Priming des défenses du poivron par les champignons mycorhiziens à arbuscules en association avec Tagetes patula face à plusieurs stress biotiques

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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

Contexte et problématique :
La réduction durable de l’utilisation des produits phytosanitaires en cultures maraîchères ne peut reposer sur la simple substitution d’un intrant par un autre. Elle nécessite de mieux comprendre et de mobiliser les interactions biologiques au sein du phytobiome, afin de concevoir des stratégies de protection des cultures fondées sur plusieurs leviers agroécologiques complémentaires.
Le poivron (Capsicum annuum), culture importante des systèmes maraîchers méditerranéens, est confronté à différents bioagresseurs affectant des compartiments très différents de la plante, notamment le puceron Myzus persicae, insecte phloémophage qui se nourrit de la sève élaborée, et le nématode phytoparasite racinaire Meloidogyne incognita, responsable de la formation de galles sur les racines. La gestion de ces bioagresseurs est rendue plus complexe par la réduction des solutions phytosanitaires disponibles, le contournement des résistances génétiques par certains bioagresseurs et l'évolution des pressions biotiques attendue dans le contexte du changement climatique. L'enjeu est donc de concevoir des systèmes de protection robustes, combinant plusieurs leviers agroécologiques et capables de maintenir leur efficacité face à des attaques multiples et simultanées (multistress biotique).
Dans cette perspective, l’association d’une plante de service, telle que Tagetes patula, avec des champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) constitue une combinaison particulièrement intéressante.
Tagetes patula est une plante mycorhizotrophe qui présente plusieurs propriétés susceptibles de contribuer à la protection des cultures. Elle produit des composés volatils pouvant modifier le comportement de M. persicae et libère, au niveau de ses racines, des métabolites présentant une activité nématicide. Elle pourrait ainsi agir simultanément sur les interactions aériennes avec les insectes, les interactions racinaires avec les nématodes et l'établissement de la symbiose mycorhizienne. Elle constitue donc un modèle pertinent pour étudier les effets de la combinaison de plusieurs leviers agroécologiques (Dardouri et al., 2019 ; Njekete et al., 2025).

Les CMA, notamment Rhizophagus irregularis, rendent de nombreux services aux plantes au sein des agroécosystèmes. Ils améliorent leur nutrition hydro-minérale, modulent leur immunité et peuvent contribuer à leur protection contre différents bioagresseurs, notamment les nématodes et les insectes (Wipf et al., 2019 ; Rodriguez-Heredia et al., 2020 ; Fiorilli et al., 2024).
La colonisation des racines par les CMA et l'établissement de la symbiose mycorhizienne à arbuscules modifient les réponses immunitaires de la plante. Une fois la symbiose fonctionnelle, celle-ci peut conduire à une résistance induite par la mycorhization (mycorrhiza-induced resistance, MIR), généralement associée à un phénomène de priming des défenses plutôt qu'à leur activation constitutive. La plante mycorhizée serait ainsi préparée à répondre plus rapidement et/ou plus intensément à une attaque ultérieure, sans nécessairement mobiliser en permanence ses mécanismes de défense (Pozo & Azcón-Aguilar, 2007 ; Fiorilli et al., 2024).
Cette plasticité immunitaire devient particulièrement intéressante en situation de multistress biotique. En effet, la réponse d'une plante soumise simultanément à plusieurs bioagresseurs ne résulte pas nécessairement de la simple addition des réponses déclenchées par chaque organisme pris isolément. Les interactions entre voies de signalisation peuvent générer des réponses spécifiques, parfois synergiques ou, au contraire, antagonistes. Une étude récente montre ainsi qu'un CMA peut modifier les défenses de la plante et les communautés microbiennes associées lors d'une co-attaque impliquant un puceron et le champignon pathogène Phoma medicaginis (Wang et al., 2025).
Un verrou scientifique important consiste donc à comprendre comment les interactions entre plante cultivée, plante de service, microorganismes symbiotiques et bioagresseurs s'influencent mutuellement, et comment leur combinaison module les mécanismes de défense de la plante.

Objectifs du stage : 
Ce stage vise à comprendre comment les interactions multipartites entre une plante cultivée, une plante de service, un microorganisme symbiotique et différents bioagresseurs modulent les réponses immunitaires du poivron et, in fine, sa capacité à se protéger contre ces bioagresseurs. Le système étudié associe :
- Le poivron (Capsicum annuum), plante cultivée ;
- La tagète (Tagetes patula), plante de service ;
- Le champignon mycorhizien à arbuscules Rhizophagus irregularis ;
- Le puceron Myzus persicae, bioagresseur aérien ;
- Le nématode à galles Meloidogyne incognita, bioagresseur tellurique.

Les plantes seront soumises à différentes modalités de pression biotique : attaque par le puceron seul, par le nématode seul ou par les deux bioagresseurs simultanément.
Les premières analyses transcriptomiques (RNA-seq), réalisées en l'absence de bioagresseurs, suggèrent une sous-expression de plusieurs gènes de défense chez le poivron mycorhizé. Ce résultat est compatible avec une modulation de l'immunité de la plante favorisant l'établissement et le maintien de la symbiose.
Le stage permettra de déterminer si, en présence de bioagresseurs, cette modulation immunitaire se traduit par un phénomène de priming des défenses du poivron, caractérisé par une réponse plus rapide et/ou plus intense à l'attaque. Les réponses seront étudiées séparément pour M. persicae et M. incognita, puis en situation de co-attaque, afin de mieux comprendre les mécanismes de réponse du poivron face à un multistress biotique.
L'objectif sera notamment d'identifier les réponses immunitaires spécifiques associées à chaque bioagresseur et de déterminer si les interactions entre les deux attaques conduisent à des effets additifs, synergiques ou antagonistes.
Pour cela, des prélèvements de feuilles et de racines seront réalisés à différents temps après l'introduction des bioagresseurs. Les échantillons seront préparés au laboratoire (broyage à l'azote liquide et extraction des ARN), puis envoyés à une entreprise spécialisée pour les analyses transcriptomiques RNA-seq.
Ce projet mobilise des compétences complémentaires au sein d'INRAE, dans les domaines de la mycorhization, des interactions plantes-bioagresseurs, de la nématologie, des plantes de service et de la bioinformatique.

Projets de recherche associés
Le stage s'inscrit principalement dans le projet MYCOPRIME, qui vise à comprendre les mécanismes contribuant à la santé des plantes au sein d'un phytobiome complexe soumis à des stress biotiques multiples.

Ce projet associe plusieurs équipes INRAE aux compétences complémentaires :
•
INRAE Avignon : régulation des ravageurs aériens, notamment des pucerons, par l'utilisation de plantes de service ;
•
INRAE Dijon : étude des champignons mycorhiziens et de leurs interactions avec les plantes ;
•
Institut Sophia Agrobiotech (ISA), Sophia Antipolis : stratégies de lutte agroécologique contre les nématodes à galles.

Le stage contribue également aux objectifs du projet PPR CAP ZERO PHYTO, qui vise à adapter le concept d'immunité agroécologique à la protection des cultures, en combinant plusieurs leviers de stimulation et de régulation des défenses végétales pour contrôler les principaux ravageurs et maladies de deux modèles de cultures : les Solanacées et les Rosacées.
Missions confiées à l'étudiant.e
L'étudiant.e participera à la réalisation d'expérimentations en conditions semi-contrôlées et à la préparation des échantillons destinés aux analyses moléculaires.

Ses principales missions seront :

- Participer à la conduite de l'expérimentation sur poivron en serre ;

- Introduire les bioagresseurs (pucerons et/ou nématodes) sur les plantes selon les modalités expérimentales définies ;

- Réaliser les prélèvements de feuilles et de racines aux différents temps d'échantillonnage ;

- Préparer les échantillons pour les analyses transcriptomiques : broyage des tissus végétaux à l'azote liquide et extraction des ARN ;

Participer à l'organisation et à la traçabilité des échantillons en vue de leur envoi pour les analyses RNA-seq.
Selon la durée du stage et les intérêts de l'étudiant.e, une participation à des tests comportementaux sur Myzus persicae pourra également être proposée.
 

 

Formations et compétences recherchées

Niveau d'études : Licence 3, Master 1 ou étudiant.e en année de césure.
Connaissances souhaitées :
•
Formation en biologie végétale, biologie des organismes ou sciences du vivant ;
•
Connaissances des techniques de laboratoire en biologie moléculaire.
Compétences et qualités attendues :
•
Rigueur et précision dans la réalisation des manipulations expérimentales ;
•
Patience et capacité à suivre un protocole expérimental ;
•
Goût pour le travail expérimental en laboratoire et en conditions contrôlées ;
•
Capacité à travailler en équipe et en binôme ;
•
Bonnes capacités de communication orale et écrite.
Un intérêt pour les interactions plantes-microorganismes et les approches agroécologiques de protection des cultures sera apprécié.
Durée et période du stage
Durée : 2 à 4 mois.
Période : de avril à août 2027 (dates à définir selon les disponibilités de l'étudiant.e).

Lieu du stage :
Unité PSH « Plantes et Systèmes de culture Horticoles » (INRAE Avignon).
Adresse : INRAE, UR 1115 PSH, 228 Route de l’aérodrome, CS 40509, Domaine Saint Paul, site Agroparc,
84914 AVIGNON CEDEX 9
Tél. : +33 (0)4 32 72 26 86

Contact :
Envoyez votre CV et lettre de motivation aux 3 mails suivants :
celia.heroguez@inrae.fr
helene.gautier@inrae.fr
caroline.caporalino@inrae.fr

 

Votre qualité de vie à INRAE

En rejoignant INRAE, vous bénéficiez (selon le type de contrat et sa durée) :

- 2.5 jours de congés par mois
- d'activités sportives et culturelles ;
- d'une restauration collective.

Modalités pour postuler

J'envoie mon CV et ma lettre de motivation