Caractérisation de l'effet bénéfique d'Enterobacter sp. SA187 sur Arabidopsis thaliana en condition de CO₂ élevé ou de faible azote

L’agriculture moderne doit relever le double défi de réduire sa dépendance aux engrais azotés de synthèse et de s’adapter à l’augmentation de la concentration atmosphérique en CO₂. Bien que l’élévation du CO₂ (eCO₂) puisse stimuler la croissance des plantes dans un premier temps, ses effets bénéfiques à long terme sont souvent limités par des déséquilibres nutritionnels, notamment une diminution de la teneur en azote (N) dans les tissus. Par ailleurs, la limitation en N dans les sols reste un obstacle majeur à la productivité agricole, tandis que l’usage d’engrais azotés de synthèse demeure couteux et préjudiciable à l’environnement. Cette thèse explore l’interaction entre la bactérie endophyte Enterobacter sp. SA187 et la plante modèle Arabidopsis thaliana dans deux contextes interconnectés et d’importance mondiale : la faible disponibilité en nitrate et une concentration élevée en CO₂. À l’aide d’approches physiologiques, moléculaires, génétiques et omiques, il a été démontré que SA187 stimule la croissance des plantes dans ces deux conditions. En condition de CO₂ élevé, SA187 compense la dilution azotée typiquement observée, en restaurant l’équilibre C:N et en favorisant la croissance des racines et des parties aériennes. Les analyses transcriptomiques et métabolomiques montrent que SA187 active des voies liées au métabolisme primaire, à l’assimilation de l’azote et aux hormones telles que l’éthylène, l’acide jasmonique et l’acide salicylique. Les effets bénéfiques de SA187 sur la croissance disparaissent chez le mutant ein2-1 insensible à l’éthylène, confirmant le rôle central de cette voie dans l’interaction positive. En situation de faible disponibilité en nitrate, SA187 améliore significativement la croissance, l’architecture racinaire et la teneur en N des parties aériennes. Ces bénéfices sont étroitement liés à une meilleure absorption du nitrate et à son allocation vers les tissus aériens, via une régulation coordonnée des transporteurs à haute affinité (HATS), notamment NRT2.5, NRT2.6, ainsi que la signalisation de l’éthylène. Il est à noter que l’expression induite de NRT2.5 par SA187 dépend de la signalisation éthylène, tandis que celle de NRT2.6 semble partiellement indépendante. Ainsi, SA187 est identifié comme un partenaire microbien multifonctionnel, capable d’améliorer les performances des plantes en conditions de stress nutritionnel et climatique. Ces résultats apportent de nouvelles connaissances mécanistiques sur les interactions plante–microbe et soulignent le potentiel des approches microbiennes pour maintenir la productivité des cultures dans une agriculture durable, à faibles intrants et résiliente face au changement climatique.