Stage de M2/Ingénieur: Modifications des propriétés hydriques du sol par un précédent cultural et conséquences sur la tolérance au déficit hydrique de la culture suivante

Retour à la liste des résultats

Présentation INRAE

L’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE) est un établissement public de recherche rassemblant une communauté de travail de 12 000 personnes, avec 272 unités de recherche, de service et expérimentales, implantées dans 18 centres sur toute la France. INRAE se positionne parmi les tout premiers leaders mondiaux en sciences agricoles et alimentaires, en sciences du végétal et de l’animal. Ses recherches visent à construire des solutions pour des agricultures multi-performantes, une alimentation de qualité et une gestion durable des ressources et des écosystèmes.

Environnement de travail, missions et activités

Le laboratoire :

L’UMR EMMAH développe des recherches sur les interactions entre cultures et ressources en eau sous influence du changement climatique, en particulier le déficit hydrique.  Dans ce cadre l’équipe SWIFT s’attache à caractériser les transferts d’eau dans le sol et les interactions sol-plante à travers la rhizosphère, en lien avec la résistance au déficit hydrique.

Le contexte scientifique du sujet de stage :

Les épisodes de sécheresse sont susceptibles de se répéter à plus grande fréquence dans un futur proche, et ce à une grande échelle et en contextes pédoclimatiques variés. Cela nécessite de développer des systèmes agricoles plus efficients en eau et plus résistants aux déficits hydriques, pilier important de la transition agroécologique. Pour répondre à cet enjeu il est nécessaire d’approfondir nos connaissances sur les traits morphologiques et fonctionnels de la plante dans son environnement, qui seraient susceptibles d’améliorer cette résistance au déficit en eau, et ceci non seulement au niveau aérien mais aussi souterrain. 

Parmi les pistes pour accroitre l’efficience d’utilisation de l’eau par les plantes, nous investiguons actuellement comment une plante, avec ses racines, peut modifier les propriétés du sol et changer ainsi son utilisation de l’eau dans ce sol. Cela peut être des processus locaux au travers de modulation des propriétés de la rhizosphère (zone de sol influencée directement par les racines), en particulier à travers la sécrétion d’exopolymères par les racines (mucilages) et par les bactéries associées. Ces exopolymères (e.g. exopolysaccharides) agissent entre autres sur la rétention de l’eau du sol et pourraient modifier la réponse stomatique de la plante ou son efficience face à un déficit en eau (Le Gall et al., 2021, Doussan et al., 2024). Ce peut être également des processus plus globaux dans la masse de sol par le développement racinaire avec un réaménagement de l’espace poral du sol par des processus mécaniques (création/bouchage de porosité par les racines) ou de structuration du sol (agrégation par stabilisation de matière organique, cycles humectation/dessication). Cette modification de l’espace poral va impacter les propriétés hydrauliques du sol, de la croissance à la senescence de la plante, et possiblement moduler son utilisation de l’eau, non seulement pour elle-même, mais également pour la culture suivante en laissant un « héritage hydraulique » (et bio-physico-chimique) de ses effets racinaires dans le sol. Dans un contexte d’agriculture de conservation, favorisant un enracinement permanent des sols, comprendre l’importance de cet effet d’héritage de propriétés hydrauliques du sol sur la culture suivante est d’autant plus important que jouer sur des traits racinaires favorables des plantes d’interculture pourrait être un levier utilisable dans l’atténuation des impacts des déficits en eau sur la culture de rente (d’intérêt).

Objectifs du stage :

L’objectif de ce stage est de participer à la compréhension de cet effet héritage « hydraulique » d’un précédent cultural à une meilleure tolérance (ou non) de la culture d’intérêt. Le stage s’inscrit dans des travaux de thèse débutés en 2026 et qui abordent en 2027 cet effet héritage avec une expérimentation en colonnes de sol en serre, visant à analyser la réponse au déficit hydrique de la tomate selon l’effet d’héritage « hydraulique » (et bio-physico-chimique) de son précédent cultural (orge, luzerne et sol nu). L’hypothèse est ici que des architectures racinaires contrastées des précédents culturaux (fasciculé avec des racines fines pour l’orge, pivotant avec des racines épaisses pour la luzerne) vont donner des réponses contrastées également pour la tomate qui suit. 

L’étudiant.e participera à cette expérimentation en conditions semi-contrôlées avec un focus sur les réponses de la tomate au déficit hydrique. Sur ces cultures menées dans des colonnes de sol (dont certaines sont équipées de capteurs mesurant l’eau du sol), des suivis quotidiens des plantes accompagnés de mesures écophysiologiques seront menés ; ainsi que des suivis de campagnes de prélèvements puis de mesures sur le sol et sur ses traits rhizosphériques. Les cultures du « précédent cultural » (orge, luzerne ou sol nu) seront menées en conditions optimales de culture. Après croissance, les parties aériennes du « précédent cultural » cultivé en colonnes seront coupées, et une culture de tomates sera implantée dans ces mêmes colonnes quelques temps plus tard avec deux modalités d’irrigation, plus ou moins déficitaire. 

L’étudiant.e sera spécifiquement en charge de suivre et comprendre les indicateurs de stress hydrique de la plante, au travers de mesures non destructives et régulières de croissance des plantes et de réponses écophysiologiques (conductance stomatique, fluorescence, potentiel foliaire, turgescence) des tomates soumises au déficit hydrique et de celles bien irriguées. En fin d’expérimentation, une campagne de prélèvements, de mesures et d’analyses du sol des colonnes (dont le sol rhizosphérique) sera réalisée pour mesurer des réponses physiques et biochimiques induites par le stress hydrique de la tomate sur le sol influencé par les racines.

Le.la stagiaire travaillera  en collaboration étroite avec la doctorante, chercheurs et techniciens impliqués, et sera amené.e à travailler dans d’autres laboratoires et sur des sites expérimentaux (serres) gérés par d’autres unités.

références bibliographiques :

BÉRARD A, CLAVEL T, LE BOURVELLEC C, DAVOINE A, LE GALL S, DOUSSAN C, BUREAU S, 2020. Exopolysaccharides in the rhizosphere: A comparative study of extraction methods. Application to their quantification in Mediterranean soils. Soil Biology and Biochemistry, 149, 107961. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2020.107961

DOUSSAN C.,  LE GALL S., RUY S., BERARD A., 2024, Utiliser les racines pour moduler les impacts des déficits en eau et améliorer la gestion de l’eau dans les agrosystèmes. Sciences Eaux & Territoires, 45, article 8144. https://doi.org/10.20870/Revue-SET.2024.45.8144

LE GALL, S., BÉRARD, A., PAGE, D., LANOE, L., BERTIN, N. et DOUSSAN, C., 2021. Increased exopolysaccharide production and microbial activity affect soil water retention and field performance of tomato under water deficit. Rhizosphere, 19, pp. 100408. DOI 10.1016/j.rhisph.2021.100408. 

Formations et compétences recherchées

Activités et compétences acquises ou à acquérir:

Outre la mise en place et le suivi quotidien des expérimentations en colonnes sous serre et la participation aux campagnes de mesures et de prélèvement de ces colonnes, les analyses principales réalisées par le/la stagiaire seront :

- Mesures écophysiologiques des plantes : mesures non destructives de croissance foliaire, de conductance stomatique et de fluorescence (pince multispectrale MultispeQ), potentiel foliaire, mesure de turgescence.

- Participation à des analyses chimiques sur les exopolymères du sol et biologiques sur les biomasse et activités cataboliques microbiennes avec l’outil MicroResp^TM. Mesures de biomasses aériennes et racinaires. 

- Participation aux mesures physiques : agrégation du sol et stabilité, rétention en eau

- Analyses et interprétation des résultats (synthèse des données provenant des différentes expérimentations, lien avec la bibliographie et questions du projet)

- Rédaction de comptes rendus hebdomadaires et du rapport final.

- Réalisation à minima d’une présentation orale de ses travaux et participation aux réunions de travail de l’équipe et du projet.

Formation / profil recherché : 

• M2 ou ingénieur.e en cours en agronomie, écologie végétale ou biophysique
• Intérêt pour les expérimentations sur végétaux et le fonctionnement du sol
• Motivations pour le travail expérimental en laboratoire, en serre et au terrain
• Goût pour le travail en équipe (autres stagiaires, thésards, techniciens et chercheurs)
• Maîtrise des outils bureautique et utilisation de R (ou Rstudio) fortement souhaitée
• Organisation, rigueur, autonomie
• Aptitude rédactionnelle. Nécessité de lecture de littérature scientifique en anglais

Votre qualité de vie à INRAE

Vous bénéficierez sur le centre INRAE  Avignon:

• Participation INRAE aux frais de repas de midi (restaurant inter-entreprises à proximité) et aux transports en commun. 
• Comité d’Entreprise (ADAS) pour un accès aux activités sportives et culturelles 
• Location de vélo à l’INRAE à bas coût
• Le domaine de l’INRAE, centre PACA, est situé à 8 km du centre-ville d’Avignon (ligne de bus, vélo...).

Modalités pour postuler

J'envoie mon CV et ma lettre de motivation