété est utilisée principalement pour la production d’excellente olive de conserve en vert ou en noir avec une production d’environ 50 kg/arbre. Elle est également 24 appréciée pour la production d’huile dont le rendement est de 18 à 22%. L’arbre a une hauteur moyenne, ce qui facilite la cueillette à la main. Le poids moyen des fruits varie de 4,5 à 5,5 g et le rapport pulpe-noyau moyen est de 6,44. La Sigoise est une variété fertile en culture soignée, tolérante aux eaux salées et moyennement résistante au froid et à la sécheresse. Elle se multiplie assez facilement par les techniques de bouturage classique tel que le bouturage herbacé ; son taux d’enracinement moyen est de 51,6% pour une concentration optimale de 4 000 ppm d’Acide …-Indol Butyrique (AIB) (Loussert et Brousse, 1978). Cette variété est en extension sur tout le territoire national en particulier la steppe et les régions présahariennes grâce à son pouvoir d’adaptation aux conditions du climat rude de ces régions (Mendil et Sebai, 2006). 1-9: Les différentes techniques de multiplication de l’olivier L’olivier peut être multiplié par différentes méthodes qui sont à la fois facile si l’on pratique le bouturage, la division de souchets (ou souquets), le greffage en place, mais peut être délicate et demande une certaine technicité, cas du semi-greffage et du bouturage semi-ligneux (Loussert et Brousse, 1978). Actuellement, la multiplication de l’olivier a intégré de nouvelles techniques de culture in vitro, principalement le micro-bouturage (Leva et al., 2004). Les techniques de propagation sont la reproduction et la multiplication. 1-9-1: La reproduction sexuée (Le semis) Le semis serre soit à des fins d’amélioration génétique, soit pour obtenir de jeunes plants qui seront utilisés comme porte-greffe. Le semis de noyaux donne des plants différents du pied- mère dont ils sont issus même pour les variétés auto-fertilisantes. Selon Loussert et Brousse (1978), ce type de reproduction donne des plantes vigoureuses avec une longévité améliorée et une résistance à la sécheresse. 1-9-2: La multiplication végétative Elle repose sur la possibilité d’engendrer de nouveaux individus à partir de portions de plante (drageon, ovule, bouture …) qui sont capables de régénérer les parties manquantes. 1-9-2-1: Multiplication par ovules (souchets) Des ovules riches en bourgeons latents se créent spontanément dans la zone du collet et dans la partie inférieure du tronc des plantes adultes. Ils se détachent pendant la période automne-hiver lorsqu’ils mesurent plus de 5 à 6 cm de diamètre. Une fois enterrés dans le sol de nombreux bourgeons et racines apparaissent et se développent au cours de la saison végétative suivante (Loussert et Brousse, 1978). 25 1-9-2-3: Multiplication par rejets de souche Cette méthode utilise des rejets qui apparaissent naturellement sur le collet des plantes adultes. A partir de la base de ces rejets, de nombreuses racines adventives partent et une fois développées, elles sont détachées de la plante mère et transplantées (Loussert et Brousse, 1978). 1-9-3: Le semi-greffage Cette méthode consiste à greffer des greffons de deux ans récoltés sur des arbres reconnus pour leurs performances sur de jeunes plants issus de semis. Les greffons sont constitués par de jeunes branches bien aoûtées portant un grand nombre de bourgeons bien constitués. Le choix du porte-greffe repose sur sa performance d’adaptation aux spécificités du sol ou du climat. Cette technique de multiplication est lente mais reste encore indispensable pour multiplier les variétés de faible vigueur ou celles ayant un faible pouvoir rhizogène (Loussert et Brousse, 1978). 1-9-4: Le bouturage Cette méthode repose sur l’utilisation d’une portion (bouture) de branche qui peut former de nouvelles racines et de nouveaux bourgeons à partir des bourgeons latents. 1-9-4-1: Le bouturage ligneux Selon Loussert et Brousse (1978), ce mode de multiplication se pratique en pépinière, elle permet de produire de jeunes plants à partir des boutures ligneuses, prélevées des pieds mères sélectionnés pour leurs qualités de production et leurs états sanitaires. 1-9-4-2: Le bouturage semi-ligneux (herbacé) La multiplication par bouturage herbacé en serre à nébulisation présente des avantages certains dont : - Un gain de temps appréciable, économique et relativement facile; - la production intensive de jeunes oliviers identiques aux pieds-mères et cela sur de petites surfaces; - les plants obtenus sont de bonne qualité et l’arbre rentre en production dès la 4ème année de replantation (Nahlawi, 1975; Canözer et Özahçi, 1994; Sghir et al., 2003, 2005). Selon Loussert et Brousse, (1978), cette méthode comprend trois phases qui s’enchaînent: 1ère phase d’enracinement: Cette phase commence par le prélèvement des boutures sur des pieds mères sélectionnés pour leur équilibre végétatif, productif et leur état sanitaire. Ces boutures d’une longueur de 10 à 15 cm, sont constituées de 5 à 6 nœuds dont les quatre feuilles des 2 nœuds terminaux sont conservées. Une fois détachées, ces boutures vont être traitées avec des phytorégulateurs rhizogènes (hormones de croissance) ; les plus courants sont l’A.I.B. (Acide 26 …-Indol Butyrique) et A.N.A. (Acide Naphtalène Acétique), considérés comme les meilleurs indicateurs de la rhizogenèse. Selon Loussert et Brousse (1978), l’efficacité du traitement et la concentration de ces hormones dépendent de la variété. Le pourcentage d’enracinement de la variété Sigoise est de 51,6 pour une concentration optimale de 4.000 ppm d’AIB et 71% pour une concentration de 5.000 ppm. Ces boutures sont ensuite placées en serre à nébulisation dans des bacs contenant un substrat d’enracinement approprié (perlite, vermiculite,.) qui sert de support et de réserve d’eau. Cette serre permet de maintenir l’état hygrométrique élevé autour de la bouture, ainsi que le contrôle des facteurs du milieu telles que : la lumière, la température et l’humidité. Après une durée de 35 à 40 jours, les boutures produisent un système radiculaire constitué d’au moins 3 racines. 2ème phase d’endurcissement: Les boutures enracinées sont transplantées en serre. L’endurcissement est conçu pour accoutumer progressivement les jeunes boutures enracinées aux conditions du milieu extérieur. Durant cette phase, le système radiculaire s’allonge et l’activité végétative des bourgeons axillaires commence. La durée du séjour est en général de l’ordre de 3 mois. 3ème phase d’acclimatation et développement des plants: Après l’endurcissement, les boutures sont mises dans des serres en carré d’élevage pendant 12 à 18 mois jusqu’à l’obtention des plantes prêtes à être mises en terre. Durant cette période, l’irrigation, le traitement et l’entretien du sol sont les principaux travaux effectués afin d’obtenir des jeunes plants bien irrigués et en bonne voie de formation (Loussert et Brousse, 1978). 1-9-5: Multiplication par voie in vitro (micro-propagation) L’olivier est multiplié essentiellement par bouturage semi-ligneux (Abousalim et al., 1993). Actuellement et grâce aux nouvelles techniques de culture in vitro, principalement le micro-bouturage a permis de franchir de nouveaux chemins pour une multiplication rapide et en masse de matériel sélectionné et aux potentielles génétiques améliorées (Rugini et Caricato, 1995; Abousalim et al., 1993; Yakoub-Bougdal et al., 2007). Il s’est avéré que les plants auto-racinés in vitro sont plus vigoureux et plus résistants aux maladies (Cimato, 1999). La micro-propagation permet de trouver des solutions aux problèmes du caractère saisonnier de l’enracinement de l’olivier, en cultivant les tissus et/ou organes (Rugini et Caricato, 1995), dans un environnement confiné et contrôlé en termes de photopériode et de température, afin de garantir une croissance continue et un prélèvement du matériel de multiplication pendant toute l’année (Fontanazza et al., 2001 ; Leva et al., 2004). 27 2: GENERALITES SUR L’ASSOCIATION MYCORHIZIENNE 2-1: Introduction Dans la nature, l’aptitude d’une espèce végétale à coloniser un écosystème donné et à s’y maintenir découle souvent des relations qu’elle établit avec les microorganismes qui l’entourent (Dechamplan et Gosselin, 2002). Parmi ces microorganismes, les champignons du sol, qui forment des mycorhizes avec les racines des plantes, tiennent une place privilégiée du fait de leur ubiquité et de leur importance dans la nutrition minérale de ces plantes. Peu d’espèces végétales appartenant aux familles de Cruciferaceae, de Brassicaceae, de Chenopodiaceae et de Caryophyllaceae vivent sans symbiose mycorhizienne. Hormis quelques exceptions comme la betterave et le colza, toutes les autres espèces cultivées, sont associées par leurs racines à une, parfois à plusieurs espèces de champignons (Barker et al., 1998). Les symbioses mycorhiziennes constituent une composante importante des microorganismes du sol et elles sont omniprésentes dans notre environnement naturel mais insuffisamment utilisées en agriculture moderne (Plenchette et Strullu, 1995). Il y a près de 2000 ans, Théophraste avait déjà remarqué la curieuse disposition de certaines espèces de champignons au voisinage des racines d’essences forestières. Ce n’est cependant qu’en 1885 que Frank (in Boullard, 1968) décrit le complexe de la mycorhization et en concevant le mot "mycorhize" (Myco = Champignon et rhize= racine en Grec), il explique les relations entre les deux organismes associés. Il ne faut pas oublier les écrits de Pfeffer (in Boullard, 1968) qui supposa le premier, en 1877, que les champignons associés aux racines de divers arbres devaient servir de convoyeurs des substances tirées de l’humus au bénéfice de la plante-hôte. Ainsi, connues depuis plus d’un siècle, les mycorhizes n’ont cependant fait l’objet de recherches qu’à partir des années 1960 pour les ectomycorhizes et des années 1970 pour les endomycorhizes (Smith et Gianinazzi-Pearson, 1988). Toutefois, il demeure encore de très nombreux points à éclaircir au sujet de cette importante association et d’autres travaux de recherches sont encore nécessaires pour exploiter rationnellement toutes leurs potentialités malgré que les bénéfices de ces associations symbiotiques commencent à être compris. Ce phénomène, bien connu et exploité depuis longtemps par les trufficulteurs et les producteurs d’orchidées (Dalpé, 2004), connaît actuellement un élargissement de son application. En effet, les exploitations fruitières et forestières, ainsi que les cultures vivrières, peuvent voir leurs rendements s’accroître par un apport artificiel de champignons mycorhiziens; apports s’accompagnant d’une réduction des apports d’engrais minéraux (Wood et Cummings, 1992). 28 2-2: Définitions L’association entre deux organismes avec bénéfice réciproque est appelée mutualisme symbiotique (Read, 1999). Il existe plusieurs types de symbiose végétale (tableau 9). Tableau 9. Les différentes symbioses végétales (Fortin et al., 2008). Symbiose Nature des Plantes Structures Pourcentage Structure de Fonctions symbiotes impliquées microbiennes des espèces l’hôte acquises ou de plantes microbiens améliorées Lichen Champignons, Ascomycètes et Basidiomycètes Algues vertes ou bleues Mycélium entourant l’algue Non déterminé (Nd) Algues entourées du champignon Bactériorhize Bactérie des genres Rhizobium et Bradyrhizobium Bactéroïdes dans les cellules corticales des racines 5% Actinorhize Actinomycètes du genre Frankia Légumineuses, par ex. haricot, luzerne, Acacia Divers genres, par ex. Casuarina, dryades 1% Phycorhize Algues cyanophycées Cycadales, par ex. Cycas Mycorhizes Champignons, Ascomycètes, Basidiomycètes et Gloméromycètes Nombreuses plantes vasculaires Mycélium, vésicules septées dans les cellules corticales des racines Algues intracellulaires dans les cellules corticales des racines Mycélium associé aux racines Nodules racinaires souvent fugaces, production de leghémoglobine Nodules pérennes sans leghémoglobine 1% Plus 85% de Nutrition minérale, approvisionnement en eau, résistance à la sécheresse Fixation de l’azote atmosphérique Fixation de l’azote atmosphérique Dichtomie de racines, à géotropisme négatif Fixation de l’azote atmosphérique Complexe racinechampignon Voir Tableau 10. La symbiose mycorhizienne est donc une union intime entre les racines de la plupart des arbres, arbustes, plantes herbacées et des champignons microscopiques (Plenchette, 1991). Le terme symbiose implique que les deux partenaires tirent un bénéfice de cette association (Read, 1999). Ainsi, la plante fournit généralement au champignon des hydrates de carbone photosynthétisés (Zhu et Miller, 2003), alors que ce dernier fournit un apport en eau et en éléments minéraux par une augmentation de la surface d’absorption (Selosse, 2001). Ces champignons sont ainsi des symbiotes obligatoires des plantes vascularisées (Bago et al., 1998; Pfeffer et al., 1998; Requena et al., 2007). 2-3: Biologie des symbioses mycorhiziennes Les champignons filamenteux impliqués appartiennent aux basidiomycètes (bolets, lactaires,..), aux ascomycètes (pézizes, terfez, truffes,..) ou aux zygomycètes (thalles filamenteux non cloisonnés: Glomus, Gigaspora..). Les symbioses mycorhiziennes sont associées à plus de 90% de plantes (Azcόn-Aguilar et al., 1999). Distribuées dans tous les climats et écosystèmes, 29 indépendamment du type de sol, de la végétation et des conditions environnementales (Jeffries et al., 2001; Dalpé, 2003). En conditions naturelles, nous retrouvons plusieurs types d’associations mycorhiziennes variant selon les espèces et les écosystèmes (Harley, 1994). Nommons entre autres les ectomycorhizes, les ectendomycorhizes, les endomycorhizes éricoïdes, les mycorhizes des orchidées et les endomycorhizes à vésicules et à arbuscules (Boullard, 1982 ; Harley, 1994). Il est important d’abord de bien saisir les différences qui existent entre ces diverses symbioses mycorhiziennes même si, dans ce travail, nous nous intéressons exclusivement aux endomycorhizes à vésicules et arbuscules (MVA). 2-4: Différentes associations mycorhiziennes: Il existe plusieurs types d’associations mycorhiziennes (Harley, 1994) (tableau 10; Fig. 9) Tableau 10. Les différents types de mycorhizes (Fortin et al., 2008). Types de Champignons mycorhizes impliqués Arbusculaires V.A Champignons microscopiques gloméromycètes Ectomycorhizes Plantes hôtes Structures Structures Impacts fongiques de l’hôte physiologiques Bryophytes et plantes vasculaires (70% des espèces actuelles) Arbuscules et vésicules intracellulaires, mycélium et spores extraracinaires Peu de changements, coloration jaune Accès à l’eau et aux minéraux peu mobiles, résistance aux maladies, Champignons supérieurs: Basidiomycètes, Ascomycètes: milliers d’espèces Arbres gymnospermes et angiospermes: 5% des espèces actuelles Manchon, mycélium intercellulaire, rhizomorphes, sclérotes, ascomata, basidiomata. Absence de pénétration intracellulaire Hypertrophie corticale, ramifications dichotomiques ou racémeuses Accès accru aux minéraux, utilisation de l’azote organique, résistance aux nématodes, tolérance aux pH acides et aux métaux lourds Ectendomycorhizes Deutéromycètes: quelques espèces Pin, rares Hypertrophie corticale, ramifications Idem Arbutoïdes Basidiomycètes: quelques espèces Ericacées, rares Manchon mince, mycélium intercellulaire, pénétration intracellulaire, ascomata Manchon mince, pénétration intracellulaire, basidiomata Hypertrophie corticale Idem Ericoïdes Ascomycètes: quelques dizaines d’espèces Ericacées: 5% des espèces actuelles Mycélium intracellulaire, ascomata Peu de modifications idem Orchidoïdes Basidiomycètes et mycéliums stériles peu connus Orchidées: 10% des espèces actuelles Mycélium intracellulaire pelotonné; Basidiomycètes Peu de modifications Souvent essentiel à la morphogénèse, nutrition saprophytique de la plante, protection contre les pathogènes Sebacinoïdes Piriformospora; Basidiomycètes: quelques espèces Variées Mycélium intracellulaire Peu de modifications Peu connus 30 Fig. 9 : les différents types d’associations mutualistes entre les racines et les champignons mycorhiziens (Duhoux et Nicole, 2004). Les champignons (en bleu): A: racine sans symbiote; B: endomycorhize à arbuscule (AM); C: endomycorhize à pelotons; D: ectendomycorhize; E: ectomycorhize chez les angiospermes; F: ectomycorhize chez les Gymnospermes. 2-4-1: Les ectomycorhizes Ce type d’association se forme presque exclusivement chez les essences forestières croissant en région tempérée (environ 5% des espèces végétales (Duhoux et Nicole, 2004)). Ces espèces appartiennent à diverses familles botaniques dont les mieux connues sont les Pinacées, les Cupressacées, les Fagacées, les Bétulacées, les Salicacées, les Acéracées, les Tiliacées, les Ulmacées et les Myrtacées. Les fructifications des champignons formant les ectomycorhizes constituent une bonne partie des champignons comestibles. Environ 5000 espèces de champignons, appartenant majoritairement aux Basidiomycètes et aux Ascomycètes, établissent des symbioses ectomycorhiziennes. Dans cette association, le champignon reste à l’extérieur des cellules, il développe un manchon mycélien autour des racines, et pénètre entre les cellules du cortex racinaire (Kendrick, 1992). Certains champignons associés dans les ectomycorhizes sont cultivables en culture pure, ce qui facilite leur étude par rapport aux endomycorhizes dont les champignons ne peuvent être cultivés, jusqu’ici, qu’en présence de la plante (Fig. 9). 2-4-2: Les ectendomycorhizes Cette association se rapproche des ectomycorhizes par la présence d’un important mycélium superficiel externe, mais possède en plus certaines formations intracellulaires. Le pin présente souvent ce genre d’association. On les rencontre chez les arbutées (arbousier) et chez certains jeunes plants forestiers résineux en pépinière. Comme leur nom l’indique, les champignons impliqués développent aussi bien un manchon fongique à l’extérieur des racines, que des formations endocellulaires en pelotons (Boullard, 1982; Fortin et al., 2008) (Fig. 9). 2-4-3: Les endomycorhizes Sont de loin les plus importantes tant du point de vue écologique qu’économique. Elles concernent la presque totalité des plantes cultivées en agriculture et en horticulture , la grande majorité des arbres tropicales et un nombre important de feuillus des forêts des climats tempérés. Lorsque les champignons endomycorhizogènes colonisent les racines pour compléter leur cycle de vie, Ils pénètrent entre les cellules du parenchyme cortical et développent à l’intérieur même des cellules de nombreuses invaginations. Ce réseau de contact augmente les échanges entre les deux symbiotes (Smith et Read, 1997). Ces associations font intervenir les 31 zygomycètes: elles sont appelées endomycorhizes à vésicules, du fait des structures qu’elles forment à l’intérieur de la racine (Fig.9). On les trouve chez presque toutes les familles végétales. Les orchidées et les éricacées (bruyère, azalée …) forment d’autres types d’endomycorhizes, avec des champignons différents ; il s’agit de mycorhizes à pelotons intracellulaires (Isaac, 1992). 2-4-3-1: Les différents types d’endomycorhizes 2-4-3-1-1: Les endomycorhizes éricoïdes Ce type d’association mycorhizienne est présent sur les plantes de la famille des Ericacées, plus spécifiquement chez les sous-familles Ericoïdeae, Rhododendroïdeae, Vaccinioïdeae, Epachridaceae et Empetraceae. La plupart de ces associations sont formées par un ascomycète du genre Pezizella. Les endomycorhizes éricoïdes se retrouvent dans les sols froids, humides et acides, comme les tourbières, où il y a peu de dégradation de la matière organique (Issac, 1992) (Fig. 9). 2-4-3-1-2: Les endomycorhizes des orchidées La famille des Orchidacées regroupe des milliers d’espèces à travers le monde. Toutes les orchidées forment une association symbiotique avec des champignons au moment des premières étapes de leur développement (Issac, 1992) (Fig. 9). 2-4-3-1-3: Les endomycorhizes à vésicules et à arbuscules (V.A) Découverte par Frank en 1885, la symbiose mycorhizienne à vésicules et arbuscules existe probablement depuis 460 millions d’années (Redecker et al., 2000; Schübler et al., 2001). Plus de 80% des plantes vasculaires bénéficient de cette symbiose (Strullu, 1985; Smith et Gianinazzi-Pearson, 1988; Newsham et al., 1995; Smith et Read, 1997). Ce type de symbiose est le mieux connu et celui qui a été le plus étudié. Les champignons endomycorhiziens à vésicules et à arbuscules appartiennent à l’ordre des Glomales de la classe des Zygomycètes (Gerdemann et Trappe, 1974). Les genres les plus communs sont les Glomus, les Gigaspora et les Acaulospora (Torrey, 1992). Ils sont présents chez les Bryophytes, les Ptéridophytes, les Gymnospermes et les Angiospermes (Torrey, 1992). Les champignons formant des endomycorhizes à vésicules est arbuscules sont caractérisés par des structures particulières: - Les hyphes mycéliens externes sont protégés par une paroi très épaisse et stratifiée (Scannerini et Bonfante-Fasolo, 1982), avec des caractéristiques cytochimiques différentes de celles des parois des hyphes internes (Bonfante-Fasolo et Grippioli, 1982). 32 - Les pelotons intracellulaires, sont formés par des hyphes ayant pénétré à l’intérieur de la radicule, dans les cellules les plus externes du parenchyme cortical. - Les arbuscules ressemblent à des arbres miniatures. Ces hyphes minuscules ramifiés constituent le lieu d’échange symbiotique avec la plante hôte (Scannerini et Bonfante-Fasolo, 1982). Leur durée de vie est très courte 2 à 15 jours (Harley, 1986). - Les vésicules sont présentes dans ou entre les cellules corticales (Smith et Read, 1997). Elles ont des parois épaisses de formes variées. Elles jouent un rôle dans le stockage de réserves essentiellement présentes sous forme de lipides et de tréhalose (Fontaine et al., 2001; Duhoux et Nicole, 2004). - Les spores asexuées présentent une structure unicellulaire, de forme généralement globoïde, à paroi épaisse formée de plusieurs couches de différentes textures, reliées aux réseaux filamenteux par un hyphe suspenseur de morphologie variée (Gerdemann et Trappe, 1974; Morton, 1988; Giovannetti et Gianinazzi, 1994; Stürmer, 1998; Dalpé, 2004). Les spores contiennent un très grand nombre de noyaux, allant jusqu’à 2000 par spore (Bécard et Pferffer, 1993). 2-4-3-2: Etablissement de la symbiose endomycorhizienne Pour effectuer un cycle complet de développement, les champignons mycorhiziens doivent nécessairement être associés à un partenaire végétal (Azcόn-Aguilar et al., 1998). L’établissement d’une association endomycorhizienne à vésicules et à arbuscules se fait en une série d’étapes précises qui ont été largement étudiées (Requena et al., 2007) (Fig.10). Après inoculation, les premiers signes d’infection apparaissent, selon les espèces, au cours des 3 à 12 jours qui suivent (Afek et al., 1990). En premier lieu, le champignon mycorhizien, sous forme de spore asexuée, fragment de racine infecté ou d’hyphe, doit reconnaître une racine compatible pouvant lui servir d’hôte (Requena et al., 2007). Il est accepté que cette reconnaissance s’effectue à l’aide de divers composés exsudés par la racine et présents dans la rhizosphère (Bécard et al., 1992; Fortin et al., 2002; Reinhardt, 2007). Le champignon établit alors un appressorium à la surface de la cellule et pénètre la racine (Kendrick, 1992). Le mycélium peut ainsi passer de cellule en cellule et former des vésicules et des arbuscules. Le champignon ne pénètre jamais dans le cytoplasme des cellules de l’hôte. Des hyphes extracellulaires se développent pour suivre la croissance de la racine ou établir d’autres foyers d’infection dans la racine (Bago et al., 1998). Un réseau d’hyphes extra-racinaires se forme dans le but de recueillir de l’eau et des éléments minéraux, comme le phosphore, lesquels sont ensuite échangés avec la plante en retour d’hydrates de carbone (Graham et al., 1997; Smith et 33 Read, 1997). Le cycle de vie du champignon mycorhizien est complété après formation de chlamydospores asexuées sur le mycélium externe (Requena et al., 2007). Fig. 10: Cycle de développement et mode de survie in vitro des Glomus (Strullu et al. , 1997) 1-5 : stades de développement ; C : contact racinaire ; Fi : formation intraracinaire ; M : maturation sporale ; S : phase saprophytique ; T : thalle 2-4-3-3: Taxonomie des endomycorhizes à vésicules et à arbuscules Les endomycorhizes appartiennent à la classe des zygomycètes (Gerdemann et Trappe, 1974) et sont regroupées en un ordre des Glomales (Morton et Benny, 1990). On compte environ 160 espèces distribuées en 3 familles et 6 genres (tableau 11). Les espèces les plus connues appartiennent à la famille des Glomacées (Brundrett et al., 1999; Dalpé, 2003; Plenchette, 2005). Le genre Glomus renferme les espèces les plus fréquemment utilisées dans les travaux d’expérimentation. La taxonomie des endomycorhizes reste toujours complexe, elle est basée principalement sur les caractères morphologiques des spores qui revêtent une grande importance. Les clefs d’identification qui ont permis la détermination des endomycorhizes reposent sur (Gerdemann et Nicolson, 1963; Morton et Benny, 1990; Giovannetti et Gianinazzi-Pearson, 1991) : - la forme de l’hyphe portant les spores terminales. Des travaux ont permis de distinguer des types simples, renflés et bulbeux; - la présence ou absence du septum; membrane qui permet de séparer le contenu de la spore de l’hyphe; - l’aspect interne des spores. Il comporte deux modèles généraux soit, il montre un cytoplasme réticulé ou un cytoplasme vacuolisé et contient de nombreuses gouttelettes lipidiques dont la taille augmente au cours du vieillissement; - la couleur des spores, est généralement variable, jaune ou brune, noire ou incolore; - la structure de la paroi sporale. Les caractères morphologiques sont réduits et souvent variables selon la maturité des spores et les conditions du milieu environnemental. Cependant, en absence des spores, il est difficile d’identifier l’espèce à partir de son mycélium. Pour remédier à ces difficultés, des approches moléculaires à l’aide de sondes spécifiques ont permis d’appuyer les observations microscopiques (Moutoglis, 1997; Corradi et al., 2004; Hijri et al., 2001; Hijri et Sanders, 2005). 34 Tableau11:Principaux genres de champignons formant des endomycorhizes AM (Redecker et al. 2000; Duhoux et Nicole, 2004). Ordre Sous-ordre Famille Glomaceae Genres Glomus Caractéristiques Les chlamydospores portées par un mince hyphe, présence d’un septum Sclerocystis Les chlamydospores développent dans sporocarpes se les Gigaspora Spores portées par suspenseur bulbeux un Scutellospora ----------------------------- Acaulospora Spores se forment latéralement après la migration du cytoplasme d’une cellule mère Entrophospora Possède des azygospores à paroi épaisse Gigasporinae Glomales Gigasporaceae Glomineae Acaulosporaceae 2-5: Effets bénéfiques des champignons mycorhiziens sur la croissance des espèces végétales Les champignons mycorhiziens constituent un élément important sur la durabilité des écosystèmes agricoles et forestiers et y jouent un rôle majeur sur la diversité de la microflore, la microfaune, la végétation et par conséquent dans la conservation et la stabilité structurale des sols (Rayn et Graham, 2002; Rillig, 2004; Cardoso et Kuyper, 2006). La diversité taxonomique des champignons mycorhiziens et leurs rôles bio-fertilisant et bio-protecteur permet d’entretenir des liens étroits avec la communauté végétale (Dalpé, 2003). 35 Les liens entre les racines des plantes et le champignon mycorhizien sont surtout de nature nutritionnelle. Pour la plante, ils concernent plus particulièrement l’eau et certains éléments minéraux tels que le phosphore et, dans une moindre mesure, l’azote, le cuivre, le zinc et quelques vitamines. Ces éléments sont présents dans le sol autour des racines, mais certains sont peu mobiles. De ce fait, la plante peut en absorber seulement de faibles quantités dans une mince zone située autour de l’extrémité de la racine. Pour maintenir une alimentation convenable des plantes cultivées, il faut un apport extérieur continu de ces minéraux. Or, dans le cas des plantes mycorhizées, on constate une grande autonomie, particulièrement vis-à-vis de la nutrition en phosphore. Ceci s’explique par le fait que le développement du champignon autour de la racine augmente considérablement la surface d’absorption des éléments minéraux peu mobiles (Tinker, 1984). Quel que soit le type d’association, le champignon développe dans le sol, autour des mycorhizes, un réseau de filaments plus ou moins ramifiés , qui augmente considérablement la surface d’échanges de la racine avec le sol (Premier, 1997). La longueur des filaments extramatriciels est 1000 mètres par mètre de racines (Martin et Plassard, 1997 In: Duhoux et Nicole, 2004) et leur diamètre est de 2 à 5 fois plus petits que celui des racines et peuvent donc coloniser un volume de sol non exploré par la racine, par exemple en sol compact (Li et al.,1997) . De nombreux travaux démontrent les effets bénéfiques de la mycorhization sur le développement des végétaux comme une meilleure résistance aux stress biotiques et abiotiques, ainsi que l’efficacité des fertilisants s’en voit améliorée, la croissance végétale, l’usage de pesticides atténué et la résistance (Harley et Smith, 1983; Smith et Read, 1997; Rillig et al., 2001; Selosse, 2001). 2-5-1: Nutrition phosphatée Plusieurs auteurs ont démontré sur des centaines de plantes cultivées, une amélioration de la nutrition en phosphore une fois colonisée par les mycorhizes (Lange et Vlek, 2000). Il est possible que certains champignons accroissent la capacité de la plante à solubiliser des formes peu solubles de phosphore; c’est cependant en premier lieu l’augmentation du réseau absorbant des filaments mycéliens qui permet à la plante de récupérer une quantité nettement plus importante de phosphates assimilables (Smith et al., 2003; Plenchette, 2005). Le champignon mycorhiziens est capable d’absorber plus efficacement certaines formes de phosphore et de les transporter vers la plante (Xinshu et Runjin, 1990; Plenchette, 2005). Les mycorhizes favorisent également l’absorption de certains ions métalliques indispensables à la plante. Ceci est particulièrement important pour les arbres fruitiers, sensibles aux carences en cuivre et en zinc (Cardoso et al., 2006). Outre le phosphore, la symbiose mycorhizienne peut faciliter 36 l’absorption de divers autres éléments minéraux tel que le potassium (K), manganèse (Mg) et calcium (Ca) (Liu et al., 2002; Nogueira et al.,2004). Le cuivre (Li et al., 1991), le zinc et le fer (Runjin et Xinshu, 1990; Trépanier, 1998) sont quelques-uns des éléments mineurs souvent présents en plus fortes concentrations dans les plantes mycorhizées. L’absorption de ces éléments souvent difficilement assimilables par la plante est améliorée par l’association mycorhizienne (Srivastava et al., 1996). 2-5-2: Nutrition azotée La nutrition azotée est aussi facilitée par la mycorhization, en particulier chez les ectomycorhizes. Par exemple, le pin noir d’Autriche n’est tolérant aux sols calcaires que grâce aux mycorhizes qui lui permettent d’assimiler l’azote nitrique, forme dominante de l’azote minéral dans ces sols (Plassard et al., 1991; Bago et al.,1996) et l’ammonium (Villegas et Fortin, 2001). Même pour les légumineuses, déjà avantagées par leur symbiose avec des bactéries fixatrices de l’azote de l’air, l’association mycorhizienne accroît la fixation d’azote, surtout dans les sols pauvres en phosphore (Dianda , 1991; Houngnandan et al., 2000). La présence de mycorhizes permet une croissance optimale de la plante-hôte ; elle est plus régulière et parfois meilleure que celle produite par les apports élevés d’engrais (Abbott et al.1983). En contrepartie, la plante-hôte fournit au champignon les glucides qu’il est incapable de synthétiser. Si cet apport de composés carbonés représente une part non négligeable des produits de l’assimilation chlorophyllienne, la symbiose mycorhizienne est cependant nettement positive pour la plante. 2-5-3: Interactions avec d’autres microorganismes Les interactions des champignons avec les microorganismes rhizosphériques sont d’une grande diversité (Germida et Xavier, 2001, Rillig et al., 2006). Plusieurs publications ont rapporté le rôle des interactions entre les microorganismes solubilisant le phosphore et les mycorhizes (Vonderwell et Eneback, 2000), comme par exemple les Rhizobium fixateurs symbiotique d’azote et les mycorhizes (Requena et al., 1997; Marques et al., 2001). Les microoganismes rhizosphériques sont capables de produire des substances phytohormonales et des vitamines qui stimulent la croissance des mycorhizes et des plantes (Dommergues et al., 1999). En contre partie en s’établissant, les mycorhizes induisent la secrétion d’exsudats racinaires qui peuvent affecter la croissance et l’activité des microorganismes telluriques 37 (Tiunov et Scheu, 2005). En plus, à cause de leur connection avec les plantes, les mycorhizes peuvent servir de médiateurs dans les relations entre une plante et les micro-organismes de la surface racinaire de la plante voisine (Dommergues et al., 1999). 2-5-4: Protection contre les organismes pathogènes En nature, les plantes sont continuellement soumises à des agressions de la part de bactéries, de protozoaires, de nématodes, d’insectes et de maladies fongiques qui sont les plus importantes (Quarles, 2001). De nombreux chercheurs ont soupçonné depuis longtemps le rôle protecteur des mycorhizes en regard des attaques possibles de germes pathogènes (Perrin, 1985; Benhamou et al., 1994; St-Arnaud et al., 1995). Ainsi, de nombreuses études ont monté que parfois, la présence du champignon endomycorhizien tend à provoquer diverses réaction de défense chez la plante hôte en lui procurant par conséquent, une meilleure résistance envers les pathogènes racinaires du sol (Perrin, 1985; Verreault, 1999; Abdall et Abdel-Fattah, 2000, Dalpé, 2005). Le fonctionnement général des mycorhizes, se traduit par la stimulation et l’augmentation de la croissance des plantes colonisées et par leur vigueur accrue leur permettent de mieux tolérer les stress environnementaux dont ceux causés par diverses maladies racinaires dues à certains micro-organismes du sol (Azcón –Aguilar et Barea, 1996; Dalpé, 2005), tels que Fusarium, Pythium, Phytophthora (Morandi, 1996; St-Arnaud et al., 1997; Dumas-Gaudot et al., 2000) et Verticillium (Garmendia et al.,2004). Les mycorhizes ont d’autant plus de chance d’exercer leurs effets protecteurs qu’elles occupent le terrain de façon précoce. Par ailleurs, comme bien souvent le champignon mycorhizien et le pathogène occupent les mêmes sites dans la racine, une compétition s’établit entre eux, autant pour l’espace que pour la nourriture (Cordier et al., 1996; Dalpé, 2005). D’autres travaux ont signalé également que les endomycorhizes peuvent protéger les plantes des effets néfastes des nématodes phytopathogènes par, un phénomène de compétition pour l’espace dans les racines, en améliorant la croissance de la plante, en réduisant les sécrétions racinaires responsables de l’attraction des nématodes et en retardant directement le développement des nématodes dans les tissus racinaires (Hussey et Roncadori, 1982). D’autres études montrent également que le système racinaire des plantes mycorhizées contient moins de nématodes phytopathogènes que celui de plantes non mycorhizées (Cooper et Grandison, 1987). Outre cette protection contre les microorganismes pathogènes du sol, les mycorhizes accroissent également la résistance aux stress abiotiques: une plante mycorhizée résiste mieux à la sécheresse (Subramanian et Charest, 1997), au froid (Charest et al., 1993), aux stress 38 hydriques (Meddich et al.,2000), voire même à la pollution par des métaux lourds (Giasson, 2005) et également tolère des niveaux plus élevés de salinité (Johnson-Green et al., 1995 ; Paradis et al.,1995) et d’acidité du sol (Mohammad et al., 2003) 2-5-5: Résistance aux stress hydriques La mycorhization a une influence sur le statut hydrique des plantes. Le vaste réseau d’hyphes extra-radiculaires des champignons endomycorhiziens donne accès aux plantes à un plus grand réservoir hydrique. De plus, Les champignons endomycorhiziens entraînent une augmentation de la résistance de la plante au manque d’eau (Sylvia et al., 1993; Meddich et al., 2000). 2-5-6: Protection contre les polluants Les mycorhizes jouent un rôle important dans l’écosystème, en protégeant les arbres des effets toxiques des polluants entre autre, les métaux lourds (le plomb, le cadium, le nickel, le mercure …). Les métaux lourds s’accumulent dans la biosphère et constituent un danger croissant pour les organismes vivants (Eglis et Brunner, 2002). Des études ont montré que certains mycorhizes résistent particulièrement bien aux teneurs élevées de métaux. Chez les plantes mycorhizées, certains métaux lourds, exemple l’aluminium se fixe dans le mycélium. Ainsi, retenus par le manteau fongique, ils ne parviennent à la racine qu’une quantité réduite (Brunner et Frey, 2000 ; Brunner et Brodbeck, 2001). D’autres travaux portés sur le césium radioactif ont montré que cette substance contenue dans le sol s’accumule dans les fructifications des hyphes de certains mycorhizes (Brunner et Brodbeck, 2001; Dupré de Doulois, 2007). D’autre part, plusieurs travaux de recherche ont démontré l’impact de l’infection mycorhizienne sur le processus de phyto-restauration de sols contaminés aux métaux lourds (Salido et al., 2003; Giasson, 2005). 2-6: Influence de l’environnement sur les mycorhizes 2-6-1: Influence des facteurs climatiques 2-6-1-1: Influence de la lumière Des recherches réalisées par Smith et Smith (1996) et Ouahmane et al. (2008) ont montré que la colonisation des racines d’arbre dans les trouées de lumière pourrait être plus élevée que ceux qui poussent sous ombrage en raison d’une forte activité photosynthétique et par conséquent, une plus grande disponibilité de carbohydrates pour le champignon mycorhizien. 39 2-6-1-2: Influence de la température L’influence de la température est très mal connue. Le développement des mycorhizes paraissant coïncider avec les périodes de végétation, on en conclut que la température optimale pour la formation des mycorhizes se trouve dans l’éventail des températures du sol en été, c'està-dire entre 12 et 20° C environ (Plenchette, 1990). 2-6-1-3: Influence des saisons Plusieurs auteurs, ont constaté une influence des saisons sur le taux de la mycorhization des racines mycorhizées et le nombre de spores dans le sol (Lόpez-Sánchez et Honrubia, 1992; Lugo et Cabello, 2002). Les mycorhizes sont plus abondantes au printemps et à l’arrière saison. Les ectomycorhizes sont certainement annuelles, s’altérant dès la seconde année, par contre, les mycorhizes endotrophes s’observent tout au long de l’année. 2-6-2: Influence des facteurs édaphiques 2-6-2-1: Influence hydrique Le minimum d’humidité est souhaitable par le complexe mycorhizien. Les mycorhizes sont fortement altérées ou disparaissent souvent sous l’effet de la sécheresse (Le Tacon, 1985; Meddich et al., 2000). 2-6-2-2: Influence du pH Le pH du sol joue également un rôle important dans la mycorhization et la formation des spores (Michel-Rosales et Valdés, 1996). Les valeurs de pH de 4.0 et 5.0 intensifient la formation de cette association (Boullard, 1968). Les pH optimums varient selon les espèces des plantes-hôtes et suivant les champignons. Dans l’intervalle de pH du sol de 7.5 à 8.0, la mycorhization par Tuber melanosporum se maintient à un meilleur niveau (Delmas et al., 1982). 2-6-2-3: Influence de la matière organique La matière organique constitue certainement, lorsqu’elle n’est pas toxique, un lieu favorable à la permanence des mycorhizes dans le sol (Gliotti et al., 1997; Miller et Jastrow, 2000; Zhu et Miller, 2003). Elle agit par son niveau nutritif (la solution du sol s’enrichit à son contact en sels minéraux et glucides) et par son réservoir de substances de croissance élaborées par les microorganismes dont elle favorise la multiplication (Hodge, 2003). En outre, la 40 mycorhization arbusculaire peut aider à accélérer la décomposition de la matière organique (Sharma et Adholeya, 2000). D’autres recherches ont permis de découvrir que lorsque les mycorhizes colonisent des systèmes racinaires différents et exposés à des conditions de lumière différentes, il peut se produire des échanges de carbone d’une plante à l’autre, y compris entre des espèces différentes. Ainsi le sapin douglas fournit environ 9,5% de la quantité totale de carbone fixée grâce à la photosynthèse au bouleau (Ratel, 1999 ; Dechamplain et Gosselin, 2002) Cependant, l'application de la matière organique instable peut induire un certain nombre d'effets négatifs sur les propriétés du sol, telle que l'augmentation du taux de minéralisation du carbone organique dans les conditions anaérobies dans le sol et dégagement des substances phytotoxiques, qui peuvent avoir un effet négatif directe sur la croissance des plantes et/ou la diminution de la symbiose mycorhizienne (Cereti et al., 2004; Komilis et al., 2005). 2-6-3: Influence des pratiques culturales sur la symbiose mycorhizienne Les pratiques culturales telles que les applications d’engrais, la rotation des cultures, le labourage et le chaulage affectent le niveau de colonisation et le potentiel infectif des racines par les champignons endomycorhizogènes. Ces pratiques agricoles modifient de manière importante l’état d’équilibre géochimique et biologique du milieu en affectant : le stock et la dynamique de la matière organique ; les flux hydriques ; la composition et les propriétés physico-chimiques (pH, phosphore, etc.) des solutions du sol ; les propriétés physiques du sol (texture, porosité, etc.); ainsi que les populations de la microfaune comme la macrofaune (Doelsch et al., 2007). 2-6-3-1: Fertilisation L’influence des fertilisants azotés et phosphatés a été étudiée à plusieurs reprises (Srivastava et al., 1996). Amijee et al., (1989, 1993) ont démontré un effet net de l’augmentation de la concentration du P dans le sol sur la colonisation mycorhizienne. De plus, tout comme le phosphore, l’azote semble compromettre l’établissement de la relation endomycorhizienne. En effet, Johnson et al. (1980) ont observé qu’une fertilisation à forte teneur en N réduit le pourcentage de colonisation de Glomus spp. L’azote et le potassium, à des doses élevées peuvent avoir des effets négatifs sur le développement des mycorhizes. De très nombreuses expériences ont montré que l’intensité de la mycorhization est toujours réduite lorsque la disponibilité en azote et en phosphore augmente dans le sol. En effet, lorsque l’alimentation de la plante en ces deux éléments minéraux est suffisante, le rendement est très élevé et la totalité des glucides photosynthétiques 41 est utilisée par la plante pour fabriquer des composés protéiques ou phosphorylés. La quantité de glucides présente dans les racines diminue ; les champignons symbiotiques ne peuvent plus s’alimenter en composés carbonés et disparaissent (Le Tacon, 1985). L’utilisation des mycorhizes comme bio-fertilisant devient une pratique de plus en plus envisageable et pouvant être une alternative à l’emploi d’engrais chimiques pour l’optimisation de la production des cultures (Smith et Read, 1997; Plenchette et al., 2005). 2-6-3-2: Rotations des cultures, le labourage et le chaulage Certaines pratiques agricoles tels que la rotation et le labourage ont un effet négatif. Il a été démontré qu’il y a une diminution de l’infection mycorhizienne de l’orge cultivé en rotation avec des choux par rapport à l’orge cultivé en monoculture (Plenchette, 1982). Toutefois, Zak et al. (1998) ont relevé une forte et précoce colonisation endomycorhizienne des racines de coton en culture faisant suite à une culture de blé par rapport aux cultures de coton traditionnelles. Il a été constaté que le maïs produit plus après la patate qu’après la canne à sucre (Arihara et karasawa, 2000). Les rotations de plantes mycotrophes ont aussi une influence sur le potentiel d’infection mycorhizienne du sol qui varie au cours des saisons (Bagayoko et al, 2000; Osunde et al., 2003). En effet, la culture de plantes capables d’être mycorhizées, favorise la prolifération des mycorhizes, tandis que, la culture des plantes qui ont un faible pouvoir mycotrophique entraîne une diminution de la colonisation racinaire des plantes qui seront cultivées par la suite, d’où l’importance de l’ordre de succession des plantes cultivées sur le taux de mycorhization (Banana, 2003). Le labourage modifie la diversité fonctionnelle de la faune du sol mais surtout réduit son abondance (Le Roux et al., 2008). Certains auteurs ont révélé que les sols où le labourage est réduit ou absent montrent un potentiel infectieux des mycorhizes élevé. Ainsi, Jansa et al. (2002) ont signalé que, le labour a un effet significatif sur le genre Glomus qui apparaissent en plus grand nombre dans les sols non labourés (Kabir et al., 1997a,b ; McGonigle et Miller, 1999 ; Mozafar et al., 2000). Par ailleurs, Hamel et al. (1996) ont constaté que les racines d’orge qui n’ont pas été chaulées, présentent une colonisation mycorhizienne importante et le taux d’infectivité du sol élevé. 2-6-3-3: Utilisation des pesticides En raison de leur statut particulier en tant que partie intégrante de la plante et de la population microbienne du sol, les champignons endomycorhiziens peuvent être affectés à la fois par les interactions pesticides/plante-hôte ou pesticides/micro-organismes du sol (Bethlenfalvay, 1992). La plupart des pesticides servant à traiter le sol, particulièrement les 42 fongicides, sont nuisibles à la sporulation et à la colonisation mycorhizienne (Srivastava et al., 1996). Certains pesticides ont un effet négatif sur la mycorhization, d’autres n’ont aucun effet, tandis que certains ont un effet bénéfique en éliminant des organismes compétiteurs (Kurle et Pfleger, 1996). Le Benlate (benomyl) cause un fort effet négatif sur la colonisation endomycorhizienne, notamment sur les pourcentages de racines colonisées, la longueur totale de racines infectées, le nombre d’hyphes intercellulaires, le nombre d’arbuscules et l’aire des interfaces plante-champignon (Sukarno et al., 1993). 3. Applications de la mycorhization contrôlée 3-1: Aspects biotechnologiques et utilisation des champignons mycorhiziens Au cours de ces dernières années, une multitude de travaux ont clairement démontré l’intérêt scientifique et pratique des symbioses mycorhiziennes pour l’ensemble des végétaux du monde entier, que ce soit dans les écosystèmes naturels ou ceux aménagés par l’homme. Pourtant, en dépit de ces preuves répétées et irréfutables, un grand nombre de praticiens en horticulture, en agriculture, en foresterie et en environnement comprennent encore mal l’importance concrète de ce phénomène. Les pratiques durables dans ces domaines d’application ont pourtant tout à gagner d’une utilisation judicieuse des symbioses mycorhiziennes (Deveau et al., 2008 ). Les champignons symbiotiques ne font pas seulement le régal des gastronomes; cèpes, lactaires, truffes (Pargney et Meunier, 2004; Dessolas et al., 2007), terfez (Fortas 1980,1990 ; Fortas et Chevalier, 1992a; Slama et Neffati, 2004; Slama et al., 2006) et autres russules font aussi le bonheur des arbres (Deveau et al., 2008). Ils jouent un rôle majeur dans la nutrition des arbres et ont de ce fait été l’objet de recherches approfondies au cours des vingt dernières années. Actuellement, les mécanismes des échanges nutritionnels entre le champignon et son hôte végétal ont été mis à profit de la sylviculture et l’arboriculture grâce au développement de la mycorhization contrôlée de semis d’arbres en pépinière. Cette technique consiste à inoculer des souches sélectionnées de champignons mycorhiziens et permet d’augmenter la croissance des arbres en pépinière comme en plantation (Deveau et al. 2008). 3-2: Applications des mycorhizes à la culture de l’olivier De nos jours le produit oléicole entre de plus en plus dans notre alimentation; la plus grande consommation de ce produit s’observe dans les régions méditerranéennes, surtout dans les agglomérations urbaines autour desquelles cette culture est bien développée. Comme toute production agricole, l’intensification de cette culture pose un certain nombre de problèmes 43 techniques parmi lesquels ceux de la protection phytosanitaire et la demande incessante de plants d’oliviers certifiés. C’est pourquoi depuis quelques décennies, la recherche agronomique se penche davantage sur la recherche de techniques modernes qui visent à améliorer la production de cette culture. Parmi ces techniques la mycorhization. Malgré l’importance de la mycorhization et de ses nombreuses applications en agriculture, l’étude de ses caractéristiques n’a commencé que très récemment chez l’olivier (Barea et al., 1999 ; Porras Piedra et al., 2005 ). Les travaux consacrés à l’application de champignons MA à des cultures méditerranéennes typiques, ce qui est le cas de l’olivier, sont encore très limités (Rinaldelli et Mancuso, 1998 ; Porras Soriano et al., 2002). Les travaux de Sghir et al., (2003) ont montré que l’aptitude rhizogène des différentes variétés d’olivier multipliées par bouturage dépend de plusieurs facteurs intrinsèques et/ou extrinsèques. D’autres essais réalisés à ce sujet, ont montré que tous les jeunes plants d’oliviers inoculés avec des mycorhizes vésico-arbusculaires (MVA) ont vu la formation des colonies caractéristiques sur leurs racines et la croissance des plants inoculés s’est avérée très supérieure et leur tronc plus vigoureux que les plants non infectés, ce qui permet néanmoins d’espérer de nombreux progrès dans le domaine de multiplication intensive et à court terme des boutures herbacées en pépinière (Porras Soriano et al., 2002). Par ailleurs, des études réalisées par Porras Piedra et al. (2005) ont confirmé ces mêmes effets positifs exercés sur la croissance de boutures semi ligneuses de la variété cornicabra d’olivier mycorhizée par trois espèces de Glomus. Les travaux de Azcón-Aguillar et Barea (1996) ont montré une augmentation de la croissance et de la santé générale des plans d’olivier colonisés par les champignons endomycorhizogènes et par conséquent une vigueur accrue leur permettant ainsi de mieux tolérer les stress environnementaux dont ceux causés par diverses maladies. Par ailleurs, des travaux ont démontré que les plants d’oliviers mycorhizés cultivés dans un substrat contenant des niveaux supérieurs de NaCl, montrent un développement supérieur des branches et des feuilles par rapport aux plants privés de mycorhizes (Briccoli-Bati, 1994 ; Rinaldelli et Mancuso, 1998). D’autres recherches ont montré que les mycorhizes augmentent la fertilité et la stabilité du sol, ce qui favorise la croissance de l’Olea europea subsp. sylvestris dans les régions semiarides de la méditerranée (Caravaca et al., 2002). Malgré l’intérêt de la mycorhization des oliviers, peu de travaux ont été réalisés dans ce domaine en Algérie. Parmi ces recherches, ceux de Meddad-Hamza et al. (2005), qui ont signalé une présence importante des endomycorhizes (Glomus spp.) sur les racines de la variété 44 Rougette d’olivier, cultivée dans le nord-est algérien. Ces mêmes auteurs ont également montré que des vitro-plants inoculés par le champignon mycorhizogène (Glomus mosseae) présente un système racinaire plus développé chez le plant mycorhizé par rapport au témoin. Cette modification permet au plant de mieux utiliser les ressources naturelles du sol tout en renforçant sa capacité à résister notamment au stress hydrique (Meddad-Hamza et al., 2008). Par ailleurs Beddiar et al. (2007) ont mis en évidence l’importance du rôle des mycorhizes sur la croissance de l’oléastre. Et plus récemment, des recherches se sont orientées vers la mycorhization des microboutures d’olivier ouvrant ainsi d’intéressantes possibilités d’aide à la technologie mycorhizienne pour la promotion et la replantation de la culture de l’olivier (Binet et al., 2007). Ces auteurs ont évalué l’impact de l’inoculation des microboutures d’olivier sur l’amélioration de la survie des plants et leur acclimatation en serre. Par ailleurs, ils ont clairement montré que la mycorhization a un effet bénéfique sur la croissance des plantes d’olivier issues in vitro. 1: Zone d’étude L’étude a été menée dans deux stations oléicoles de la région de Sig (wilaya de Mascara), où Olea europea L., var. Sigoise est dominante (Fig. 11). Cette région est connue pour sa production oléicole. 1-1: Situation géographique de la ville de Sig La ville de Sig nommée Saint-Denis du Sig durant la période de la colonisation, fait partie des daïrates de la wilaya de Mascara et elle se trouve à 50 km au sud-est d’Oran. Elle est située à 50 m d’altitude et à une dizaine de kilomètres de la mer à vol d’oiseau. Elle est limitée au sud, par les monts des Ouled Ali dont le Djebel Touakes à 429m qui domine l’agglomération, et dans la direction de Mascara, par le Djebel Bou Sella au-dessus de l’Union de Sig, enfin par le Djebel Ben Djouane. La ville de Sig compte une population d’environ 54 113 habitants et elle est à vocation agricole [2].Elle comprend une superficie de 4 300h de verger d’olivier. Fig. 11: Localisation de la ville de Sig [2]. [2].Source: http://fr. wikipedia.org.wiki/ Saint-Denis-du-Sig). 45 1-2: Localisation et caractéristiques des stations d’étude La 1ere station (A) est située à 8 Km à la proximité de la RN4 sur le chemin menant au Douar-Zemala, à une altitude de 38m (Fig. 12). Cette station est constituée de deux parcelles: - l’une cultivée d’oliviers âgés de 3 ans issus du semi-greffage (Fig. 13) et l’autre de 6 ans (Fig. 14). La 2ème station (B) est située à 2 km au nord de la Daïra de Sig (Fig. 12), en bordure de la RW5, qui relie cette ville à celle de la ville d’Arzew, dont l’altitude est de 49m. Cette station comporte deux parcelles: - une parcelle qui contient une plantation d’oliviers âgées de 15 ans (Fig. 15) et l’autre, de 100 ans (Fig. 16). Fig. 12-Localisation des deux stations d’étude (A, B) par rapport à la ville de Sig [3]. Fig. 13: Jeunes oliviers var. Sigoise âgés de 3ans. Fig.14: a/ Verger de la variété Sigoise d’olivier âgé de 6 ans; b/ Morphologie d’un olivier du verger. Fig.15 (a et b): Vergers de la variété Sigoise d’olivier âgés de 15 ans. Fig. 16:a / Verger de la variété Sigoise d’olivier âgé de 100 ans; b/ Morphologie d’un olivier du verger. 1-3: Caractéristiques climatiques de la zone d’étude Nos stations d’étude situées dans la plaine de la Habra de Sig, se trouvent dans l’étage bioclimatique semi-aride, dû à l’écran de la péninsule ibérique et du Rif qui le mettent en position d’abri pluviométrique (Bouchetata, 2006). Les données climatiques proviennent de l’Unité Météorologique Régionale d’Oran (UMRO). a a La température 1-3-1: a La période hivernale se caractérise par une température clémente. La moyenne des températures moyennes (série 3) du mois le plus chaud (Août) est de 26° C alors que celle du mois le plus froid (Janvier) est de 11,5° C (Fig.17).La température moyenne maximale (série 2) est 32° C en Août et de 18° C en Janvier. La série 1, montre par contre les températures moyennes minimales : en Janvier (6° C). Les plus fortes valeurs sont enregistrées en Juillet et Août (20° C). 46 Fig.17-Variation des températures moyennes mensuelles Ces différentes séries (Fig.17) montrent que les chaleurs durent de juin à septembre. Août est toujours le mois le plus chaud. En septembre, la température baisse légèrement en raison de la longueur des nuits. 1-3-2: La pluviométrie 1-3-2-1: Pluies annuelles Les données pluviométriques s’étalant de 1998 jusqu’à 2007 (Tableau 18), L’année 2007 constitue l’année la plus pluvieuse (323,90mm), précédée par l’année 2001 (300,20mm). Les années les plus sèches sont 1998 et 2000 avec respectivement des précipitations de l’ordre de 158,3mm et 185,2mm. L’analyse de l’histogramme (Fig.18) permet de constater la pluviométrie enregistrée au cours de ces dernières décennies. Fig.18- Répartition des pluies annuelles de la ville de Sig. (Unité météorologique régionale d’Oran. Limite Sig) 1-3-2-2: Pluies mensuelles Au niveau de la ville de Sig, on constate que le mois le plus pluvieux est celui de novembre, avec une moyenne de l’ordre de 58,68mm suivi par le mois de décembre avec une pluviométrie moyenne de 35,67mm. Les mois les plus secs sont ceux de juin, juillet et août avec les précipitations mensuelles moyennes respectivement de 2,2, 0 et de 1,93mm. Fig. 19: Histogramme des pluies mensuelles moyennes (Unité météorologique régionale d’Oran. Limite Sig). L’histogramme (Fig.19) montre que la période la plus humide se situe entre les mois d’octobre jusqu’à mai. Caractérisée par une longue période de sécheresse estivale qui s’étale du mois de juin jusqu’à septembre. Les pluies dans cette région ont souvent un caractère torrentiel et tombent en moyenne une cinquantaine de jours par an d’octobre à avril-mai. Globalement, la pluviométrie est déficitaire, aléatoire, irrégulièrement répartie d’année en année, à laquelle il faudrait ajouter les accidents climatiques tels que le gel et le sirocco (Bouchetata, 2006). 47 2: Modalités de prélèvements: 2-1: Prélèvements des échantillons de sols Les premiers échantillons du sol rhizosphérique de l’olivier ont été prélevés en hiver, courant du mois de février de l’année 2007 et les seconds prélèvements le mois de mai de la même année. Les échantillons de sols ont été prélevés de chaque parcelle à des profondeurs variant de 5 à 20cm au pied de chaque arbre, ensuite mélangés afin d’obtenir un échantillon de sol représentatif de l’ensemble de la population endomycorhizogène à vésicules et arbuscules. Les échantillons ont été séchés à l’air libre puis tamisés à l’aide d’un tamis à mailles de 2 mm afin d’éliminer les cailloux et les gros débris de matière organique. Chaque échantillon de sol a été partagé en deux lots, un lot destiné à l’analyse physicochimique et l’autre pour évaluer quantitativement les espèces endomycorhizogènes indigènes à ces sols et analyser le pouvoir infectieux endomycorhizien de ces sols. 2-2: Analyse physico-chimique du sol Les échantillons de sol prélevés à proximité des racines de l’olivier ont été analysés au laboratoire Régional des analyses du sol (INSID) d’El Matmar (Wilaya de Relizaine). 2-3: Prélèvement des échantillons de racines d’olivier Des prélèvements de fragments de racines secondaires d’olivier, dont les extrémités apparaissent blanchâtres et légèrement gonflées, ont été effectués sur 15 arbres d’oliviers choisis aléatoirement dans une parcelle de chaque station. Les racines fraîchement récoltées ont été lavées à l’eau courante afin d’éliminer les particules adhérentes. Elles ont été ensuite mises dans des flacons de 250 ml contenant chacun 50 ml d’une solution fixatrice FAA (annexe 1). Ce traitement sert à la conservation des racines. 3: Mise en évidence et estimation de l’infection endomycorhizienne La colonisation des racines d’olivier par les champignons endomycorhizogènes indigènes a été observée au microscopique photonique sur des segments de racines préalablement colorées selon la méthode modifiée de Phillips et Hayman, (1970). L’évaluation de l’infection racinaire est estimée par le calcul de la fréquence et de l’intensité selon la méthode de Trouvelot et al. (1986). 48 3-1: Technique de coloration (Phillips et Hayman, 1970) Les échantillons de racines sont rincés à l’eau courante, coupés en segments de 1cm de longueur puis placées dans une solution de KOH à 10%, à 90° C pendant 1 heure afin de vider le contenu cellulaire. Après plusieurs rinçages à l’eau distillée, les segments sont submergés d’acide lactique à 10% pendant 10 minutes pour les blanchir et les acidifier. Après un second rinçage à l’eau distillée, les segments sont colorés dans du bleu de trypan (annexe 2) ou dans de la fuschine acide (annexe 2) pendant 1 heure à 90° C. Ils peuvent être placés pendant une nuit dans du glycérol pur ou du lacto-glycérol (annexe 3) qui permet de diluer le colorant non fixé et empêcher le dessèchement. Cette série de traitements permet d’obtenir des racines pratiquement transparentes dans lesquelles on observe les cellules corticales et le champignon coloré en bleu ou en rouge selon le colorant employé. 3-2: Evaluation de l’infection endomycorhizienne du système racinaire L’infection endomycorhizienne est évaluée d’une manière relative par sa fréquence selon la méthode décrite par Trouvelot et al. (1986) après traitement et coloration des racines par la méthode de Phillips et Haymann (1970) décrite précédemment. Cette technique permet de juger l’état de la mycorhization et reflète les potentialités du système symbiotique. Le niveau de mycorhization des racines des plantes est estimé en % par la présence ou l’absence des mycorhizes dans la racine. Après la coloration de Phillips et Haymann (1970), 50 segments de racines pris au hasard sont placés entre lame et lamelle dans une goutte de glycérine ou de lacto-glycérol et observés au microscope photonique. Une racine est considérée comme infectée par des champignons endomycorhizogènes lorsque des hyphes, des vésicules ou des arbuscules sont observés. Calcul de la fréquence de l’infection mycorhizienne (Trouvelot et al., 1986) F % = 100 (N–n0) / N N : nombre de fragments observés n0 : nombre de ces fragments sans trace de mycorhization 49 F : reflète l’importance de l’infection du système racinaire par des champignons endomycorhiziens (% de fragments endomycorhizés). 4: Etude du pouvoir endomycorhizogène du sol (PEM) Le PEM permet de mettre en évidence un état biologique de la parcelle et peut servir d’indicateur biologique (Gianinazzi et al., 1976, 1989). Un PEM élevé est le reflet d’un bon état biologique du sol, jugé acceptable autour de 1500 et trop faible au dessous de 500 (Alvarez et al., 2002). La détermination de l’abondance des champignons endomycorhiziens fait appel soit au dénombrement des spores ou de façon plus fiable à la détermination du potentiel infectieux des plantes hôtes (Plenchette et Perrin, 1989). Cette étude consiste à estimer la richesse d’un sol en propagules de champignons endomycorhiziens (Porter, 1979). En d’autre terme, c’est le nombre de propagules de champignons mycorhiziens capables d’engendrer une infection avec les racines d’une plante hôte endomycotrophe par Kg de sol. Nous avons utilisé la méthode du nombre le plus probable dite MPN (Most Probable Number) décrite par Alexander (1965). Le MPN est calculé après dilution des propagules du sol (substrat naturel de culture) et leur piégeage par une plante-hôte (plante-test) à forte dépendance endomycorhizienne. 4-1: Préparation du substrat de culture (sol naturel) Pour réaliser les essais, nous avons utilisé le sol provenant des deux stations d’étude. Chaque sol est réparti en 2 lots, un lot naturel n’ayant subi aucun traitement et un sol désinfecté. Ce dernier, a été humidifié à l’eau distillée puis stérilisé à l’autoclave 3 fois à 120°C, à 24 h d’intervalle (Porras Soriano et al. 2002). Après une durée d’une semaine, les récipients contenant le sol ont été ouverts afin de laisser échapper les toxines volatiles. 4-2: Production de plants-test Les essais ont été réalisés sur une plante-hôte mycotrophe, de la famille des Caryophillacées qui est l’œillet d’Inde (Tagetes patulum L.). C’est une variété très naine de couleur jaune citron. Elle présente un pouvoir mycotrophique élevé, un système racinaire fin et 50 dense, de même un bon taux de germination des graines et une bonne reprise des plantules au repiquage. 4-2-1: Désinfection des graines et mise en germination Les graines d’œillet sont trempées dans de l’eau distillée stérile pendant 15 min pour briser la tension superficielle. Elles sont ensuite, désinfectées pendant 15 min avec agitation dans une solution à 10% d’hypochlorite de sodium à 12 degrés chlorométriques en présence de 300µl de Tween 20 (agent mouillant) qui facilite le contact du désinfectant avec les graines. Les graines désinfectées sont ensuite rincées abondamment à l’eau distillée stérile et mises à germer dans des cristallisoirs contenant de la vermiculite humidifiée et préalablement stérilisée à l’autoclave à 120° C pendant 30 min. Les graines sont semées à quelques millimètres de profondeur. Les cristallisoirs sont ensuite recouverts d’un film alimentaire désinfecté à l’alcool à 95%, puis mises à l’étuve à 25° C pendant 3 à 4 jours. Cette période d’incubation est suffisante pour la germination des graines. 4-2-2: Préparation des dilutions et repiquage des plantules d’œillet d’Inde Nous avons préparé une série de dilution de sol non désinfecté de 10-1 à 10-5 avec 5 répétitions par niveau de dilution du sol et une série témoin 10-0 contenant du sol non désinfecté prélevé des deux stations d’étude (Fig. 20). Les dilutions de sol non désinfecté ont été réalisées dans du substrat naturel désinfecté et réparti dans des pots en plastique individuel dont le diamètre et la hauteur sont respectivement de 6,5 et 9cm. Après la levée des plantules d’œillet, les cristallisoirs sont ouverts et les plantules sont repiquées dans les pots contenant chacun 200g de dilutions de sol. Les plantules d’œillet d’Inde sont élevées en serre non climatisée et arrosées périodiquement à l’eau distillée. Fig. 20: Méthode de dilution pour la détermination du nombre le plus probable (ND: Non désinfecté) 4-5: Méthode de calcul du MPN La méthode de calcul du MPN décrite par Alexander (1965) et basée sur l’utilisation de la table de Cochran (1950), permet d’estimer la richesse du sol en propagules de champignons endomycorhiziens à arbuscules. 51 Après 16 semaines de culture, les plants sont retirés de leurs substrats respectifs. Les racines sont prélevées, traitées et colorées selon la méthode modifiée de Phillips et Haymann, (1970). Les systèmes racinaires sont montés entre lame et lamelle dans du glycérol et observés au microscope photonique. Un point d’entrée du champignon suffit pour que l’infection est présente. On lui attribue la valeur (1), la valeur (0) est attribuée lorsqu’elle est totalement absente. On dénombre pour chaque dilution le nombre de systèmes racinaires infectés et on détermine la dernière dilution (P1) dans laquelle il y aura le maximum de plantes infectées (P1≤5). Le nombre de plantes infectées dans les deux dilutions successives (P2 et P3) est ensuite déterminé. Les valeurs P1, P2 et P3 permettent de calculer le MPN en se rapportant à la table de Cochran (1950). Le MPN ainsi calculé est ensuite exprimé par Kg de sol et les valeurs obtenues sont encadrées dans l’intervalle de confiance à 95% (MPN /3,30 <MPN < MPN X 3,30). 5: Extraction des spores des champignons endomycorhizogènes indigènes du sol L’extraction des spores des champignons endomycorhizogènes indigènes des sols provenant des stations d’étude a été réalisée selon la technique du tamisage humide décrite par Brundrett et al. (1996). Cette technique consiste à collecter les spores présentes dans le sol de la rhizosphère des plants d’œillets d’Inde précédemment cultivés en pot pour l’étude du pouvoir mycorhizogène du sol. Le sol prélevé, est tout d’abord lavé à l’eau courante dans une série de 4 tamis de mailles différentes (710, 62, 50 et 40 µm). Les tamisats sont recueillis dans des boîtes de Petri et observés à l’aide d’une loupe stéréoscopique. Les spores sont récoltées une à une à l’aide d’une pipette Pasteur très effilée puis montées entre lame et lamelle dans une goutte d’une solution de montage le polyvinyl-lactoglycérol (PVLG) (annexe 6). Après polymérisation du PVLG, la lamelle est scellée à l’aide du vernis à ongles transparent. Les lames ainsi préparées sont soit observées au microscope photonique ou conservées à 4° C pour une identification ultérieure des espèces endomycorhiziennes. 6: Identification des genres de champignons endomycorhiziens 52 Etant donné la diversité des espèces fongiques endomycorhizogènes, nous avons essayé d’identifier les genres de ces champignons en utilisant la clef de détermination des Glomales [4]. 7: Effet des champignons endomycorhizogènes indigènes du sol des oliveraies sur la croissance de l’olivier La mise en évidence de l’efficacité de l’infection par les champignons endomycorhiziens à arbuscules et vésicules des sols nécessite l’utilisation de souches de champignons endomycorhiziens connues pour être infectives et performantes. Mais par manque de ces souches fongiques, nous avons lancé notre essai avec un inoculum contenant un mélange de champignons endomycorhiziens indigènes des sols étudiés. [4] http:// INVAM.Caf.WVU.edu/Fungi/Taxonomy/Glomaceae/Glomus.htm. 7-1: Matériel végétal: Obtention des boutures herbacées d’olivier var. Sigoise. Nous avons utilisé des boutures herbacées de la variété Sigoise d’olivier enracinées. Leur phase de multiplication s’est déroulée dans une serre à nébulisation de la station de l’ITAF de Boufarik - d’Alger (Fig. 21). Fig. 21: Serre à nébulisation. Les boutures prélevées des arbres sains ont été traitées avec une hormone de la rhizogène (A.I.B. à une concentration de 4 000 p.p.m.). Ces boutures ont été ensuite placées en serre à nébulisation sur des tables de multiplication contenant de la perlite et munies de câbles chauffants, la température du substrat étant maintenue entre 23 et 25° C (Figs. 22 et 23). Fig. 22: Disposition des tables de multiplication dans la serre à nébulisation. 53 Une photopériode de 18 heures a été obtenue grâce à un éclairage d’appoint. Un système de nébulisation contrôlé par une minuterie émettait un nuage de gouttelettes d’eau vaporisé pendant 6 secondes toutes les 10 minutes, et ce, de 7 heures du matin jusqu’à 21 heures le soir (ou selon la durée de l’éclairage naturelle en été). Pendant la nuit, une courte vaporisation a été programmée afin de réhumidifier le feuillage des boutures. Le système de nébulisation est arrêté à environ 45 jours après l’apparition des premières racines. Fig.23: Disposition des boutures herbacées d’olivier sur les tables de multiplication contenant de la perlite. 7-2: Matériel fongique L’inoculum fongique utilisé est constitué d’un mélange de fragments de racines d’oignon, infectées par des souches endomycorhizogènes indigènes du sol des oliveraies et d’un mélange de substrat rhizosphérique de la culture d’oignon en pot, qui renferment des spores et du mycélium. 7-2-1-: Obtention des plantules d’oignon Les graines d’oignon hybride (Esccallbur. F1 Nunhums) sont désinfectées pendant 5 minutes dans une solution à 7 % d’hypochlorite de sodium à 12 degrés chlorométriques en présence de 300 µl de Tween 20, rincées abondamment à l’eau distillée stérile puis mises à germer dans des boîtes de Petri contenant du papier filtre humidifié et préalablement stérilisé à l’autoclave à 120° C pendant 30 minutes. Les boîtes sont placées dans l’étuve à 25° C. 7-2-2: Production d’inoculum Six jours après la mise en germination des graines, les jeunes plantules d’oignon ayant atteint environ 3,5cm de hauteur sont prélevées et repiquées dans des pots contenant 200g de sol. Trois séries d’expérience ont été effectuées. - La première série (nommée A) consiste à repiquer les jeunes plantules d’oignon dans des pots contenant du sol non stérile provenant des stations d’étude. 54 - La seconde série (nommée B) consiste à repiquer les plantules jeunes d’oignon dans des pots contenant un mélange de terre stérile et de terre non stérile (V/V) provenant des stations d’étude. - Et la troisième et dernière série (nommée C) consiste à repiquer les jeunes plantules d’oignon dans des pots contenant un mélange de terre stérile et de terre provenant de la culture d’œillet (V/V) réalisée précédemment. L’ensemble des pots de chaque série d’expérience est placé séparément dans des plateaux en plastique afin d’éviter les contaminations entre les différents traitements. Les jeunes plantules sont élevées dans une chambre de culture programmée: température de 25° C avec 60 à 80% d’humidité et une photopériode de 16h. Après quatre mois de culture, les plants d’oignon inoculés sont soigneusement déterrés de leurs substrats, leurs racines sont délicatement et abondamment rincées à l’eau distillée stérile. A partir de chaque série d’expérience, des plants d’oignon sont choisis au hasard et partagés en 2 lots. Un lot de racines est traité et coloré selon la méthode modifiée de Phillips et Haymann (1970) puis les racines sont examinées au microscope photonique afin de contrôler la présence de l’infection des champignons endomycorhizogènes indigènes. Les racines du second lot de plants d’oignon mycorhizés issu de chaque série d’expérience sont découpées en petits fragments de 0,5 à 1mm de longueur. Ces derniers constituent l’inoculum pour l’inoculation des boutures herbacées enracinées d’olivier, variété Sigoise. 7-3: Technique d’inoculation des boutures herbacées d’oliviers L’inoculation des boutures herbacées d’olivier a été initiée après l’enracinement, nous avons utilisé 45 boutures herbacées de la variété Sigoise enracinées et âgées d’environ 2 mois (Fig. 24 a et b). Fig. 24: Boutures herbacées de la variété Sigoise d’olivier âgées de 2 mois. a/ Boutures herbacées enracinées. b/ Systèmes racinaires des boutures herbacées. 55 Les plants d’oliviers ont été transférés séparément dans des sachets de polyéthylène de 1 litre remplis de substrat stérile composé d’un mélange de sable et de tourbe (V/V) jusqu’à mi-hauteur. Les plants sont ensuite répartis en trois groupes: - dans le premier groupe: les plants sont inoculés avec l’inoculum provenant de l’expérience de la série A; - dans le deuxième groupe: les plants sont inoculés avec l’inoculum provenant de l’expérience de la série B; - et le troisième groupe est inoculé avec l’inoculum provenant de l’expérience de la série C. L’inoculation des boutures herbacées consiste à mettre à proximité de chaque système racinaire environ 35 g d’inoculum utilisé sous forme de sol renfermant à la fois des propagules de champignons endomycorhizogènes indigènes et des racines d’oignon infectées. Après l’inoculation, le reste du substrat de culture stérile a été ajouté jusqu’à ce que les sachets de polyéthylène en soient remplis. Toutes les boutures ont été placées dans des plateaux séparés. Les plants sont élevés à température ambiante et sont régulièrement arrosés avec l’eau de robinet. 7-4: Mesure des paramètres de croissance Les paramètres correspondant à la croissance générale des plants mycorhizés et des plants témoins (pour les différents groupes) ont été évalués : nombre de feuilles formées, nombre de pousses par plante, la hauteur de la partie aérienne, la longueur des racines, dans le but de déterminer les effets des endomycorhizes sur la croissance des boutures herbacées d’olivier. 7-5: Mise en évidence de l’infection après inoculation des boutures Après cinq mois de culture, l’infection et la colonisation des racines par les champignons endomycorhizogènes indigènes est détectée par observation microscopique des segments de racines de 1cm de long traités et colorés selon la méthode modifiée de Phillips et Haymann, (1970), décrite précédemment. 7-6: Ré-isolement et identification des spores à partir de substrats de culture en pot Ce test de ré-isolement des spores servira uniquement d’indicateurs de la présence de propagules viables dans les substrats qui ont servi de support à la culture des boutures d’olivier 56 inoculées. Le substrat a été tamisé selon la technique de tamisage humide précédemment décrite (Brundrett et al., 1996). Les spores isolées du tamisat à l’aide d’une pipette Pasteur très effilée sous la loupe stéréoscopique est observées au microscope photonique ont permis de confirmer la présence des espèces fongiques endomycorhiziennes à arbuscules. 1: Paramètres pédologiques et analyses physico-chimiques du sol des oliveraies Les champignons endomycorhizogènes sont naturellement présents dans les agroécosystèmes les plus divers, leur population est sujette à des fluctuations sous l’action de facteurs édaphiques et culturaux. L’expression de la symbiose mycorhizienne est influencée par les trois composantes de l’agro-écosystème: le sol, la plante et le champignon (Plenchette, 2005). 1.1 : Etudes pédologiques 1.1.1: Station A : Elle se situe dans la partie Est du périmètre irrigable du Sig. Le sol est régulièrement sablo-limoneux, de couleur jaune-grisâtre. Sous l’effet des travaux aratoires, la terre prend une structure grumeleuse qu’elle semble conserver assez bien. Ces terres sont moins faciles à travailler. La perméabilité est suffisante et les résultats culturaux sont bons. 1.1.2: Station B : Dans l’ensemble, le sol est modérément léger et perméable de couleur gris jaunâtre dû à une présence importante du limon et du sable fin. Les résultats culturaux sont satisfaisants. Gaucher et Simonneau (1945) ont signalé la présence d’une couche d’argile grisâtre ou brunâtre avec des inclusions salines dans le sous-sol dues à la présence d’une nappe phréatique qui se maintient à 2 mètres de profondeur dont la salure assez modérée est tolérée par les cultures et qui ne dépasse guère 6g de chlorure pour mille. 1.2: Analyse physico-chimiques du sol 1.2.1: Analyse physique (Granulométrie) Les analyses physiques des deux échantillons de sol prélevés dans les stations (A et B) montrent une large prédominance de sable par rapport aux autres éléments tels que les limons et l’argile avec une texture fine (tableau 12). Les proportions varient modérément d’une station à une autre. Dans la station A, le pourcentage des sables (grossiers et fins) varie de 50 à 54%, par contre celui des limons est de 30 à 35% alors que le pourcentage en argile est de 9 à 11%. Le sol est sablo-limoneux avec une texture fine. En ce qui concerne la station B, le pourcentage des sables (grossiers et fins) est situé entre 60 et 65%, par contre, celui des limons est de 30 à 57 32% et le pourcentage en argile est de 3 à 5 %. Ces résultats montrent que ce sol est sablolimoneux. Tableau 12: Granulométrie des stations (A, B) (Laboratoire des travaux publics de l’Ouest -Oran, 2007). Stations d’étude % sables grossiers % Sables fins % limons % argile Station A 4% 50% 30 – 35% 9 - 11% Station B 5% 60% 30- 32% 5-3% 1.2.3: Teneur du sol en humidité Les résultats enregistrés dans le tableau 13 relatifs à l’humidité du sol des deux stations d’étude (A et B) sont respectivement de 21,8% et de 18,3%. Tardieu et al. (1990) considèrent que l’humidité volumique utile (H.U.) sur les sols limoneux ou argileux est constamment supérieure à 20% et Ben Rouïna et al. (1994) ont signalé que la valeur de la capacité de rétention des sols sableux est constamment faible, variant entre 1,5% au cours de la saison sèche et 12% lors de la saison pluvieuse. On peut donc déduire que la capacité de rétention est moyenne pour les deux sols analysés avec une légère différence ce qui confirment les résultats des analyses physiques du sol indiquant que les sols sont sablo-limoneux. Les travaux de Sieverding (1991) ont montré que la croissance des plants de sorgho non mycorhizés, pour une humidité du sol correspondant à 50% de la capacité de rétention, est plus faible que celle des plants mycorhizés à 10% de la capacité de rétention donc les conditions de faible alimentation en eau chez les plantes mycorhizées augmentent l’infection des racines. Par ailleurs, des réponses analogues ont été obtenues dans le cas des racines de trèfle (Trifolium alexanderinum L.) inoculées par Glomus mosseae soumis à une contrainte hydrique sévère (Meddich et al., 2000). 58 Tableau13: Teneur en humidité des stations (A,B). (Laboratoire des travaux publics de l’Ouest – Oran, 2007). Différents poids Echantillon Echantillon de la station A de la station B Poids total humide (g) 961 954 Poids total sec (g) 862 860 Poids de la tare (g) 407 347 Poids de l’eau (g) 99 94 Poids du sol sec (g) 455 513 Teneur en eau (%) 21.8 18.3 1.2.4: Analyse chimique du sol Les résultats des analyses chimiques des sols prélevés au niveau des deux stations prospectées montrent une légère différence qui peut être considérée comme négligeable en raison de la proximité des deux stations qui se trouvent dans le même périmètre et à une distance d’environ 10 km. Les deux échantillons de sol analysés (tableau 14), laissent apparaître le caractère alcalin des sols dont le pH est compris entre 8,03 et 8,43. Les valeurs de la conductivité électrique (Ce) (1,266 et 0,704 ms/cm) montrent que les sols n’ont pas atteint les deux millisièmes selon l’échelle de Herrmann (1980). Les valeurs indiquent que les sols sont pauvres en sel. Les analyses du calcaire total et du calcaire actif (CaCO3) varient respectivement entre 17,83 et 18,25% et entre 5,56 et 5,37%. Sur la base des cinq (05) classes de teneur en calcaire de Lozet et Mathieu (1990), nos résultats montrent que les sols sont moyennement calcaires, le calcaire actif reste faible. Selon Calvet et Villemin (1986) un sol contenant plus de 60‰ est considéré comme un sol calcaire. Par ailleurs Halitim (1988) et Djili et al. (1999) ont signalé que l’ensemble du nord algérien est uniformément caractérisé par des sols calcaires. De même, une pauvreté en azote total et en phosphore. Les taux du phosphore assimilable se situent entre (0.008%) et (0.02%) et les proportions de l’azote total varient de 0,09 à 0,14%. Ces valeurs montrent la pauvreté du sol en ces deux éléments indispensables pour une bonne croissance et un développement sain des plantes. 59 La teneur en matière organique montre que le pourcentage est relativement faible, compris entre 1,69 et 2,00%. Tableau 14. Caractéristiques chimiques du sol des deux stations d’étude (A et B). Echantillon pH Ce l/g ms/cm Calcaire total % Calcaire actif % Matière organique % Azote total ‰ P2O5 assimilable ppm Station A 8,43 0,704 18,25 5,56 2,00 0,962 83,3 (0,09%) (0,008%) 1,40 224,99 (0,14%) (0,02%) Station B 8,03 1,266 17,83 5,37 1,69 Les caractéristiques physico-chimiques influencent fortement les propriétés biologiques des sols. Des relations étroites ont d’ailleurs été mises en évidence entre les caractéristiques physico-chimiques et la microflore (Chaussod et al., 1986; Vekemans et al., 1989). Selon Michel-Rozales et Valdés (1996) et Uhlmann et al. (2006), les facteurs abiotiques sont connus pour leur influence sur l’intensité de l’infection mycorhizienne et la production des spores dans le sol. D’après Callot, (1999), dans les milieux alcalins, le pH est très élevé (pH > 8,5), le développement des champignons est défavorable mais dans la racine, le milieu reste plus acide. Sentenac et Grignon (1987) ont montré qu’il existe des différences importantes de pH entre le milieu externe et le milieu interne de la racine. Des pH de 3,5 ont été mesurés entre les parois du cortex de la racine alors que le milieu externe évoluait entre 4,8 et 8. Le cortex de la racine constitue un micro-environnement acide, plus favorable au développement des mycéliums endomycorhiziens qui colonisent les racines pour compléter leurs cycles de vie et y vivre. Ainsi la nature biotrophique de ces champignons le rend plus résistant aux variations du pH dans le sol (Fortin et al., 2002). Par ailleurs, Pons et Gianinazzi-Pearson (1984) ont montré que les variations du pH du milieu n’ont aucune influence sur la germination des spores ainsi que sur la croissance des hyphes chez Glomus epigaeus et Glomus margarita, par contre chez le genre Glomus mosseae, la germination des spores et la croissance des hyphes sont faibles en milieu acide (pH 5,8) et optimales en milieu neutre ou alcalin. 60 Selon Aikio et Ruotsalainen (2002), les plantes apparaissent plus sensibles aux variations de la concentration en éléments nutritifs du sol. En ce qui concerne la matière organique, celle-ci agit sur la fertilité du sol (Brabant et al., 2000), notamment au niveau de la fourniture, principalement en azote minéral, en soufre et en particulier en phosphore assimilable par les plantes et cela via les activités des populations microbiennes (Chaussod, 1996). Ainsi, la présence d’une quantité suffisante de matière organique dans le sol, induira après sa minéralisation une suffisance en éléments minéraux pour les plantes et par conséquent, empêchera l’établissement de la symbiose mycorhizienne (Smith et Read, 1997 ; Bornhofen et Lattaud, 2007). Mechri et al. (2008) ont montré qu’un apport élevé en matière organique sous forme de déchets d’olivier récupérés du moulin, affecte en même temps les paramètres physiologiques de l’olivier et le taux d’infection endomycorhizienne des racines. Par ailleurs Caravana et al. (2002) ont signalé que la fréquence de la colonisation des racines de l’Olea europea spp. sylvestris cultivé sur un substrat de culture dépourvu de matière organique était considérablement élevée à ceux avec apport en matière organique. Reste que, le principal facteur limitant la mycorhization est le niveau excessif de phosphore soluble dans le sol (Alvarez, 2002; Babana, 2003). L’enrichissement parfois considérable des sols en phosphore induit un effet biologique d’appauvrissement quantitatif et qualitatif de populations de champignons endomycorhiziens (Chaussod, 1996; Olsson et al., 2002). De ce fait, Les endomycorhizes sont presque inutiles aux plantes et la symbiose est temporairement empêchée (Johnson et Pfleger, 1992; Plenchette et Strullu,1995; Dalpé, 2004). Ezawa et al. (2000) ont montré que des niveaux élevés de la fertilisation de phosphore sur la culture de soja ont ralenti l’efficacité mycorhizogène. Selon Le Tacon (1985), l’élément phosphore, lorsqu’il se trouve en quantité élevée dans le sol, provoque une diminution des glucides dans les racines et par conséquent les champignons symbiotiques ne peuvent plus s’alimenter en composés carbonés et disparaissent. Par contre, la carence en phosphore induit la pénétration du mycélium à l’intérieur des cellules corticales de l’hôte; l’infection intracellulaire est alors indispensable au bon fonctionnement de la symbiose (Fortas et Chevalier, 1992b). Selon Plenchette et al. (1981) l’efficacité des mycorhizes se manifeste particulièrement dans les sols dont les teneurs en phosphore biodisponibles sont très faibles. Certains travaux (Smith et Read, 1997; Arihana et Karashawa, 2000), ont mis en évidence que la stimulation de la croissance des plantes mycorhizées est principalement attribuée à une meilleure nutrition 61 phosphatée. Par ailleurs, Sanginga et al. (2000) ont montré que le dolique de Chine (Vigna unguiculata) se développe rapidement et augmente la fixation d’azote dans les sols pauvres en phosphore, alors que l’infection est réduite par la fertilisation avec le phosphore (Abbott et al., 1984). Les travaux de Sow et al. (2008) ont révélé que les plantes d’oignon (Allim cepa L.) inoculées avec Glomus fasciculatum cultivées sur un sol pauvre en matières organiques et en phosphore assimilable, présente un pourcentage de mycorhization élevé de 85 à 93% et une augmentation significative du rendement, du calibre et du poids moyen des bulbes d’oignon comparativement aux plantes non inoculées et fertilisées. Comme pour le phosphore, l’azote semble compromettre l’établissement de la relation endomycorhizienne dans des sols contenant des concentrations élevées en nitrogène (Alvarez, 2002; Johnson et al., 2003; Blanke et al., 2005). En effet, Jonnson et al. (1980) ont observé qu’une fertilisation à forte teneur en azote réduit le pourcentage de colonisation de Glomus spp. dans les racines Podacarpus macrophyllus (espèce ligneuse ornementale) de 58% à 44% à une concentration de 1250 kg/ha d’azote. Par ailleurs, Huguenin (1982) a montré que certaines espèces végétales comme Casuarina equisetifolia endomycorhizées, apparaissent comme une espèce précieuse pour la fixation et la mise en valeur de certains sols marginaux tels que les sols dunaires des milieux tropicaux qui se manifestent par des déficiences en azote et en phosphore. De même, Nouaϊm et Chaussod (1996) ont signalé le rôle des champignons mycorhiziens dans les sols pauvres ou affectés par la sécheresse. Requena et al. (2006) ont mentionné que les plantes mycorhizées se développent plus facilement dans les ecosystèmes arides où les milieux sont nettement carencés en éléments nutritifs. En comparant nos résultats avec les différents travaux des auteurs cités précédemment, on peut déduire que les sols analysés sont favorables à la prolifération des champignons endomycorhizogènes et à l’établissement d’une symbiose endomycorhizienne avec la variété Sigoise d’olivier. 2 : Mise en évidence et estimation de l’infection endomycorhizienne chez l’olivier 2-1 : Evaluation de la fréquence (F%) de l’infection mycorhizienne Les analyses des échantillons de racines d’olivier var. Sigoise, effectuées sur les oliviers âgés de 3, 6, 15 et 100 ans des deux stations d’études, ont montré une intense vie symbiotique des champignons endomycorhiziens quel que soit l’âge des arbres et les saisons de 62 prélèvement. La fréquence (F%) de l’infection est importante pour les deux saisons de prélèvement, 80 à 100% pour le mois de janvier et de 98 à 100% le mois de mai avec une différence négligeable de 18% (tableau 15). Les mêmes résultats ont été observés sur okoumé (Aucoumea klaineana P.) au Cameroun, dont le taux de mycorhization était élevé et cela indépendamment de l’âge des arbres (Onguene, 2002). Tableau 15: Fréquence de l’infection des racines d’olivier var. Sigoise selon la saison de prélèvement et l’âge des oliviers. Age de l’olivier Janvier Mai 3 ans 80% 98% 6 ans 100% 100% 15 ans 100% 100% 100 ans 100% 100% Uhlmann et al. (2006) ont révélé que les saisons ont une certaine influence sur les taux d’infection des racines endomycorhizées et le nombre de spores dans le sol. Ces auteurs ont constaté que l’infection des racines est plus élevée au printemps et le taux de spores est plus important en période de sécheresse. La densité élevée en spores est vraisemblablement une adaptation sélective dans les écosystèmes chauds, secs et arides (Tao et Zhiwei, 2005). Par ailleurs, Gardes et al. (2003) ont montré que les taux d’infection endomycorhizienne des racines de peuplier noir étaient plus élevés en automne. De nombreux travaux ont montré que les plantes cultivées dans les écosystèmes semiarides et arides sont plus dépendantes des champignons endomycorhiziens à arbuscules (Stutz et al., 2000 ; Wubet et al., 2003 ; Tao et Zhiwei, 2005). Nos résultats laissent apparaître que les paramètres pédoclimatiques qui favorisent l’établissement de la symbiose endomycorhizienne chez l’olivier sont: une faible pluviométrie en janvier (17,7mm) et en mai (0,8mm) (fig.17) et une température moyenne maximale respectivement de 18 et de 22,5°C (fig. 19) et la composition physico-chimique du sol rhizosphérique qui est pauvre en phosphore et en azote (Tableau 15). Par ailleurs, des résultats analogues ont été obtenus pendant les périodes sèches sur les racines mycorhizées d’Eucalyptus du nord de l’Algérie (Adjoud-Sadadou et Halli-Hargas, 2008) et du palmier dattier cultivé à Tafilalet dont les racines ont été prélevées pendant le mois d’avril (Bouamri et al., 2006). Nouaϊm et Chaussod (1996) et Onguene (2002), ont montré que dans les zones semiarides et arides, où les sols sont souvent pauvres en éléments nutritifs en particulier en azote et 63 en phosphore et où la période sèche peut se prolonger pendant plusieurs mois, la croissance des plantes dépend fortement de la symbiose mycorhizienne. L’olivier est reconnu comme ayant un indice de colonisation mycorhizienne relativement élevée (Roldán- Fajardo et Barea, 1986 ; Briccoli-Batti et al.,1992 ;). L’analyse microscopique des différentes espèces végétales indigènes étudiées en Ethiopie par Wubet et al., (2003), révèle que ces dernières forment des endomycorhizes à vésicules et à arbuscules. Parmi ces espèces, Olea europaea ssp. Cuspidata. Ces mêmes auteurs ont estimé que le taux de mycorhization varie de 76 à 100% chez cette dernière ce qui correspondait à la classe 5 selon l’estimation proposée par Kormanik et McGraw (1982). A la lumière de nos résultats et selon l’estimation de Kormanick et McGraw (1982), on peut déduire que l’infection endomycorhizienne de l’olivier, var. Sigoise correspondrait à la classe 5 dont le taux varie entre 76 et 100%. Différentes espèces de champignons mycorhiziens à vésicules et arbuscules vivent étroitement en association avec les racines de l’olivier en conditions naturelles et présentent un potentiel infectieux élevé (Azcόn-Aguilar et al., 2003; Calvente et al., 2004; Caravaca et al.,2005; Binet et al., 2007). Par conséquent, la fréquence élevée de l’infection des racines de la variété Sigoise d’olivier par les endomycorhizes, indique le caractère mycotrophique de l’espèce. Ces résultats rejoignent ceux de Wubet et al. (2002) et de Azcón-Aguilar et al. (2003). 2-2: Mise en évidence de la colonisation des racines de l’olivier par les champignons endomycorhizogènes: Les racines prélevées sur des arbres âgés de 3, 6, 15 et 100ans, ont montré la présence de structures arbusculaires qui sont difficilement discernables surtout lorsqu’elles sont en phase de sénescence. Les observations microscopiques des mêmes fragments racinaires révèlent une présence importante de vésicules de forme variable et quelques pelotons d’hyphes; ces structures se forment généralement qu’à la sénescence des arbuscules. Indépendamment de l’âge des arbres et de la saison, les hyphes fongiques extraradiculaires entrent en contact avec les racines et forment des structures d’adhésion appelées appressorium (point d’entrée du champignon) (Fig. 25) et qui peuvent s’étendent autour de la racine sur plusieurs centimètres (Friese et Allen, 1991). La formation de l’appressorium est considérée comme l’évènement le plus décisif dans la reconnaissance et 64 l’infection de la plante (Brundrett et al., 1999). Les hyphes présentent un diamètre d’environ 20µm et une épaisseur de 3µm (Plenchette, 2005). Les hyphes intraradiculaires ont également été observés dans les racines des arbres d’olivier. Ils sont soit inter-cellulaires (Figs. 26, 27 et 28) (l’hyphe se développant entre les parois des cellules adjacentes dans l’apoplasme) ou intra-cellulaires (l’hyphe pénètre la cellule et se développe à l’intérieur) (Dalpé, 2004; Plenchette, 2005). Ces hyphes peuvent développer plus tard différentes structures: - Les arbuscules intracellulaires: Ces structures ont l’apparence d’un arbre, et se forment uniquement à l’intérieur des cellules (Fig. 26) entre la paroi et la membrane cytoplasmique (Brundrett, 1999). Ils sont constitués par l’embranchement et la réduction dichotomique, formé de tronc dont, une prolifération des hyphes très fins, formés sur l’extrémité des hyphes (Brundrett, 1999; Plenchette, 2005). Les arbuscules sont des hyphes très ramifiées, qui atteignent parfois moins d’un micron de diamètre (Brundrett, 1999). Leur début de formation est approximativement 2 jours après pénétration du champignon dans la racine et leur moyenne de vie peut atteindre quelques jours (2 à 15 jours) (Harley, 1986; Brundrett et al., 1999). Les arbuscules sont considérés comme la principale interface d’échange de minéraux et de nutriments entre la plante–hôte et le champignon (Boullard, 1957 et 1968 ; Gianinazzi-Pearson et Gianinazzi, 1983 ; Brundrett et al., 1999). - Les vésicules sont plutôt des renflements sphériques ou ovoïdes qui peuvent être intra ou inter-cellulaires (Fig. 27 a et b). Leur présence traduit l’efficacité de la symbiose, Ils ont un rôle d’entreposage de lipides, de potassium, de calcium et de magnésium (Boullard, 1968) et peuvent développer des couches épaisses dans les racines les plus anciennes (Brundrett et al., 1999). Leur rôle reste toujours hypothétique ; elles sont considérées comme des structures de survie; de réserve ou des organes de reproduction (Boullard, 1990). La structure des vésicules change chez les différents genres de Glomaceae. La présence des vésicules est signe d’une colonisation ancienne (Brundrett et al., 1999). - Les enroulements intra-cellulaires: sont parfois présents à l’intérieur des cellules les plus externes du parenchyme corticale (Fig. 28); leur paroi est épaisse et stratifiée (Brundrett, 1999). Fig. 25: Endomycorhize montrant la formation d’un appressorium (GX640). 65 Ap: Appressorium; C: Cortex. Fig. 26: Endomycorhize montrant des arbuscules (GX1600). A: Arbuscule; C: Cortex; HyEc: Hyphe extra-cecullaire; HyIc: Hyphe Intra-cellulaire. Fig. 27(a,b): Endomycorhize montrant des Vésicules; a/ vue d’ensemble de l’infection endomycorhizienne arbusculaire d’un sigment de racine (GX64), b/ morphologie des vésicules (GX280). C: Cortex; Cc: Cylindre central; HyEc: Hyphe extra-cellulaire; V: Vésicule. Fig. 28: Endomycorhize montrant les enroulement et des hyphes intracellulires (GX1600). C: Cortex; En: enroulement. 3: Diversité des spores des espèces fongiques CMA indigènes du sol rhizosphérique de la variété Sigoise d’olivier A partir de 200 gr de sol prélevé de la rhizosphère des racines des oliviers, nous avons isolé un nombre significatif de spores selon la technique du tamisage humide décrite par Brundrett et al. (1996) .Selon la taille des mailles des tamis utilisés pour le tamisage humide, les dimensions des spores sont comprises entre 63 à 710 µm. Leurs morphologies sont variables, elles peuvent être irrégulières, sphériques, ovoïdes, ovoïdes légèrement allongées. Les spores sont de couleurs variables allant du transparent au plus sombre (vert clair, jaune pâle au jaune doré, orange jaunâtre, orange, marron claire au marron foncée …), certaines sont portées par un suspenseur de dimension et de forme variables, rattachées à un réseau de filaments coenocytiques ramifiés blancs à jaune pâle ou encore libres dans le sol (Fig. 29, illustrations 1 à 22). Quelques espèces produisent des spores contenues dans des sporocarpes (Fig. 30; illustartions de A à F). Selon Brundrett (1999), la paroi des spores varie selon l’espèce et l’âge de la spore, elle peut être granuleuse, mince et unique ou bien formée de deux ou plusieurs couches séparables et souvent laminée, d’épaisseur variable. Ces différents caractères morphologiques, nous ont permis d’effectuer une identification préliminaire des genres de l’ordre des Glomales en utilisant une clef d’identification des Glomales [4]. La taxonomie des champignons endomycorhiziens à arbuscules a toujours été complexe. Ainsi, la présence de plusieurs spores ayant un hyphe suspenseur avec une cloison 66 séparant le contenu de la spore de celui de l’hyphe fait penser au genre Glomus sp. Notons que ce genre est représenté par de nombreuses espèces dont les spores se différencient par leur couleur, leur taille et épaisseur de leur paroi. Parfois, ils sont regroupés en grappes reliées par un mycélium (Fig. 31, illusatrations 1 à 8) La présence de spores portées par un hyphe dont l’extrémité est en forme d’entonnoir qui se résorbe vite et se détache souvent de la spore fait penser au genre Acaulospora sp. (Fig. 32, illustrations 1 à 6). Ainsi que des spores portées par un suspenseur bulbeux correspondant au genre Gigaspora sp. (Fig.33 a, b). Par ailleurs, nous avons aussi observé des spores en germination (Fig. 34; illustration de A à D). Ces genres sont présents dans la plupart des sols rhizosphériques de l’olivier. La densité des spores endomycorhizogènes est relativement élevée et importante. Toutefois, nous avons remarqué une prédominance du genre Glomus sp.qui est représenté par plusieurs espèces. En effet, de nombreux auteurs signalent la prédominance des Glomus dans la majorité des écosystèmes (Meddad-Hamza et al., 2005; Beddiar et al., 2007; Beddiar et al., 2008). Ainsi, nous avons tenté de reconnaître trois genres de champignons CMA indigènes aux sols étudiés sans prétendre les avoir identifier exactement sur la base des critères morphologiques qui sont souvent réduits et variables selon l’âge de la spore et les conditions du milieu environnemental (Rosendahl et al. 1989). D’autres études sont nécessaires pour appuyer les observations faites au microscope photonique. [4] http:// INVAM.Caf.WVU.edu/Fungi/Taxonomy/Glomaceae/Glomus.htm. Fig. 29 (illustrations 1 à 22): Diversité morphologique des spores des espèces fongiques CMA des sols d’oliveraies étudiées Fig. 30 (illustrations A à F): Différents sporocarpes renfermant des spores de champignons endomycorhiziens à arbuscules. Fig. 31 (illustrations 1 à 6) : Détail de la spore de Glomus sp. Fig. 32 (illustrations 7 et 8) : Spores en grappe de Glomus sp. reliées par le mycélium. Dr: Débris racinaire; Hy: Hyphe; My: mycélium;Sp: spores; Su: suspenseurs. 4 6 67 Fig. 33 Spores d’Acaulospora sp. - (Illustrations 1 à 4): Spores isolées d’ Acaulospora sp. avec un suspenseur. - (Illustrations 5 et 6): Spore isolée d’Acaulospora sp. avec hyphe qui se résorbe. Fig. 34 A et B: Spores isolées de Gigaspora sp. Fig. 35 (illustrations A à D): Spores de champignons endomycorhiziens à arbuscules en phase de germination. Dr: Débris racinaire; Tg: Tubes germinatifs. 4: Le pouvoir endomycorhizogène Tg du sol (PEM) Tg Après 16 semaines de culture, les plants d’œillet d’Inde présentent une croissance Dr Tgont révélé une relativement élevée (Fig. 36). Les observations au microscope photonique colonisation intense du système racinaire des plants quelle que soit la dilution. A Fig 36: Croissance des plantules d’oeillet d’Inde cultivées sur une série de dilution de sol (10-1 à 10-5). Les résultats obtenus après le calcul du nombre le plus probable par la méthode Alexander (1965), donnent une estimation de la richesse en propagules de champignons mycorhiziens à vésicules et arbuscules: - MPN= 7000 propagules par Kg avec un intervalle de confiance à 95% de 0,42 et 4,62 dans le sol de la station d’étude (A), comprenant les vergers âgés de 3 ans et de 6 ans. - MPN= 8500 propagules par Kg avec un intervalle de confiance à 95% de 0,52 et 5,61 dans le sol de la station d’étude (B) comprenant les vergers âgés de 15 ans et de 100 ans. Ces résultats indiquent que les sols des deux stations d’étude (A et B) sont riches en propagules mycorhiziens arbusculaires viables. Des travaux antérieurs ont montré que le potentiel infectieux des champignons mycorhiziens arbusculaires est plus élevé dans les sols pauvres en phosphore assimilable (Plenchette et al., 1983; Plenchette et Fardeau, 1988; Sieverding, 1991; Diop, 1996), ce qui est en accord avec nos résultats. Certains auteurs ont mentionné que l’Olea europea possède un niveau mycotrophique élevé (Azcόn-Aguilar et al., 2003; Caravaca et al., 2005). Dans le même contexte Requena et al. (1996) ont montré que le niveau élevé de mycotrophie de l’olivier améliore la capacité de 68 développement des propagules des endomycorhizes à arbuscules dans la rhizosphère, ce qui enrichit le sol en propagules viables capables d’engendrer de nouvelles infections racinaires. Azcόn-Aguilar et al. (2003) ont aussi démontré que l’inoculation endomycorhizienne des boutures d’olivier augmente significativement le nombre de propagules endomycorhiziens infectieux dans le sol. Par ailleurs, Plenchette (2005) ont signalé que la réponse des plantes à la mycorhization est non seulement fonction de l’espèce de champignon mycorhizien mais également de la mycotrophie de la plante hôte ce qui favorise une augmentation du potentiel infectieux mycorhizogène du sol. Dans le même contexte, il a mentionné que le potentiel infectieux mycorhizogène d’un sol caractérise non seulement la population de champignons endomycorhiziens présents dans le sol sous forme de spores, de mycélium et de morceaux de mycorhizes, mais aussi le fait que cette population est apte à former des mycorhizes dans les conditions du sol en question. (Plenchette et Perrin., 1989; Plenchette, 2005). 5: Effet des champignons endomycorhiziens indigènes au sol des oliveraies sur la croissance des boutures enracinées de la variété Sigoise d’olivier 5-1: Mise en évidence de l’infection des boutures enracinées de la variété Sigoise d’olivier L’examen des systèmes racinaires des boutures d’olivier inoculées par des fragments de racines d’oignons et de substrat infecté par les champignons endomycorhiziens à arbuscules révèle, après 5 mois de culture (Fig. 37 a et b), la présence d’une colonisation racinaire par les champignons endomycorhiziens dans les séries A, B et C. Fig.37: a/ Boutures d’olivier âgées de 5 mois en culture sur substrat stérile. b/ Morphologie générale des boutures d’olivier âgées de 5 mois. Les observations microscopiques montrent que les mycorhizes sont identiques à celles observées dans des conditions naturelles. Nous avons ainsi observé: - la présence d’un appressorium (Fig. 38), qui est considérée comme la première étape de l’infection de la plante-hôte par le champignon endomycorhizien (Brundrett et al., 1999); 69 Fig. 38: Pénétration du champignon endomycorhizien dans la racine avec formation d’appressorium (GX640). Ap: Appressorium; C: Cortex; HyI: Hyphe entercelullaire; HyEr: Hyphe extraracinaire - des hyphes intracellulaires, avec la présence parfois des enroulements et des vésicules inter et intracellulaires (Figs. 39 et 40). Fig. 39: Hyphes intracelullaire dans des cellules corticales des racines de l’olivier (GX1600). C: Cortex; En: Enroulement; HyEc: Hyphe extracelullaire; HyIc: Hyphe intracelullaire. Fig. 40: Endomycorhize représentant des enroulements dans les cellules corticales des racines de l’olivier (GX1600). C: Cortex; En: Enroulement. - Certaines cellules corticales renferment un arbuscule qui dégénère rapidement (Fig. 41 a et b). Les hyphes intracellulaires peuvent être réduites à leur paroi et sont agglomérées et enrobées dans du matériel polysaccharidique (Boudarga et Dexheimer, 1989). Fig. 41: a/ Endomycorhize représentant Un Arbuscule et des Vésicules (GX1600). A: Arbuscule; C: Cortex; HyEc: Hyphe extra-celullaire; V: Vésicule. b/ Aspect d’un arbuscule dégénéré (GX1600). AD: Arbuscule en dégénéréscence; C: Cortex. En revanche, il est intéressant de remarquer que les observations microscopiques des racines des plants témoins d’olivier n’ont révélé aucune colonisation (fig. 42). Fig. 42: Cellules racinaires de bouture d’olivier non mycorhizées. C: Cortex 5-2: Estimation de la croissance des boutures d’olivier mycorhizées en conditions contrôlées La croissance des boutures d’olivier, après 5 mois de culture dans des conditions contrôlées, a été estimée par 4 paramètres: - longueur des racines (Fig. 43); 70 - la hauteur de la partie aérienne (Fig. 44); - le nombre de tiges (Fig. 45); - et le nombre des feuilles (Fig. 46). Fig. 43: Estimation de la longueur des racines des boutures d’olivier mycorhizées. Fig. 44 Estimation de la hauteur des boutures d’olivier mycorhizées. Fig. 45: Estimation du nombre de rameaux des boutures d’olivier mycorhizées. Nb= Nombre de rameaux. Fig. 46: Dénombrement des feuilles des boutures d’olivier mycorhizeés. Les résultats obtenus montrent que la mycorhization favorise la croissance des boutures par rapport aux témoins. Cette différence est surtout liée à une importante augmentation du chevelu racinaire que l’on observe sur les plants inoculés (Fig. 47). Fig. 47: Systèmes racinaires des boutures d’olivier mycorhizées. De cette augmentation résulte évidemment une capacité d’absorption minérale accrue qui se trouve dans les variations de croissance des plants (hauteur, nombre de tiges et nombre de feuilles). Par conséquent, elle peut favoriser une augmentation du taux photosynthétique et une plus grande disponibilité en carbohydrates qui est indispensable à l’établissement de la symbiose endomycorhiziennes; de ce fait sur la fréquence de l’infection. Ces résultats confirment ceux déjà cités sur les avantages d’une mycorhization précoce des plantes au cours des premières phases de leur développement (Ducousson et Colonna, 1993; Rinaldelli et Mancuso, 1998; Porras Soriano et al., 2002). Ainsi, diverses recherches ont mis en évidence que les plantes mycorhizées font preuve d’une plus grande croissance (Hirrel et Gerdemann, 1980). En conclusion, on peut dire que nos résultats rejoignent ceux et Beddiar et al. (2008), qui ont montré des différences significatives des paramètres de croissance et de la fréquence de la colonisation endomycorhizienne dans les racines de l’oléastre (Olea oleaster Hoofg. et Link.) par rapport aux plants témoins. Ainsi que ceux, de Porras Piedra et al. (2005) qui ont montré les avantages qu’offre l’inoculation des boutures semi-ligneuses de la variété 71 Cornicabra d’olivier, obtenues par multiplication sous nébulisation, sur le développement des jeunes plants. Par ailleurs, Azcón-Aguilar et al. (2003) ont également montré que les racines des boutures d’olivier maintenues en conditions contrôlées sont capables d’entrer en symbiose avec des champignons mycorhizogènes dans un délai relativement court. La spécificité de ces associations est conservée puisque seuls les champignons formant des mycorhizes dans des conditions naturelles se sont associés aux racines des boutures préalablement enracinées. Le comportement de l’olivier vis-à-vis de la mycorhization parait similaire à celui de nombreuses plantes ligneuses telles que: l’eucalyptus (Eucalyptus camaldulensis) (Boudarga et Dexheimer, 1989), le chêne (Quercus robur L.) (Lei et Dexheimer, 1987); le jujubier (Bâ et al., 2001), le bananier (Jaizme-Vega et al., 2002), le prunier (Berta et al. 1993), les plantes ligneuses ornementales (Trépanier, 1998) ainsi que des plantes herbacées comme le poireau (Berta et al. 1993), l’oignon (Allium cepa L.) (Sow et al., 2008). 6: Test de ré-isolement des spores L’examen microscopique du tamisat du substrat de culture des boutures d’oliviers, monté entre lame et lamelle dans une goutte de polyvinyl-lactoglycérol, a permis d’observer une diversité de spores et de nombreux sporocarpes qui ont une morphologie analogue à ceux isolés du sol des deux stations d’étude, ainsi que de spores en germination (Fig. 48, illustration A à N). Fig. 48: Diversité morphologique des spores des espèces de champignons endomycorhiziens arbusculaires isolés du tamisat de culture des boutures d’oliviers. - Illustrations A à F: Spores isolées. - Illustrations G à J: Détail de la spore de Glomus sp. - Illustrations K et L: Spores regroupées en sporocarpe. - Illustrations M et N: Représentent des spores en germination. 72 CONCLUSION & PERSPECTIVES Très peu de travaux portant sur la mycorhization des espèces ligneuses d’olivier, au cours de la phase de multiplication végétative, ont été rapportés dans la littérature scientifique jusqu’à présent. Notre étude a porté sur en la recherche de champignons endomycorhiziens à arbuscules (MA) associés à la variété Sigoise d’olivier (Olea europea L.), cultivée dans deux stations situées dans la région de Sig (Nord-Ouest de l’Algérie). L’étude des paramètres pédo-climatiques (pluviométrie et les analyses physicochimiques des sols) a été effectuée dans les deux stations d’étude. L’étude pédologique des sols a montré une large prédominance de sables par rapport aux autres éléments tels que les limons et les argiles avec une texture fine. Les pourcentages sont de 50 à 54% pour les sables (grossiers et fins), 30 à 35% de limons et de 9 à 11% d’argile pour la station A. En revanche, pour la station B, le pourcentage des sables (grossiers et fins) est situé entre 60 et 65%, celui des limons, entre 30 à 32% et l’argile, entre 3 à 5 %, avec un taux d’humidité variant de 18,3% à 21,8%. Par ailleurs, les analyses chimiques ont montré que les sols sont à caractère calcaire, alcalin (pH 8,03 à 8,43), pauvres en sel, en azote (0,09 à 0,14%) et en phosphore (0.008% à 0.02%). Leur teneur en matière organique est relativement faible (1,69 à 2,00%). Les examens microscopiques des fragments de racines de la variété Sigoise d’olivier ont révélé la présence, dans tous les échantillons racinaires, des structures caractéristiques des endomycorhizes arbusculaires: des arbuscules, des vésicules et des pelotons et cela indépendamment de l’âge et de la saison de prélèvement des échantillons. Le taux d’infection des racines par les endomycorhizes à arbuscules est très élevé (plus de 80%) pour tous les oliviers étudiés, indiquant le caractère mycotrophique de l’espèce végétale. Notre travail a, en outre, permis d’identifier certains genres de champignons endomycorhiziens à arbuscules qui infectent les racines de la variété Sigoise d’olivier. Les essais de détermination des genres, à partir de la morphologie des spores isolées des sols rhizosphériques de l’olivier par la méthode de tamisage humide, ont révélé la présence de 73 nombreux genres et espèces de champignons endomycorhizièns à arbuscules (CMA) appartenant à l’ordre des Glomales. Nous avons pu noté la présence de trois genres différents à savoir Glomus sp., Gigaspora sp. et Acaulospora sp., avec prédominance des espèces de Glomus sp. L’étude du pouvoir endomycorhizogène (PEM) du sol des deux stations d’étude a mis en évidence la richesse de ces sols en propagules de champignons endomycorhiziens à vésicules et arbuscules. Le nombre de propagules endomycorhiziens infectieux dans les sols est élevé: MPN= 7000 propagules par Kg de sol pour la station A et de 8500 pour la station B. L’endomycorhization contrôlée des boutures herbacées de la variété Sigoise d’olivier a montré les effets favorables des champignons (CMA) indigènes aux sols étudiés sur la croissance des plants (parties aérienne et souterraine), ainsi que la dépendance de cette variété d’olivier vis-à-vis des mycorhizes qui ont une morphologie analogue aux mycorhizes naturelles. L’examen microscopique du tamisat du substrat de culture a révélé la présence de nombreuses spores isolées ou regroupées dans un sporocarpe, qui sont morphologiquement semblables à celles isolées des sols rhizhosphèriques des oliviers. A la lumière de ces résultats, il ressort que les champignons endomycorhizogènes arbusculaires (CMA) indigènes aux sols étudiés améliorent nettement la croissance des plants puisqu’ils sont capables d’infecter et de coloniser les racines des boutures herbacées d’oliviers. Le pouvoir hautement mycotrophique de la variété Sigoise d’olivier et le pouvoir endomycorhizogène élevé du sol sont propices à l’établissement de la symbiose endomycorhizienne. Ainsi, notre présent travail a permis d’apporter des connaissances complémentaires sur la mycorhization contrôlée des boutures herbacées d’olivier et ouvre d’intéressantes perspectives pour appliquer cette biotechnologie à la production de plants d’olivier en pépinière. Par ailleurs, on peut espérer que l’inoculation des boutures d’olivier avec des champignons endomycorhiziens à vésicules et à arbuscules appropriés et isolés de différents sols sur le territoire national, améliore la survie des plants après leurs sorties de la serre à nébulisation et pendant leur acclimatation en pépinière. 74 Il serait également intéressant: - d’étendre cette étude à d’autres régions dans lesquelles de nouveaux vergers d’olivier ont été récemment crées notamment dans les zones semi-arides et arides d’algérie; - et enfin rechercher des souches performantes de CMA et efficaces contre certaines maladies parasitaires de l’olivier en particulier celles causées par des nématodes et celles d’origine fongique (verticilliose) et bactérienne (tuberculose). ANNEXES Annexe 1: Le FAA : Mélange éthanol-acide acétique-formol (Phillips et Hayman, 1970) : • Formol à 37% 5ml • Acide acétique glacial 5ml • Alcool éthylique 70° 90ml Annexe 2 : Coloration modifiée de Phillips et Hayman (1970) : 1. Bleu de trypan au lactophénol : • Acide lactique 100ml • Glycérol 100ml • Bleu trypan 0,3ml • Phénol 100ml • Eau distillée 100ml 2. Fuschine acide au lactophénol : • Acide lactique 100ml • Glycérol 100ml • Fuschine acide 0,3ml • Phénol 100ml • Eau distillée 100ml 75 Annexe 3 : Lactophénol (Langeron, 1952) : • Acide lactique 1g • Glycérol 2g • Phénol pur 1g • Eau distillée 1g Les lipides doivent être pesés et non mesurés. Annexe 4 : Polyvinyl-lactoglycérol (PVLG) (Locquin et Langeron, 1978) : • Alcool polyvinylique aq. à 15% 56g • Acide lactique 22g • Glycérol 22g Alcool polyvinylique aq. à 15%: dissoudre au bain marie à 80°C 76 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES - Abbott L.K, Robson A.D., De Boer G., 1984. 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