L`évolution du pouvoir pathogène de la bactérie

L’évolution du pouvoir pathogène de la bactérie Pseudomonas syringae en présence de
microalgues by DEBREYNE Valentin est mis à disposition selon les termes de la licence
Creative Commons Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 2.0 France.
Institut Supérieur d’Agriculture
48 Boulevard Vauban
59046 Lille Cedex
Institut National de Recherche Agronomique
Unité de Pathologie Végétale – BP 94
Domaine Saint Maurice
84143 Montfavet Cedex
L’évolution du pouvoir pathogène de la bactérie
Pseudomonas syringae en présence de microalgues
Rapport de Stage Assistant Ingénieur
DEBREYNE Valentin Novembre 2010
4
ème
année
Promotion 45

L’évolution du pouvoir pathogène de la bactérie Pseudomonas syringae en présence de microalgues by DEBREYNE Valentin est mis à disposition selon les termes de la licence Creative
Commons Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Pas de Modification 2.0 France.
RÉSUMÉ
Résumé :
Située au cœur du bassin français le plus productif de melons, l’équipe de
bactériologie de l’INRA d’Avignon a découvert, que le cycle de vie de Pseudomonas
syringae, bactérie responsable d’une sévère bactériose sur cette plante, se déroulait aussi en
dehors des agro-systèmes. Ces études ont montré que les populations de P. syringae se
retrouvent tout au long du cycle de l’eau douce, y compris dans les biofilms se développant
dans les cours d’eau. Or, les microalgues dont certaines sont relativement proches des plantes,
sont l’une des composantes majoritaires de ces biofilms : P. syringae étant une bactérie
phytopathogène au large spectre d’hôte, il pourrait exister des interactions entre les deux types
de microorganismes, bactéries/microalgues. Ces interactions pourraient jouer un rôle dans
l’épidémiologie des maladies causées par cette bactérie.
Mais y a t-il réellement des interactions entre P. syringae et certaines microalgues au
sein des biofilms ? Si c’est le cas, les caractères pathogènes de ces bactéries jouent-ils un rôle
dans ces interactions ?
La présente étude a eu pour but d’apporter une première réponse à ces interrogations
en postulant que, si les interactions existent, elles se traduiront par une modification de la
croissance microbienne en présence du partenaire d’interaction. Pour cela, un protocole a été
mis en place afin de suivre puis de comparer les évolutions des populations de bactéries et de
microalgues au sein de culture pure et de co-culture : les populations microbiennes sont
dénombrées au début puis à la fin de la culture grâce à la technique de suspension-dilution-
étalement pour les bactéries et, grâce à un compteur de cellules pour les microalgues. Ce
protocole a ensuite été testé sur une trentaine de souches de P. syringae et sur la souche
modèle 137 de Chlamydomonas reinhardtii. Un accroissement des populations bactériennes
plus important au sein des co-cultures qu’au sein des cultures pures a été observé.
Inversement, au contact des bactéries, les populations de microalgues n’ont pas atteint les
niveaux des cultures pures. Pour finir, les caractères pathogènes étudiés ne semblent pas jouer
un rôle dans ces interactions.
Mots clés : Pseudomonas syringae, biofilm, microalgue, Chlamydomonas reinhardtii,
interaction, phytopathogène.

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REMERCIEMENTS
Je tiens à remercier tout particulièrement Odile Berge qui m’a consacré beaucoup de
temps durant ce stage et avec qui j’ai énormément appris tant d’un point de vue technique que
d’un point de vue humain.
Je remercie également Catherine Glaux ainsi que Caroline Monteil pour leur
disponibilité ainsi que pour toutes les explications qu’elles m’ont fournies sur leur travail.
Merci également à Caroline Guilbaud pour l’aide qu’elle m’a apportée tant au niveau
de la préparation du matériel que du nettoyage de celui-ci.
De manière plus générale, merci à toute l’équipe de pathologie végétale pour leur
accueil, leur gentillesse et leur disponibilité qui ont permis de rendre ce stage aussi bien
intéressant qu’enrichissant.

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SOMMAIRE
INTRODUCTION..................................................................................................................................1
LE CADRE DE L’ETUDE ................................................................................................................................2
1. L’I NSTITUT N ATIONAL DE R ECHERCHE A GRONOMIQUE (INRA) ............................................................... 2
a) Historique.................................................................................................................................................................................................2
b) Missions actuellement menées ................................................................................................................ 2
c) Quelques chiffres .................................................................................................................................... 3
2. L E CENTRE INRA D ’A VIGNON ..................................................................................................................... 3
3. L’ UNITE DE PATHOLOGIE VEGETALE ............................................................................................................ 4
4. L’ EQUIPE DE BACTERIOLOGIE ....................................................................................................................... 4
LE CONTEXTE ET LA PROBLEMATIQUE ................................................................................................5
1. P SEUDOMONAS SYRINGAE : UNE BACTERIE PHYTOPATHOGENE .................................................................. 6
2. P SEUDOMONAS SYRINGAE : UNE BACTERIE DE L ’ ENVIRONNEMENT ........................................................... 7
3. L ES INTERACTIONS DANS LES BIOFILMS ....................................................................................................... 8
MATERIELS ET METHODES .......................................................................................................................10
1. C HOIX DES SOUCHES ..................................................................................................................................... 10
a) Les souches bactériennes........................................................................................................................ 10
b) La souche de microalgue ........................................................................................................................ 11
2. L A CULTURE ET LE DENOMBREMENT DES MICROORGANISMES .................................................................. 11
a) Milieux de culture .................................................................................................................................... 11
b) Dénombrements « classiques » des microorganismes .......................................................................... 12
c) Dénombrement des microorganismes au compteur de cellules ............................................................ 13
3. D ETERMINATION DU PROTOCOLE DE CO - CULTURE BACTERIES / MICROALGUES ........................................ 14
a) Détermination des paramètres de croissance........................................................................................................................................ 14
b) Protocole du test de co-culture............................................................................................................... 15
c) Plan d’expérience 16
4. T RAITEMENT DES DONNEES ..................................................................................................................... 16
PRESENTATION ET ANALYSE DES RESULTATS................................................................................... 17
1. M ISE AU POINT D ’ UN PROTOCOLE D ’ UTILISATION DU COMPTEUR DE CELLULES ........................................ 17
a) Le dénombrement des microalgues ........................................................................................................ 17
b) Le dénombrement des bactéries .............................................................................................................. 18
c) Protocole retenu ...................................................................................................................................... 18
2. L’ INFLUENCE DES BACTERIES SUR LES POPULATIONS D ’ ALGUES ................................................................ 20
a) Au niveau du nombre de microalgues ............................................................................................................................................................................................................................................................20
b) Au niveau du diamètre des microalgues...........................................................................................................................................21
3. L’ INFLUENCE DES MICROALGUES SUR LE NIVEAU DES POPULATIONS BACTERIENNES ..............................22
4. C OMPARAISON DES SOUCHES BACTERIENNES .............................................................................................. 25
a) Homogénéité des manipulations ........................................................................................................................................................................ 25
b) Variations de la vitesse de croissance des bactéries.......................................................................... 26
DISCUSSION .....................................................................................................................................................36
CONCLUSION ET PERSPECTIVES ..............................................................................................................38
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES .........................................................................................................39
GLOSSAIRE ......................................................................................................................................................41
LISTE DES ANNEXES .....................................................................................................................................42
TABLE DES FIGURES.....................................................................................................................................47
TABLE DES TABLEAUX ................................................................................................................................48

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L’évolution du pouvoir pathogène de la bactérie Pseudomonas syringae en présence de microalgues by DEBREYNE Valentin est mis à disposition selon les termes de la licence Creative
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INTRODUCTION
En agriculture, les pertes de récolte dues aux ravageurs ont toujours été importantes :
globalement en 2009, l’organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture
(FAO) les estime à plus de cinquante pour cent de la production agricole potentielle. Toujours
selon ce même organisme, les insectes nuisibles seraient responsables de la destruction de
quinze pour cent des cultures, les agents pathogènes et les adventices de treize pour cent
chacun, et les infestations après récolte de dix pour cent.
Causant ainsi près du quart des pertes, les agents pathogènes (virus, champignons et
bactéries) ont été fortement étudiés afin de contrôler voir d’éviter certaines épidémies. Jusqu’à
très récemment, les études portant sur ces agents pathogènes ont été le plus souvent focalisées
sur un contexte agricole alors qu’en ce qui concerne les pathogènes humains, les biologistes
ont depuis longtemps reconnu que certains agents pouvaient vivre et prospérer dans des
habitats non hôtes. Ces « pathogènes environnementaux » évoluent et se diversifient dans des
milieux très divers indépendamment de leurs activités de pathogènes chez l’homme. Ceci a
conduit à des pratiques telles que l’assainissement des eaux, la surveillance des populations
d’animaux sauvages ou le nettoyage des systèmes de ventilation… Ce n’est que depuis
quelques années qu’il a été montré que des agents phytopathogènes peuvent aussi résider et
donc évoluer dans des niches écologiques en dehors de l’agriculture.
Pseudomonas syringae, une bactérie phytopathogène, représente bien cette situation.
En effet, elle a été très étudiée en agriculture puisqu’elle cause des maladies sur une grande
gamme de plantes : des arbres fruitiers (le chancre du marronnier ou du cerisier), des plantes
maraîchères (tomate, concombre, haricot, melon…) et également des cultures de céréales. Les
études concernant la biologie, l’écologie et la génétique de cette bactérie sont donc
nombreuses mais pour la plupart en relation avec les plantes cultivées malades alors que
Pseudomonas syringae est présente dans des habitats divers : le sol, l’air, les eaux douces et
même dans les nuages.
Cette bactérie se retrouve donc dans de nombreux habitats naturels du cycle de l’eau
et, en particulier, dans les biofilms de rivière. Un biofilm est une communauté de
microorganismes qui se développe à la surface d’un solide dans une matrice. Ces biofilms
sont le lieu d’importantes interactions entre les différents organismes présents et, notamment
entre Pseudomonas syringae et des microorganismes qui se retrouvent très fréquemment dans
les biofilms de rivière : les microalgues.
Mais y a-t-il réellement des interactions entre les bactéries Pseudomonas syringae et
certaines microalgues au sein des biofilms ? Et si c’est le cas, les caractères pathogènes de ces
bactéries jouent-ils un rôle dans ces interactions ?
Pour répondre à ces interrogations, nous verrons tout d’abord le lieu où s’est déroulée
cette étude. Puis, nous expliciterons clairement la problématique et le contexte dans lequel ce
travail a été initié. Nous passerons ensuite à une présentation du matériel et des méthodes
utilisés avant d’exposer les résultats obtenus ainsi que leur analyse. Dans un dernier temps,
nous verrons comment ces résultats peuvent être utilisés dans un cadre plus large que celui de
l’étude.
Source : www.paca.inra.fr