Soutenance mémoire
Généralités sur le haricot vert
Le haricot, une légumineuse appartenant au genre Phaseolus, est originaire d’Amérique (Kaplan, 1981). L’espèce, Phaseolus vulgaris, occupe une place importante dans le système agricole, particulièrement en Afrique et dans les pays du Sud en général (Kaplan, 1981 ; Gepts, 1990). A Madagascar, sa culture est pratiquée presque dans toute l’île, dont la plus grande partie se trouve dans les régions des hauts plateaux. Les haricots verts font partie des variétés de Phaseolus vulgaris. Il s’agit d’une plante annuelle à feuille trifoliée, cultivée pour sa gousse. La récolte de haricot vert se fait lorsque les gousses ont atteint leur taille définitive (Rakotonirina, 2010). Ces gousses sont dépourvues de parchemin. Elles sont fines, droites, bien fermes, sans fils et ont une taille variable, jusqu’à 17 cm. Les grains se produisent entre 90 et 130 jours, selon les variétés (Winrock international, 2005). En général, le haricot est une plante très sensible au manque d’eau. Pour avoir une croissance vigoureuse ainsi qu’une bonne fixation d’azote, la nutrition phosphatée adéquate est importante (Graham et Rosas, 1979). Pour sa nutrition azotée, le haricot assimile soit les nitrates présents dans le sol à travers la mobilisation de l’enzyme, la nitrate réductase de la plante, soit il utilise l’azote atmosphérique fixé par l’intermédiaire de l’enzyme, la nitrogénase de la bactérie symbiotique fixatrice d’azote. Ces deux processus sont complémentaires au cours du cycle de croissance de haricot et l’équilibre entre les deux dépend de plusieurs facteurs pédoclimatiques (Franco et al., 1979).
Importance agronomique du haricot vert
La culture de légumineuses fixatrices d’azote constitue une alternative pour améliorer la nutrition azotée et pour augmenter les rendements de culture subséquente. Ces effets bénéfiques sont probablement dus à leur influence sur les propriétés des sols (Bado, 2002). En effet, les légumineuses en général sont capables de former des symbioses fixatrices d’azote atmosphérique avec des bactéries du groupe de Rhizobium. Ce système de fixation d’azote atmosphérique permettrait en même temps d’améliorer la nutrition azotée des plantes et d’augmenter la quantité d’azote au niveau du sol. De ce fait, elles sont considérées, depuis longtemps, comme engrais verts (Alazard et Duhoux, 1987). Particulièrement, la culture de haricot vert permettrait de gérer durablement la fertilité du sol étant donné qu’elle se pratique généralement en alternance avec d’autres cultures.
Importance économique du haricot vert
Les légumineuses sont des aliments qui apportent des nutriments essentiels. Elles sont surtout cultivées pour leur teneur élevée en protéines qui est presque le double de celles des grains de céréales (Rochfort et Panozzo, 2007). Ces plantes souvent appelées plantes protéagineuses couvrent environ 30% de nos besoins alimentaires en azote (Mbengue, 2010). En plus les haricots, qu’ils soient secs ou verts sont d’importants produits de rente pour le marché local. Ces produits sont exportables, frais ou conditionnés (MAEP, 2004).
La rhizosphère
La rhizosphère est la région du sol située au voisinage immédiat des racines (Fuchs, 1999). C’est un endroit particulier où les flux de matière et d’énergie entre le sol et la plante sont particulièrement intenses (Cleyet-Marel et Hinsinger, 2000). En hébergeant une quantité de microorganismes au moins 1000 fois plus importante que dans le sol ambiant non influencé par les racines, l’activité microbiologique dans la rhizosphère est de grande importance et a diverses conséquences sur les plantes (Hilali et al., 2001 ; Soderberg et al., 2002).
Activité enzymatique d’origine microbienne du sol rhizosphérique
D’après Hoffmann et Seegerer (1951), la fertilité des sols peut être estimée à partir des mesures des activités enzymatiques du sol, en raison de leur lien évident avec les grands cycles biogéochimiques des éléments nutritifs. En plus, ces activités sont aussi utilisées afin d’étudier les fonctionnements biologiques des sols après certains traitements, comme l’inoculation ou la fertilisation (Andrianandrasana, 2009). La synthèse de différents types d’enzymes exprime la présence et l’activité de groupes microbiens spécifiques (Burns, 1982).
Activité des enzymes hydrolysant la fluorescéine diacétate
L’activité des enzymes hydrolysant la fluorescéine diacétate connait actuellement un vif intérêt, étant donné la diversité des enzymes impliquées dans ce groupe: des lipases, des protéases, des estérases. Ainsi, elle permet une mesure plus globale de l’activité enzymatique microbienne du sol et de ce fait de l’activité microbienne du sol (Alvarez et al., 2002).
Activité phosphatasique d’origine microbienne du sol rhizosphérique
La phosphatase est une enzyme intracellulaire chez les microorganismes du sol en général. Sa production est induite par l’absence du phosphore qu’il faut acquérir au niveau du sol. Cette enzyme contribue à la qualité du sol du point de vue agronomique (Chaussod, 1996). Après sa biosynthèse, la persistance de la phosphatase dépend étroitement de la quantité et de la nature des colloïdes minéraux et organiques présents, du pH, etc. (Quiquampoix et al., 1993). L’activité phosphatasique du sol est fortement influencée par le pH. Elle est classée selon le pH optimal de leur fonctionnement (Turner, 2010). Ainsi, on distingue :
➤ Phosphatases acides
Les phosphatases sont dites acides quand le pH optimal de leur activité est inférieur à 7.
➤ Phosphatases alcalines
Pour les phosphatases alcalines, le pH optimal de leur activité est supérieur à 7. Elles sont prédominantes dans les sols alcalins.
Les microorganismes telluriques et leurs fonctions
Le sol abrite de très nombreux microorganismes vivants, des groupes bénéfiques pour l’homme et les plantes jusqu’aux groupes sources de maladies ou de produits toxiques. Parmi ces microorganismes, on peut citer comme principaux groupes les bactéries et les champignons.
Les bactéries
Les bactéries sont classées parmi les Procaryotes. De nombreuses bactéries du sol revêtent une importance particulière pour la production végétale. Certaines jouent des rôles prépondérants dans les cycles de certains éléments fertilisants, comme les bactéries nitrifiantes pour le cycle d’azote ou les bactéries acidifiantes du cycle du soufre. D’autres interviennent dans la protection des plantes contre les agents pathogènes, appelées antagonistes, comme le cas des Actinomycètes (Fuchs, 1999). Le sol héberge également des milliers de bactéries capables d’éliminer certains polluants ou susceptibles d’être utilisées pour certains processus de fabrication ou de transformation.
Les Actinomycètes
Ce sont des microorganismes hétérotrophes à structure végétative de type mycélien. Ils sont présents en grande quantité dans le sol. Ils participent dans la dégradation des matières organiques non biodégradables par les champignons et les bactéries.
Ils sont aussi capables de produire des substances probiotiques dont les vitamines B1, B2, B6, B12, la biotine et l’acide folique qui contribuent à la croissance et à la survie de la plante (Dommergues et al., 1970).
Les champignons
Les champignons jouent des rôles importants dans l’écosystème « sol ». Ils se présentent généralement sous forme d’hyphes et/ou de spores germées ou non dans le sol, sécrètent des substances comme des acides organiques, des polyphénols, des acides aminés, des antibiotiques. Certains jouent un rôle prépondérant dans les cycles des éléments en dégradant des molécules complexes (Fuchs, 1999).
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Table des matières
INTRODUCTION
SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I. Généralités sur le haricot vert
I.1. Importance agronomique du haricot vert
I.2. Importance économique du haricot vert
II. La rhizosphère
II.1. Activité enzymatique d’origine microbienne du sol rhizosphérique
II.1.1. Activité des enzymes hydrolysant la fluorescéine diacétate
II.1.2. Activité phosphatasique d’origine microbienne du sol rhizosphérique
III. Les microorganismes telluriques et leurs fonctions
III.1. Les bactéries
III.2. Les champignons
IV. Microorganismes symbiotiques
IV.1. Rhizobium
IV.2. Champignons mycorhiziens
V. Symbiose racinaire
V.1. Symbiose Rhizobium-légumineuses
V.2. Symbiose mycorhizienne
V.2.1. Les différents types de mycorhization
VI. L’importance de l’azote dans la culture des légumineuses
VI.1. Principales sources d’azote
VI.1.1. Azote du sol
VI.1.2. Fixation de l’azote atmosphérique
VII. L’importance du phosphore dans la culture de haricot vert
VIII. L’importance du compost dans la culture de haricot vert
IX. Technologie d’inoculation par des bactéries fixatrices d’azote
MATERIELS ET METHODES
I. Matériels biologiques d’étude
I.1. Matériel végétal
I.2. L’inoculum microbien
I.3. Les microorganismes des sols de culture
II. Méthodes
II.1. Dispositif expérimental
II.2. Méthodologie d’inoculation
II.3. Les différents apports de fertilisants
III. Les différents paramètres évalués
III.1. Evaluation de la croissance des plantes
III.1.1. Biomasse aérienne
III.1.2. Biomasse racinaire
III.2. Evaluation de l’effet de l’inoculation sur le taux de nodulation
III.2.1. Comptage de nodules
III.2.2. Pesage de nodules
III.3. Evaluation de l’effet de l’inoculation sur le taux de mycorhization
III.3.1. Eclaircissement et coloration des racines
III.3.2. Observation de l’infection mycorhizienne
III.4. Evaluation de l’effet de l’inoculation sur l’activité microbienne globale du sol de culture
III.4.1. Préparation de la solution tampon de potassium phosphate
III.4.2. Préparation du substrat : la fluorescéine diacétate (FDA)
III.4.3. Mesure de l’activité microbienne globale du sol
III.4.4. Calcul du produit d’hydrolyse
III.4.5. Préparation de la gamme étalon
III.5. Evaluation de l’effet de l’inoculation sur l’activité des enzymes phosphatasiques du sol de culture
III.5.1. Préparation du tampon Mc Ilvain (citrate phosphate buffer)
III.5.2. Préparation du substrat et des réactifs
III.5.3. Dosage du produit d’hydrolyse
IV. Analyses statistiques
RESULTATS
I. Effets de l’inoculation bactérienne sur le développement des plants de haricot vert
I.1. Hauteur de la biomasse aérienne
I.2. Poids sec de la biomasse aérienne
I.3. Poids sec de la biomasse racinaire
II. Influence des bactéries fixatrices d’azote sur la nodulation des plants de haricot vert nain
II.1. Taux de nodulation
II.2. Poids sec des nodules
III. Effet de l’inoculation sur le taux d’endomycorhization de racines de plants de haricot vert nain
IV. Influence de l’inoculation sur le fonctionnement microbien du sol
IV.1. Activité microbienne globale du sol
IV.2. Activité phosphatasique du sol
V. Analyse en composantes principales des variables étudiées
DISCUSSION
I. Impacts de l’inoculation sur la croissance de la plante
II. Effet de l’inoculation sur la nodulation
III. L’influence de l’inoculation de Rhizobium sur les champignons mycorhiziens
IV. L’influence de l’inoculation sur le fonctionnement microbien du sol
CONCLUSION
