Titre du projet : Exploration du microbiome rhizosphérique et endophyte de la chicorée et caractérisation des microorganismes bénéfiques
Nom du/des promoteurs (tutelle/institution) :
Anca LUCAU-DANILA, MCF, HDR, ULille, UMRT BioEcoAgro Equipe 5, Equipe Chic41H (France)
Marius STEFAN, Prof, Université Alexandru Ioan Cuza (UAIC), Faculté de Biologie, Groupe BioActive (Iasi, Roumanie)
Collaboration existante ou possible à l’intérieur de l’UMRT :
Collaboration existante ou possible à l’extérieur de l’UMRT : thèse en cotutelle internationale proposée dans le cadre du LAI SOPHYA (Microbiome du sol et physiologie des plantes agricoles). Une demande de thèses internationales labélisées sera faite dès l’ouverture de l’appel. Le directeur roumain fera simultanément la demande auprès de l’UAIC.
Bref descriptif de la thématique (1 page maximum):
La chicorée industrielle (Cichorium intybus var. sativum) est reconnue comme aliment fonctionnel et différentes classes de molécules présentes dans la plante ont été identifiées comme responsables des effets bénéfiques sur la santé animale et humaine (Fouré et al., 2018; Pouille et al., 2020, 2022, 2022; Kulkarni et al., 2024). La composition chimique de la chicorée et de ses différentes denrées alimentaires peut varier en fonction du génotype et des conditions de culture. L’écosystème microbien associé à la plante est également susceptible d’influencer sa composition. De plus, les changements climatiques, par l’induction de stress abiotiques (sécheresse, salinité, températures extrêmes) et biotiques (pression pathogène accrue), ainsi que les pratiques agricoles conventionnelles ou biologiques, peuvent engendrer des altérations majeures dans la croissance et la résilience de cette plante (Suzuki et al., 2014 ; Lesk et al., 2016 ; Zandalinas et al., 2017 ; Poursakhi et al., 2019 ; Delphine et al., 2022).
Les études antérieures menées dans notre laboratoire ont mis en évidence l’association de cette plante avec des microorganismes constituant une signature spécifique (core microbiota), capables de solubiliser le phosphate, de tolérer la sécheresse, la salinité, et les métaux lourds, ainsi que de stimuler la croissance et la résistance aux pathogènes (Leclercq et al., 2025 et les travaux en cours). L’objectif général de ce projet est de quantifier ces microorganismes bénéfiques sélectionnés associés à la chicorée industrielle, et de les caractériser sur le plan génomique et fonctionnel afin de les évaluer en tant que solutions de biocontrôle, biofertilisants, et biostimulants.
Le projet de thèse s’articule autour de plusieurs objectifs spécifiques:
1. Création d’un consortium microbien synthètique de la chicorée (SynCom) et sa caractérisation génomique. Cet objectif est d’identifier précisément les microorganismes bénéfiques identifiés par séquençage et aussi isolés à partir des différents compartiments de la chicorée (rhizosphère, racines, tissus embryonnaires) et création d’un consortium (SynCom) d’espèces bénéfiques en combinant des approches de séquençage génomique et d’analyse comparative. Ce travail comprendra: l’extraction d’ADN génomique à partir des souches microbiennes isolées, le séquençage, l’assemblage et l’annotation des génomes microbiens. La comparaison bioinformatique se fera avec les banques de données publiques (NCBI, EzBioCloud, GTDB, etc.) pour identifier les souches au niveau de l’espèce et infra-spécifique et détecter la présence de gènes liés à des fonctions d’intérêt (tolérance au stress, production de phytohormones, solubilisation du phosphate, etc.). Cette étape vise à établir une carte d’identité génétique précise des microorganismes sélectionnés.
2. Caractérisation fonctionnelle des microorganismes sélectionnés dans le SynCom par des approches microbiologiques. Cet objectif est de déterminer le potentiel fonctionnel des souches microbiennes sélectionnées, en évaluant leurs capacités à promouvoir la croissance des plantes ou à améliorer leur résilience face aux stress abiotiques et biotiques. Cette caractérisation sera réalisée à l’aide d’analyses microbiologiques in vitro, portant notamment sur la solubilisation du phosphate, la production de phytohormones, l’activité ACC-désaminase, la tolérance aux stress abiotiques (tolérance aux métaux, au stress hydrique et salin), la production de composés antimicrobiens, la capacité à former des biofilms, le quorum sensing, le chemotactisme, la motilité et l’estimation de l’activité antagoniste.
3. Évaluation du potentiel agronomique des microorganismes sélectionnés: effets de biocontrôle, de biostimulation et de biofertilisation. Cet objectif est de tester, en conditions contrôlées (serre) et en champ, les effets des souches microbiennes sélectionnées sur la croissance, la résilience et la santé de la chicorée industrielle. Ces essais viseront à évaluer leur potentiel en tant qu’agents de biocontrôle, biostimulants et biofertilisants, seuls ou en SynCom. Les tests de biocontrôle consistent à inoculer les plantes avec les microorganismes bénéfiques, puis à les exposer à des agents pathogènes spécifiques, afin de mesurer l’effet protecteur (réduction des symptômes, amélioration de la tolérance). Les tests de biostimulation vise à évaluer l’effet des microorganismes sur la croissance de la plante (développement racinaire, biomasse, surface foliaire, production d’antioxydants ou d’hormones végétales), en l'absence de pathogène. Les tests de biofertilisation visent l’effet des souches sur l’absorption des nutriments (azote, phosphore, potassium, etc.), notamment via la solubilisation des minéraux ou la fixation de l’azote, en conditions de culture standard ou appauvrie. Ces tests se feront en parallèle d’un suivi de paramètres agro-physiologiques, biochimiques et transcriptomiques pour quantifier l’impact global des microorganismes sur la performance de la plante. Parallèlement, l’impact des espèces isolées et du SynCom sur l’écosystème microbien du sol sera évalué par des analyses métagénomiques et méta-transcriptomiques.
Le matériel végétal nécessaire au projet sera fourni par l’entreprise Florimond Desprez, partenaire de l’Université de Lille au sein de l’équipe mixte Chic41H.
Bibliographie
• Delfine, S., Fratianni, A., D’Agostino, A., & Panfili, G. (2022). Influence of drought stress on physiological responses and bioactive compounds in chicory (Cichorium intybus L.): Opportunity for a sustainable agriculture. Foods, 11(22), 3725.
• Fouré, M., Dugardin, C., Foligné, B., Hance, P., Cadalen, T., Delcourt, A., Taminiau, B., Daube, G., Ravallec, R., Cudennec, B., Hilbert, J.-L., & Lucau-Danila, A. (2018). Chicory roots for prebiotics and appetite regulation: A pilot study in mice. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 66(26), 6439–6449. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b01055
• Kulkarni, T. S., Siegien, P., Comer, L., Vandel, J., Chataigne, G., Richel, A., Wavreille, J., Cudennec, B., Lucau-Danila, A., Everaert, N., Ravallec, R., & Schroyen, M. (2024). A comparative study of the effects of crude chicory and inulin on gut health in weaning piglets. Journal of Functional Foods, 123, 106578. https://doi.org/10.1016/j.jff.2024.106578
• Leclercq L, Debarre S, Lloret E, Taminiau B, Daube G, Rambaud C, Drider D, Siah A, Desprez B, Hilbert JL, Lucau-Danila A (2025) Unveiling the hidden allies of industrial chicory: A metagenomic exploration of rhizospheric microbiota and their impact on productivity and plant health. Frontiers in Microbiology, ID 1509094,16. https://doi.org/10.3389/fmicb.2025.1509094
• Lesk, C., Rowhani, P., & Ramankutty, N. (2016). Influence of extreme weather disasters on global crop production. Nature, 529, 84–87. https://doi.org/10.1038/nature16467
• Pouille, C. L., Dugardin, C., Behra, J., Tourret, M., Molinié, R., Fontaine, J.-X., Mathiron, D., Palaric, C., Gagneul, D., Ravallec, R., Rambaud, C., Hilbert, J.-L., Lucau-Danila, A., & Cudennec, B. (2024). Metabolomic monitoring of chicory during in vitro gastrointestinal digestion and correlation with bioactive properties. Food Chemistry, 467, 142344. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.142344
• Pouille, C. L., Ouaza, S., Roels, E., Behra, J., Tourret, M., Molinié, R., Fontaine, J.-X., Mathiron, D., Gagneul, D., Taminiau, B., Daube, G., Ravallec, R., Rambaud, C., Hilbert, J.-L., Cudennec, B., & Lucau-Danila, A. (2022). Chicory: Understanding the effects and effectors of this functional food. Nutrients, 14(5), 957. https://doi.org/10.3390/nu14050957
• Pouille, C. L., Jegou, D., Dugardin, C., Cudennec, B., Ravallec, R., Rambaud, C., Hilbert, J.-L., & Lucau-Danila, A. (2020). Chicory root flour – A functional food with potential multiple health benefits evaluated in a mice model. Journal of Functional Foods, 74, 104174. https://doi.org/10.1016/j.jff.2020.104174
• Poursakhi, N., Razmjoo, J., & Karimmojeni, H. (2019). Interactive effect of salinity stress and foliar application of salicylic acid on some physiochemical traits of chicory (Cichorium intybus L.) genotypes. Scientia Horticulturae, 258, 108810.
• Suzuki, N., Rivero, R. M., Shulaev, V., Blumwald, E., & Mittler, R. (2014). Abiotic and biotic stress combinations. New Phytologist, 203(1), 32–43. https://doi.org/10.1111/nph.12797
• Zandalinas, S. I., Mittler, R., Balfagón, D., Arbona, V., & Gómez-Cadenas, A. (2017). Plant adaptations to the combination of drought and high temperatures. Physiologia Plantarum, 159(2), 122–129. https://doi.org/10.1111/ppl.12540
