Les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) établissent des relations symbiotiques avec les
racines des plantes et jouent un rôle clé dans l’acquisition de nutriments, fournissant à leur hôte du
phosphore et de l'azote du sol en échange de photosynthétats. Les CMA recrutent via leur sphère
d'influence dans le sol nommée hyphosphère, des communautés microbiennes associées au mycélium
extra-racinaire (MER) dont les bactéries associées à l’hyphosphère (BAH) jouent un rôle mal connu. En
rupture avec les études actuelles, qui portent sur un inventaire de ces souches bactériennes de et leur
étude individuellement, le projet HyphAMaize vise à identifier les fonctions métaboliques clés des
communautés de BAH qui stimulent l’apport de nutriments au maïs par les CMA. Le projet HyphAMaize
explore de manière interdisciplinaire les interactions synergiques entre les CMA et les BAH pour améliorer
la productivité du maïs dans des systèmes agricoles à bas niveaux d’intrants. En tant qu'alternative
durable à l'agriculture conventionnelle, cette recherche de pointe vise à réduire la dépendance aux
engrais chimiques en exploitant les synergies entre organismes constituant le microbiote des sols comme
levier pour la transition agroécologique. Pour ce faire, HyphAMaize est structuré en quatre volets
expérimentaux (VE). Le VE1 explore la diversité métabolique des HAB dans un panel de sols et de
pratiques culturales variés par des analyses de la structure (metabarcoding) et des fonctions
(métagénomique et métatranscriptomique) du microbiome hyphosphérique permettant l’identification de
fonctions centrales des BAH renforçant l’efficacité symbiotique entre CMA et maïs. Pour ce faire, nous
utiliserons des mini-maïs cultivés dans des systèmes à deux compartiments permettant de distinguer la
rhizosphère de l’hyphosphère. Le VE2 consiste à isoler des BAH à partir de sols non fertilisés en utilisant
des mini-maïs inoculés avec des spores Rhizophagus irregularis (CMA). Des cribles fonctionnels
permettront d'identifier les BAH présentant des caractéristiques métaboliques (fixation N2, solubilisation P,
chélation Fe) et écologiques (colonisation du MER, stimulation de la germination des spores et de la
croissance des hyphes de CMA) pouvant améliorer la capacité des CMA à acquérir des minéraux du sol.
Le génome des BAH sera alors séquencé et annoté, et les voies métaboliques identifiées. Le VE3 vise à
développer un modèle métabolique à l'échelle de l'holobionte intégrant le maïs, les CMA et les BAH qui
servira d’outil d’aide à la décision pour constituer des communautés synthétiques (SynCom) fonctionnelles
de BAH efficaces pour promouvoir la croissance du maïs en conditions de culture à bas intrants. L’analyse
d’un modèle métabolique métagénomique permettra également d‘identifier des taxa clé de voûte à inclure
dans les SynCom en plus des BAH issues des cribles du VE2. Le VE4 vise à cribler des SynComs en
condition de serre, en comparaison de bioinoculants commerciaux de notre partenaire industriel, avant de
réaliser des essais au champ pour évaluer leur impact sur les performances du maïs en conditions
agroécologiques. Ces expériences bénéficieront de l’utilisation d’un maïs mutant ayant perdu la capacité à
mycorhizer comme contrôle, afin de vérifier que l’effet bénéfique des BAH dépend d’une symbiose établie
entre le maïs et le CMA. HyphAMaize réunit des experts en microbiologie, biologie/physiologie végétale,
génomique, biologie des systèmes et modélisation mathématique pour créer des SynComs
multifonctionnelles qui permettent de poser des questions fondamentales quant aux relations
métaboliques entres les différents organismes constituant l’holobionte du maïs cultivé au champ, tout en
explorant des questions finalisées pouvant déboucher sur le développement de nouveaux bioinoculants
commerciaux. Le projet allie recherche fondamentale et applications pratiques, visant des innovations
agricoles durables pour accompagner la transition agroécologique.