MANIP MYCORHIZES : MATERIEL ET METHODES COMPLET

UNIVERSITÉ FRANÇOIS-RABELAIS DE TOURS
FACULTÉ DES SCIENCES ET TECHNIQUES
MASTER Biologie évolutive et intégrative, infectiologie
SPECIALITE Sciences de l'insecte
La mycorhization favorise-t-elle l´accès à des formes d´azote complexes ?
Étude sur la nutrition du pin parasol Pinus pinea
par Rafael E. CÁRDENAS
juin 2010
Stage de M2 Recherche
Réalisé sous l´encadrement de Sylvain Coq et la direction de Stephan
Hättenschwiler UMR-CNRS 5175 Centre d´Ecologie Fonctionnelle et Evolutive,
Equipe Bioflux,
1919 Route de Mende 34293 Montpellier Cedex 5

A
Eduardo y Matilde
Paco y Enmita

REMERCIEMENTS
Mónica, por estar siempre conmigo, fortalecerme en mis debilidades, y hacer que la
distancia no haya sido tan grande durante este año.
Mi familia, por ser mi mayor soporte incondicional.
Verónica Crespo, por su sincera amistad, compañía y apoyo académico.
Secrétariat National de Science et Technologie de l´Équateur (SENACYT), pour le
financement de la bourse qui m´a permis d´étudier dans le cadre de ce Master. Un
remerciement à la Pontificale Université Catholique de l´Équateur, Laura Arcos Terán
(PUCE) et Olivier Dangles (IRD) pour leur appui et leur confiance.
Claudio Lazzari (directeur du Master à UFR-Tours), pour son accueil, et ses
recommandations précises au niveau académique, mais aussi dans le quotidien.
Laurette Sonie pour son chaleureux coup de main tout au long de la récolte et des
analyses des échantillons
Raphaëlle Leclerc et Bruno Buatois pour leur accueil et encadrement dans la plateforme
d´analyses chimiques.
Daniel Mousain, Frank Richard et Marc-André Sélosse, d´avoir bien voulu répondre à
toutes mes questions concernant les mycorhizes.
Marie Pierre Dubois pour son accueil dans la plateforme de génétique.
Mathieu Sauve pour son encadrement dans la plateforme génétique, son expertise, et
pour son attachement à atteindre les meilleurs résultats.
Cédric Gonneau pour sa collaboration dans l´organisation de l´envoi des échantillons au
séquençage.
Sebastián Tello pour m´avoir fourni un certain nombre d´articles.
L´équipe Bioflux (CEFE-CNRS) pour leur accueil, et plus particulièrement :
Sandra Barantal et Tanya Handa pour leur amitié, leurs conseils et les enthousiastes
discussions statistiques que nous avons pu avoir ensemble.
Stephan Hättenschwiler pour la direction du stage, son expertise au moment de prendre
les décisions importantes, et pour l´amélioration d´une version antérieure du manuscrit.
Finalement je veux remercier très spécialement Sylvain Coq pour son encadrement très
personnalisé, son amitié, sa confiance, ses recommandations, ses discussions, pour
toujours être prêt a répondre à mes questions (même durant les week-ends de
randonnée), pour avoir discuté sur les analyses et les résultats, pour son aide au travail
au laboratoire et en serre, et enfin pour ses révisions et améliorations des versions
antérieures du manuscrit.

SOMMAIRE
PARTIE I – RAPPORT BIBLIOGRAPHIQUE ..................................................... 1
1. Le cycle des nutriments dans le fonctionnement des écosystèmes..................... 2
1.1. Le cycle de l´azote............................................................................................. 2
2. Les mycorhizes........................................................................................................ 4
2.1. Les types de mycorhizes et leurs différents stratégies pour la prise et le
transport des métabolites organiques et inorganiques.............................................. 4
3. Les polyphénols et les complexes tannins protéines............................................ 8
3.2. Rôle des polyphénols et des tannins dans le fonctionnement des écosystèmes 8
3.2. Rôle des TPC dans les cycles des nutriments.................................................... 9
3.3. Les mycorhizes et l´utilisation de l´azote contenu dans les TPC...................... 10
4. Perspectives............................................................................................................. 11
PARTIE II – RAPPORT DE STAGE ...................................................................... 13
Résumé ......................................................................................................................... 14
Abstract......................................................................................................................... 15
Resumen ....................................................................................................................... 16
1. Introduction ............................................................................................................ 17
2. Matériel et méthodes.............................................................................................. 20
2.1. Design expérimental.......................................................................................... 20
2.2. Mesures sur les plantules................................................................................... 21
2.2.1. Croissance................................................................................................... 21
2.2.2. Mesures de biomasse.................................................................................. 21
2.2.3. Analyses C, N............................................................................................. 22
2.3. Vérification du statut mycorhizien.................................................................... 22
2.3.1. Morphotypage et estimation de la densité de mycorhization..................... 22
2.3.2. Identification moléculaire : extraction de l´ADN et amplification PCR.... 23
2.3.3 Identification moléculaire : séquençage...................................................... 23
2.4. Analyses statistiques.......................................................................................... 24
2.4.1. Différences de croissance, biomasse et d´allocation C, N sur (L) et (Fr)... 24
3. Résultats .................................................................................................................. 25
3.1. Densité et identité des inoculums à la fin de l´expérience ................................ 25
3.2. Effet du statut mycorhizien des plantes sur l´acquisition de l´azote................. 26
3.2.1. Croissance et RGR ..................................................................................... 26
3.2.2. Allocation de la biomasse........................................................................... 27
3.2.3. Réparation des concentrations de N et C dans les plantes.......................... 28
4. Discussion................................................................................................................ 28
4.1. Les contaminations par des champignons mycorhiziens exogènes................... 28
4.2. Mycorhization et croissance des plantes ........................................................... 30
4.3. L´allocation de la biomasse dans les plantes..................................................... 30
4.4. Nutrition azotée et croissance des plantes......................................................... 31
4.4.1. Vers un rejet partiel de Northup et al. (1995) ?...................................... 31
4.4.2. L´importance de la structure des TPC.................................................... 32
4.4.3. Les formes d´azote facilement accessibles............................................. 33

4.4.4. Allocation des ressources ....................................................................... 33
4.5. Au-delà des capacités saprotrophes................................................................... 34
5. Conclusions ............................................................................................................. 35
6. Bibliographie........................................................................................................... 37
ANNEXES................................................................................................................... 43
Annexe 1 – Terrain d´expérience du CEFE-CNRS...................................................... 43
Annexe 2 – Parties aériennes et souterraines de Pinus pinea....................................... 44
Annexe 3 – Broyage et analyses C, N.......................................................................... 45
Annexe 4 – Trois types de mycorhization.................................................................... 46
FIGURES – RAPPORT BIBLIOGRAPHIQUE
Figure A. Le cycle biogéochimique de l´azote............................................................ i
Figure B. Relations phylogénétiques entre les Phyla des champignons...................... i
Figure C. Détail de la structure arbusculaire d´une endomycorhize........................... ii
Figure D. Transport et échange de nutriments entre les hyphae du champignon
et les cellules végétales d´une AM............................................................................... ii
Figure E. Modèle du mécanisme de transformation et transport des éléments
azotés inorganiques (NO3– et NH4+)............................................................................. iii
Figure F. Détail de la structure d´une ectomycorhize................................................. iii
Figure G. Utilisation et mobilisation des nutriments par action des ECM.................. iv
Figure H. Modèle de prise et transfert d´éléments azotés dans les
interfaces sol-champignon-plante................................................................................. v
Figure I. Relation entre les concentrations phénoliques et le DON............................ vi
Figure J. Le rôle des tannins dans le cycle de l´azote................................................. vi
TABLEAUX ET FIGURES – RAPPORT STAGE
Tableau 1. GLM-ANOVA des variables de croissance et biomasse........................... vii
Tableau 2. GLM-ANOVA des patrons d´allocation de la biomasse...........................viii
Tableau 3. GLM-ANOVA des patrons d´allocation de C, N...................................... x
Clé des Figures............................................................................................................ xi
Figure 1. Croissance et RGR....................................................................................... xii
Figure 2. Effet interactif des traitements pour la croissance de la tige et le RGR.......xiii
Figure 3. Patrons d´allocation de la biomasse des plantules .......................................xiv
Figure 4. Leaf Mass Ratio (LMR) ...............................................................................xvi
Figure 5. Concentrations finales de C, N dans (L) et (Fr)...........................................xvii
Figure 6. C:N ratio des (L) et (Fr) ............................................................................... xix
Figure 7. Concentration de N final et C:N des (Fr)..................................................... xx
Figure 8. Quantité de N stockée dans les (L)............................................................... xxi