CHAPITRE 1 : REVUE DE LITTÉRATURE

Table des matières

Le phosphore joue un rôle essentiel dans le transfert d’énergie nécessaire à la croissance et l’amélioration de la productivité des plantes. C’est un élément indispensable et irremplaçable pour les besoins vitaux des plantes. Dans les sols, son contenu varie de 200 à 5000 ppm soit 0,02 à 0,5% pour une moyenne de 600 ppm (Lindsay, 1979). Le phosphore constitue le 2è élément en importance pour la nutrition végétale. Cependant, la majorité des sols cultivables en sont pauvres. Pour améliorer la production des plantes, on apporte le P sous forme d’engrais soluble. Cependant, l’enrichissement en P du sol suite à des applications de fertilisants dépend des caractéristiques chimiques et de la nature pédologique du sol. En effet, la plus grande partie du phosphore ajouté sous forme soluble est soit adsorbé par le calcium présent sur le complexe d’échange, soit précipité par les formes libres de fer ou d’aluminium qui se retrouvent en quantités importantes dans les sols 0,2 à 0,7 % soit plusieurs tonnes par hectares (Giroux, 2002).

La capacité des sols à fixer le phosphore, est influencée par leurs contenus en aluminium libre, ce qui explique les différentes réactions, des engrais phosphatés appliqués qui deviennent moins disponibles aux plantes (Camara et al., 1987). Ces réactions varient selon la nature et le contenu en oxydes d’aluminium, le plus de fixation sous forme d’Al-P étant observé dans les sols acides, faisant apparaître des niveaux d’application, du phosphore, variables pour enrichir les sols (Vezina et al., 2000; Zhang et al., 1995). La teneur initiale d’un sol en P est un autre facteur très important à considérer lors de la fertilisation. En effet, plus la teneur en P d’un sol est élevée, plus la dose de P nécessaire au maintien de la fertilité est élevée (Webb et al., 1992). En plus, les cultures ne prélevant pas toutes les mêmes quantités de P, l’évolution de la teneur en P des sols va aussi dépendre des systèmes culturaux.

Selon Tisdale et al. (1985), les phosphates précipités par le fer et l’aluminium sont transformés en minéraux très stables: strengite et variscite, tandis qu’avec le calcium, les phosphates vont évoluer, au cours du temps, vers des formes de plus en plus stables pour donner les phosphates octocalciques puis les phosphates di ou tricalciques et les apatites (hydroxyapathite et fluoroapathite). Ce phénomène appelé rétroversion des phosphates est à l’origine de dépôts importants de phosphates naturels de plus en plus exploités et utilisés comme fertilisant. Cependant, la mise en disponibilité du P des phosphates naturels dépend de plusieurs facteurs dont la réactivité da la roche.

En effet, les réactions et les transformations biologiques des phosphates naturels dans les sols sont très complexes. Afin de mieux cerner les phénomènes mis en cause dans ce

travail, les sujets qui seront abordés dans les différents chapitres, tel le phosphate naturel de Tilemsi (PNT) et ses caractéristiques, la dissolution du PNT, les microorganismes dissolvant le PNT, et l’utilisation d’inoculant biologique, seront introduits dans cette partie.

Les phosphates de la vallée du Tilemsi sont connus depuis les années 1930, mais ces phosphates n’ont pas été exploités pour plusieurs raisons, dont les différences d’appréciations sur leur qualité (SONAREM, 1988).

En 1968-1969, la société Klokner a fait l’étude d’un traitement classique du phosphate naturel de Tilemsi et ses conclusions furent défavorables, principalement à cause des oxydes de fer et d’aluminium contenus dans le phosphate (SONAREM, 1988).

Cependant, la SONAREM a continué à produire entre 1960 et 1970 des petites quantités de phosphate naturel broyé pour des besoins de tests agronomiques. Suites aux résultats encourageants enregistrés, la production du phosphate naturel de Tilemsi (PNT) a été entreprise dès 1976. Le gisement en exploitation est celui de Tamaguilelt, plateau résiduel situé dans la vallée du Tilemsi dans le nord du Mali, à quelques 120 km de Bourem (Pieri et al., 1980). Ses coordonnées géographiques sont 0o15’ de longitude Est et 17o38’ de latitude nord.

Les sables phosphatés se rencontrent dans les formations sédimentaires d’âge éocène moyen. Ils se présentent en deux couches : une couche à faciès fin argileux, de couleur jaune et une couche à faciès grossier, de couleur gris noir. L’épaisseur maximum des deux couches est de 2,5 mètres. Le minéral principal des sables est constitué par l’apatite. La teneur moyenne des couches exploitées est de l’ordre de 30% de P2O5. Les réserves sont estimées entre 20 millions de tonnes dont 2 à 5 millions, situés sur les bordures du plateau, sont exploitables à ciel ouvert.

L’usine du mali produisait 3 000 tonnes de PNT/an sur une capacité d’environ 36 000 tonnes /an. Le PNT est riche en phosphore (25 à 30%), en calcium (42%) et contient également 8.1% d’oxydes de fer et d’aluminium (Jenny, 1973). La teneur en phosphore (P) du PNT, varie en fonction de la composition granulométrique. Truong et al. (1978) suite à leurs travaux visant à caractériser et à classer les phosphates naturels tricalciques d’Afrique de l’ouest, ont annoncé que le PNT présentait des caractéristiques chimiques et minéralogiques qui le classe théoriquement parmi les meilleurs phosphates naturels de l’Afrique.

En effet, Le PNT est le seul à avoir une solubilité dans l’acide formique supérieure à la limite de 55%, retenue par la Commission Européenne pour l’emploi direct des phosphates en agriculture. Cependant, dans la pratique, il s’est révélé moins efficace dans beaucoup de sols agricoles du Mali, principalement dans les sols sous culture de blé irrigué, principale culture sèche de la région de Tombouctou au nord du Mali. La difficulté qu’ont les paysans à épandre le PNT (a cause du vent et de l’état poudreux du PNT moulu) et son manque d’efficacité dans certains sols ont provoqué une sous utilisation du PNT comme engrais, entraînant ainsi une chute de sa production et même, une fermeture temporaire de l’usine de production.

Dans les sols agricoles, la dissolution des phosphates inorganiques est étroitement liée à l’activité des microorganismes du sol (Tardieux-Roche, 1966a et 1966b; Richardson, 2001). En effet, on trouve dans les sols un nombre important de microorganismes du sol, incluant des bactéries, des champignons et des algues (Berthelin et al., 1991; Goldstein, 1986; Kim et al., 1997; Oehl et al., 2001; Sundara et al., 2002). Bien que ces microorganismes soient généralement liés à la surface des particules de sol, c’est surtout au niveau de la rhizosphère que leur activité est la plus élevée (Andrade et al., 1998; Kluepfel, 1993; Marschner et al., 1997). En effet, au niveau de la rhizosphère, les exudats racinaires, tels que les acides organiques, constituent d’excellentes sources d’éléments nutritifs pouvant supporter la croissance des microorganismes, ce qui explique leur densité plus forte au niveau du sol rhizosphérique que dans le sol non rhizosphérique (Hinsinger, 2001; Singh et Amberger, 1998). Cependant, il faut noter que la population et la distribution des microorganismes solubilisant le phosphore au sein de la microflore totale, varient d’un à l’autre (Chabot, et al., 1993; Zoysa, et al., 1998). Le nombre de bactéries et de champignons dissolvant les phosphates varie de 0.5%-0.1% (Kucey, 1989) à 26%-39% (Sperber, 1958) de la microflore totale, et il existe une grande corrélation entre le nombre de champignons totaux et solubilisant les phosphates et la teneur en phosphate total du sol. Les champignons solubilisent plus efficacement les phosphates que les bactéries, en plus, une grande partie des champignons conservent cette propriété tandis que la majorité des bactéries la perdent après plusieurs repiquages successifs (Kucey et al, 1989).

Plusieurs chercheurs ont associé la solubilisation des phosphates à une baisse du pH du milieu (Hedley et al., 1990; Hinsinger, 2001). En effet, certaines souches bactériennes chimioautrophes tirent leur énergie de croissance de l'oxydation de certains éléments chimiques avec production d'acides (Pelmont, 1993; Swaby et Fedel, 1973).

C'est ainsi les souches thiooxydantes sont capables de produire de l’acide sulfurique par oxydation du soufre élémentaire et de certains sulfures présents dans les sols (Germida et Jansen, 1993; Wainwright et al., 1984). De même, le genre Nitrosomonas peut produire de l’acide nitrique par oxydation de l’ammonium présent dans les sols (Reyes et al., 1999b). Les acides ainsi produits vont faire baisser le pH du milieu et ainsi dissoudre les phosphates naturels, réalisant en quelque sorte une fabrication biologique du superphosphate (Narsian et Patel, 2000). La quantité d'acide produite par l'oxydation microbiologique et la baisse de pH varient en fonction du genre et de l'espèce microbienne considérée. Ainsi, Martinez-Cruz et al. (1990), ont indiqué l'existence de trois niveaux de pH pour une même souche d' Aspergillus niger . Chaque niveau correspond à la dissolution d'un phosphate inorganique. Ainsi, nous avons une dissolution du phosphate de fer à un pH inférieur à 2,1 suivi du phosphate d'aluminium à pH 3 et enfin le phosphate de calcium est dissout à pH 4.8. De plus, une autre méthode de dissolution par acidification faisant suite à une extrusion d’ions H+ lors de l’assimilation de l’ammonium a été décrite (Bolan et al., 1997).

Les travaux de Illmer et Schinner (1992) ont montré que la dissolution des phosphates naturels n’est pas absolument liée à une baisse de pH. En effet, certains microorganismes libèrent dans leurs milieux des acides organiques capables d’extraire le phosphore dit ‘assimilable’ en séquestrant les cations métalliques intervenant dans l’adsorption du phosphore (Milagres et al., 1999; Sayer et al., 1995; Vasquez et al., 2000) et en libérant le phosphore lié aux argiles et aux oxydes de fer et d’aluminium (Violante et al., 1996). Goldstein (1986), a montré que l’acidification de l’espace péri plasmique par oxydation directe du glucose en acide gluconique, est le processus majeur utilisé par les bactéries Gram négatives pendant la dissolution des phosphates minéraux. Le pouvoir chélateur d'un acide organique donné par rapport à un métal donné, varie avec le pH. Par exemple Cline et al. (1982) ont montré que l'acide citrique chélate préférentiellement le fer à pH 6,0 alors qu'à un pH au-dessus de 6.0, apparaît une compétition entre le calcium et le fer. De même, l'acidification artificielle du milieu de culture par ajout d'acide minéral industriel, a provoqué une dissolution inférieure à celle obtenue en utilisant les microorganismes, ce qui suggère que les acides organiques sont plus efficaces dans la dissolution des phosphates inorganiques que les acides minéraux et permettent par conséquent une meilleure nutrition phosphatée des plantes à partir des phosphates inorganiques. Les acides organiques produits au niveau de la rhizosphère, le sont essentiellement par les microorganismes rhizosphériques et les racines de certaines plantes. Ainsi, tous les facteurs agissant sur les microorganismes rhizosphériques occasionnent des variations de la solubilisation des phosphates inorganiques.

Pour que le phosphate naturel puisse servir de source de phosphore et optimiser la croissance des plantes, il faut que ses conditions d’utilisation en application directe, ou sous forme acidulée, favorisent sa dissolution (Bationo et al., 1998; Toro et al., 1998). Ces conditions sont celles qui stimulent l'activité microbienne (Germida et Jansen, 1993). Elles relèvent à la fois du sol et des facteurs extérieurs au sol et sont de trois ordres: physiques, chimiques et biologique (Morel, 1996).

La solubilité de la roche phosphatée est la propriété donnant le plus d’information sur son efficacité agronomique. Elle dépend en grande partie de la composition chimique et minéralogique de la roche considérée. Chien (1977) suite à des travaux sur la solubilité des roches phosphatées a annoncé que, de façon générale, la solubilité croît avec l’augmentation des structures de substitutions du carbonate pour le phosphore dans la structure de la roche phosphatée. Par la suite, plusieurs travaux ont montré que la solubilité des roches phosphatées corrèle bien avec la réponse des cultures. Ainsi, Engelstad et al. (1974) ont rapporté une variation du rendement du riz flottant en fonction de la solubilité de la roche phosphatée dans l’acide citrique. De même, Truong et al. (1978) comparant des phosphates de solubilité différentes provenant d’Anecho au Togo, de Kodjari au Burkina Faso, de Tahoua au Niger, du Tilemsi au Mali et de Matam au Sénégal; ont trouvé que seuls les phosphates de Tahoua et de Tilemsi sont souhaitables pour une application directe. Ces deux phosphates ont une solubilité dans l’acide citrique variant de 3.2 à 5% (la solubilité moyenne).

La texture et la structure du sol agissent sur l'activité microbienne soit directement, soit indirectement. Ainsi, dans un sol sableux suffisamment humide, nous avons une propagation rapide de l'activité microbienne. Tandis que dans un sol argileux, l'argile forme avec les substances organiques des complexes organo-minéraux dans lesquels ces substances deviennent moins accessibles aux microorganismes entraînant un ralentissement de l'activité microbienne dans ces sols (Morel, 1996). De même, la qualité structurale du sol oriente la nature et l'intensité de la vie microbienne (Morel, 1996). En plus, l'activité microbienne est étroitement corrélée à la quantité d'eau présente dans le sol (Bationo et Mokwunye, 1991; Ssali et Gupta, 1990). Cette activité croît avec la teneur en eau, avec un maximum se situant au voisinage de 60%, les bactéries étant plus sensibles aux variations de l'humidité du sol que les champignons (Morel, 1996). En plus, pour chaque espèce microbienne existe un seuil de température au-dessous duquel son activité est nulle. Ainsi, la plupart des bactéries et actinomycètes ont un optimum d'activité entre 25 et 40oC, tandis que pour les champignons l'optimum se situe aux environs de 26oC. Eu égard à ce qui précède, nous pouvons dire que les facteurs physiques occupent une place importante dans l'intensité de développement des microorganismes du sol. Cependant, Morel (1996), a montré que l'activité microbienne d'une saison donnée est principalement orientée par la combinaison humidité et température du sol.

Chaque espèce microbienne a des limites propres de pH entre lesquelles elle est active. Un pH du sol et principalement de la rhizosphère relativement faible favorise l'activité des microorganismes dissolvant les phosphates inorganiques (Hedley, 1990). Ainsi, Engelstad et al. (1974), ont montré, suite à une expérience aux champs, que le pH du sol a un faible effet sur la réponse du riz au superphosphate triple; cependant, l’efficacité des phosphates naturels dépend du pH. Au pH 4.6 le riz flottant répond bien à l’application du phosphate naturel, le degré de réponse dépend de la réactivité de la roche phosphatée. A pH 8.0, cependant, tous les phosphates naturels sont inefficaces et n’améliorent pas la production du riz plus que le contrôle. Le contenu en calcium du sol joue un rôle important dans la dissolution des phosphates inorganiques.

Doumbia et al. (1993) ainsi que Toro et al. (1998) ont montré que la stimulation de l'activité de ces microorganismes entraîne une diminution du calcium échangeables du sol et favorise la dissolution des phosphates naturels. De même Kanabo et Gilkes (1988), ont indiqué que dans les sols sablonneux à CEC faible, ne fournissant pas de réservoir d’accumulation pour le calcium libéré, il y a ralentissement de la solubilisation des phosphates naturels avec pour conséquence baisse de la production agricole. En plus du contenu en calcium, l’état d’aération du sol a été reconnu comme facteur important de la dissolution des phosphates inorganiques. La nature de la flore microbienne dépend de

l’état d'aération du sol qui détermine le pouvoir d'oxydoréduction de la portion de sol considérée. Ainsi, selon Morel (1996), un sol bien aéré favorise l'activité des microorganismes aérobies qui tirent leur énergie de l'oxydation des substances organiques mortes avec comme accepteur d'électrons l'oxygène. En plus, les microorganismes du sol requièrent pour leur croissance un ensemble d'éléments chimiques, classés en macroéléments (C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg) et en micro-éléments (Cu, Zn, Mn, Mo, V...). Ainsi, la déficience d'un ou de plusieurs de ces éléments peut inhiber la dissolution des phosphates naturels en agissant négativement sur l'activité des microorganismes (Morel, 1996). De même, la méthode de placement et le temps d’application du phosphate, ainsi que, le chaulage des sols acides affectent énormément la dissolution des phosphates naturels (N’Diaye et al., 1991; Zawartka et al., 1999).

Le mode de placement, le temps d’application des phosphates naturels, ainsi que le chaulage des sols, peuvent agir sur l’efficacité relative des engrais naturels. Chien et al. (1990), dans une étude faite en serre, ont trouvé que la réponse du riz flottant à l’application du superphosphate triple n’était pas influencée par la méthode de placement. Cependant, selon Chien et Menon (1995), l’efficacité de la roche phosphatée de la Caroline du Nord est fortement influencée par la méthode de placement. De même, des travaux similaires effectués au Mali ont montré que le phosphate naturel de Tilemsi est plus efficace appliqué en bande qu’incorporer en profondeur.

Le chaulage est une pratique très souvent utilisée pour augmenter le pH des sols et baisser la toxicité de l’aluminium. Il permet par son action, de rehausser le niveau de production des cultures. Cependant, Hammond et al. (1986), ont montré qu’à cause de la libération de calcium lors de la solubilisation des phosphates naturels, les sols contenant une grande quantité de calcium peuvent diminuer la vitesse de dissolution de ces phosphates. Au contraire, Khasawneh et Doll (1978), comparant les effets du CaCO3 et du SrCo3 sur l’efficacité agronomique du phosphate naturel de la Caroline du Nord ont trouvé que le SrCO3 diminue le rendement des cultures plus que le CaCO3 au même pH après chaulage. Ceci indique que le niveau de chaulage doit être choisit avec prudence afin d’éviter son effet négatif sur la dissolution de la roche phosphatée dans les sols acides.

L'utilisation des phosphates naturels dépend des espèces et plus particulièrement des cultivars utilisés. Flash et al. (1987) ont montré que les plantes de sorgho mobilisent plus efficacement les phosphates naturels que les plantes de maïs. Chien et Menon (1995), étudiant l’effet de différentes plantes sur la solubilisation des phosphates inorganiques, ont découvert que certaines plantes favorisent la solubilisation des phosphates naturels par une forte absorption du calcium. Kpomblekou et Tabatabaï (1994), ont montré que les acides organiques à faibles poids moléculaire peuvent accroître la concentration du phosphore dans le sol par des mécanismes de complexion et d’échange. Selon Bationo et al. (1998), les plantes peuvent stimuler la dissolution des phosphates à travers une acidification de la rhizosphère. Chien et al. (1990) quant à eux, ont montré que l'efficacité agronomique des phosphates naturels est plus élevé chez les plantes pérennes que chez les plantes à cycle végétatif relativement court comparativement au phosphate super triple. Certaines plantes libèrent dans la rhizosphère des acides organiques capables de mobiliser le P des sources pauvres (Richardson, 2001).

La source de carbone et d’azote et le rapport Carbone/Azote (C/N) peuvent, dans certaines conditions, altérer la dissolution des phosphates naturels (Asea et al., 1988; Cunningham et Kuiack, 1992). Selon Boiffin et Sebillotte (1977), l’incorporation dans le sol de résidus à rapport C/N très élevé peut entraîner des carences phosphatées chez les plantes en agissant sur la croissance des microorganismes du sol qui constituent la clé de l’amélioration de l’efficacité des phosphates naturels. Ainsi, le rôle de plus en plus important joué par les microorganismes dans l’agriculture, a entraîné leurs isolement dans plusieurs régions du globe (Johri et al., 1999; Nautiyal, 1999).

Les microorganismes de la rhizosphère sont régulièrement isolés par épuisement sur gélose, avec comme milieu de base le milieu PVK (Pivovskaya, 1948). Dans le but d’isoler des microorganismes dissolvant les phosphates inorganiques, plusieurs sources de phosphore ont été utilisées. Ainsi, le test d’efficacité relative des isolats permet de sélectionner les microorganismes les plus efficaces. Ce test consiste à sélectionner des microorganismes capables de produire des zones claires autour des colonies. Ces zones claires sont dues à la production d’acides organiques dans le milieu entourant les colonies en question (Asea et al., 1988; Halvorson et al., 1990). Ainsi, plusieurs bactéries et champignons isolés, ont montré la capacité de solubiliser les phosphates naturels (Johri et al., 1999; Illmer et al., 1994). Parmi les genres les plus souvent isolés se retrouvent l’ Aspergillus , Penicillium (Fenice et al., 2000; Martinez-Cruz et al., 1990; Reddy et al., 2002), Pseudomonas (Chabot et al., 1993; Illmer et Schinner, 1992), Bacillus , Streptomyces et Rhizobium (Arora et Gaur, 1978; Banick et Dey, 1983; Halder et Chakrabartty, 1993). Malgré l’obtention de bons résultats par cette méthode, d’autres chercheurs ont montré que, plusieurs microorganismes incapables de produire des zones claires autours de leurs colonies, peuvent solubiliser les phosphates inorganiques en milieu liquide (Gupta et al., 1994; Nautiyal, 1999). La composition des milieux de culture a ainsi été mise en cause. Ainsi, il est devenu nécessaire, non seulement, de distinguer les éléments qui sont essentiels à la solubilisation des phosphates de ceux qui ne le sont pas, mais aussi, de déterminer à quelles concentrations de ces éléments, la solubilisation est maximale. Suite à de telles investigations, Nautiyal (1999) a observé que le glucose et le Ca3(PO4)2 sont des composantes essentielles du milieu de culture, alors que l’extrait de levure et le sulfate d’ammonium ((NH4)2SO4) ne le sont pas. En effet, il a montré que l’augmentation de la concentration de l’extrait de levure à un niveau supérieur à 0.5g/l, entraîne une diminution de la solubilisation des phosphates, tandis que, la vitesse de solubilisation croît avec l’augmentation de la concentration du glucose dans le milieu. Il a aussi montré que la solubilisation des phosphates est plus importante lorsqu’on utilise le sulfate d’ammonium à une concentration de 0.1g/l au lieu de 0.5g/l. Tandis qu’une augmentation de la concentration du sulfate de magnésium (MgSO4) de 0.1g/l à 0.25g/l augmente la solubilisation des phosphates. Suite à ces différentes observations, Nautiyal (1999), a mis au point un milieu de culture très efficace pour étudier la solubilisation des phosphates naturels. Ce milieu est connu sous le nom de National Botanical Research Institutes’s growth medium (NBRIP). L’efficacité du milieu NBRIP, en ce qui concerne l’isolement et l’étude de la solubilisation des phosphates par les microorganismes de la rhizosphère, a été confirmée par Johri et al. (1999). L’analyse des résultats des travaux effectués sur ce sujet, montrent que les champignons constituent l’essentiel des microorganismes dissolvant les phosphates naturels dans les sols (Narsian et al, 2000; Leggett et al., 2001). Cependant, certaines bactéries du sol peuvent aussi solubiliser les phosphates inorganiques. Ainsi, en vue d’augmenter la production des cultures ont plusieurs essais d’inoculation ont eu lieu en serre ou aux champs.

Les travaux de plusieurs chercheurs ont montré que, les microorganismes dissolvant le phosphore et améliorant la croissance des plantes constituent deux groupes, ceux qui vivent à l’état libre non loin des racines et souvent même sur la racine sans y être liés et ceux qui vivent en symbiose avec les plantes (Gerretsen, 1948; Frommel et al., 1991; Leggett et al., 2001). Les microorganismes symbiotiques ont été largement étudiés et utilisés pour augmenter la production de plusieurs cultures (Frey-Klett et al., 1999; Chabot, 1996; Toro, 1996)

En effet, plusieurs expériences réalisées en serres et aux champs, ont montré une forte croissance et une augmentation intéressante de la production des plantes inoculées avec les microorganismes solubilisant le phosphore. Ainsi, Kucey et Leggett (1989) ont réussi à augmenter de façon significative le rendement et l’absorption du phosphore du blé en l’inoculant avec Penicillium bilaji. De même, Domey et Lippman (1989) en inoculant le blé cultivé en serre avec des bactéries solubilisant le phosphore, ont augmenté de 8% le rendement de la partie aérienne et de 17 à 57% l’assimilation du phosphore. Chabot (1993), suite à une expérience aux champs avec ses isolats d’ Enterobacter et Pseudomonas a obtenus, après 60 jours de croissance, des augmentations significatives (7 à 9%) de l’élongation des plants de maïs. Cependant, seul un isolat d’ Enterobacter a pu provoquer une augmentation de la matière fraîche foliaire (23%) du maïs après 108 jours de croissance. Ces résultats ont été confirmés par Wang et al. (1995) qui en plus a montré que la biomasse sèche et l’absorption d’éléments nutritifs deviennent plus importantes dans un sol sablonneux. De plus, l’inoculation du blé avec différentes combinaisons de bactéries avec en présence de phosphates naturels, a stimulé l’activité de la nitrogénase et favorisé la fixation de l’azote atmosphérique et la solubilisation des phosphates naturels (El-Demerdash, 1992; Rojas et al., 2001; Saleh et al., 1998; El-Sawy et al., 1998). Cependant, Toro et al. (1996), en introduisant des graines de haricot inoculées avec des bactéries solubilisant les phosphates de calcium, de fer et d’aluminium plus des bactéries minéralisant les phytates dans un sol contenant Glomus mosseae n’a pu obtenir aucun effet général. En plus, aucun effet n’a été obtenu avec les bactéries minéralisant les phytates seuls dans les conditions de l’expérience. Tout ceci indique une compatibilité fonctionnelle spécifique entre les composantes biotiques intégrées dans le système.

Les champignons mycorhiziens constituent une composante importante des microorganismes du sol (Kim et al., 1997; Zhu et al. 2001; Schreiner et al. 1997). Ils peuvent infecter les racines de certaines plantes et former des nodules ou mycorhizes (Mohammad et al., 1998; Ruotsalainen et al., 2002). Ces mycorhizes favorisent l’absorption des éléments nutritifs tels que le phosphore. Cette stimulation de l’absorption du phosphore des plantes hôtes se fait par plusieurs mécanismes dont : l’exploration physique du sol qui diminue la distance de diffusion des ions phosphates et augmente la surface d’absorption de ces ions, la solubilisation du phosphate minéral par les ectomycorhizes, le stockage du phosphore absorbé, le transfert du phosphore aux racines et, l’utilisation du phosphore dans la plante (Bolan, 1991 ; Gulden et Vessey, 2000 ; Vessey et Heisinger, 2001). Vu le prix élevé de l’inoculant mycorhizien et la prédominance des mycorhizes indigènes sur les mycorhizes introduites, l’utilisation des mycorhizes indigènes est un facteur important pour l’amélioration de la croissance et de l’absorption du phosphore par les plantes (Arihara et Karashawa, 2000).

En plus de la nutrition minérale, les mycorhizes stimulent la croissance et la productivité des plantes hôtes (Chen et al., 2002; Hodge, 2000 ; Villegas et Fortin, 2001; Omar, 1998 ;Vassilera et Azcon, 1998). Ainsi, en étudiant l’effet de cinq champignons mycorhiziens sur la croissance de 10 cultivars de blé sous l’influencé de trois régimes de nutrition phosphatée, Hetrick et al. (1996), ont montré l’existence d’une forte corrélation positive entre la biomasse et le pourcentage de colonisation des racines chez les cultivars qui répondent bien à la mycorhization et une corrélation négative entre la biomasse et le pourcentage de colonisation chez les cultivars qui répondent négativement ou pas du tout à la mycorhization. Ils ont aussi indiqué que l’ajout de P n’a pas influencé cette relation. Vosatka et Gryndler (1999), en inoculation la patate avec les champignons mycorhiziens à vésicules et arbuscules (MVA) ont provoqué une forte stimulation de sa vitesse de croissance par l’apport de phosphore.

Les mycorhizes colonisent les racines de plusieurs plantes. Cependant, vu qu’elles ont besoin des racines de ces plantes pour compléter leur cycle de vie, la culture de plantes capables d’être mycorhizées, favorise leur prolifération, tandis que, la culture des plantes dont les racines ne sont pas colonisées par les mycorhizes, entraîne une baisse de la colonisation racinaire, d’ou l’importance de l’ordre de succession des plantes cultivées sur le taux de mycorhization. Au cours d’expériences aux champs, effectuées deux années consécutives, la croissance et la production du maïs ont été significativement influencées par la culture précédente. En effet, il a été constaté que le maïs produit plus après la patate qu’après la canne à sucre (Arihara et Karashawa, 2000). La colonisation des plantes dépend également de plusieurs facteurs comme la quantité de phosphore et d’azote du sol (Chabot et al., 1998; Ruan et al., 2000; Ruotsalainen et al., 2002), le mode de gestion des culture (Alvey et al., 2001; Arihara et Karashawa, 2000; Grünzweig et al., 1999) ou la plante cultivée (Hetrick et al., 1996). Selon Aikio et al. (2002), les plantes mycorhizées apparaissent plus sensibles aux variations dans la concentration en élément nutritifs du sol que les plantes non mycorhizées. Jansa et al. (2002), étudiant l’effet du labour sur la diversité et la structure des champignons mycorhiziens ont découvert que, le labour a un effet significatif sur la sporulation de certaines espèces et que les ceux d’autres genres que Glomus , apparaissent en plus grand nombre dans les sols non labourés. Ils ont aussi trouvé que la structure des communautés de champignons mycorhiziens dans les sols est significativement affectée par le labour.

Plusieurs publications ont rapporté des interactions entre les microorganismes solubilisant le phosphore et les mycorhizes (Singh et Kapoor, 1999; Vonderwell et Eneback, 2000). En effet, les microorganismes de la rhizosphère sécrètent des composés capables d’augmenter la perméabilité de la membrane cellulaire (Perroto et al., 1994, Wyss et al., 1992). Ces composés, délassent la membrane cellulaire des racines et augmente la production d’exsudats stimulant, ainsi, la croissance et la pénétration du hyphe dans la racine (Bécard et al., 1992).

Les microorganismes rhizosphériques, appelés rhizobactéries favorisant la croissance des plantes (RFCP), sont capables de produire des substances phytohormonales, tels que les sidérophores et l’acide indole acétique (Nair et al., 1991; Siquiera et al., 1991) ayant des actions antagoniques contre les délétères et les champignons phytopathogènes et stimulant la résistance des mycorhizes aux maladies (Ehteshmul-haque et Ghaffar, 1993; Yao et al., 2002). Cette propriété est d’un intérêt particulier dans la rhizosphère (Beauchamp, 1992). En plus, des substances phytohormonales, certains microorganismes rhizosphériques produisent des vitamines comme la thiamine, l’acide nicotinique, l’acide pantothénique et autres, qui stimulent la croissance des plantes et des mycorhizes (Dommergues et al.,1999).

En dépit de quelques interactions négatives, observées en cas de déficience nutritive, les microorganismes dissolvant le P et les champignons mycorhiziens coexistent dans la rhizosphère des plantes développant à ce niveau des interactions ayant une signification particulière dans la productivité des cultures. Les mycorhizes en s’établissant, induisent la sécrétion d’exsudats racinaires qui peuvent affecter la croissance et l’activité des microorganismes du sol (Altomare et al., 1999; Singh et Kapoor, 1999). Ainsi, utilisant trois variétés de champignons mycorhiziens ( Glomus etunicatum, Glomus mosseae et Glomus gigaspora ), Schreiner et al. (1997) ont observé des différences importantes entre les groupes de bactéries Gram+ et Gram- en fonction du champignon qui colonise les racines du soya ( Glycine max L.). La plus forte production de hyphes externe a été observé avec Glomus mosseae, tandis qu’aucune différence significative n’a été observée avec les deux autres. G. etunicum a provoqué une stimulation des bactéries Gram+ et a, aussi, mieux amélioré la présence des Gram- que G. mosseae . En plus, à cause de leur connections avec les plantes, les mycorhizes peuvent servir de médiateurs dans les relations entre une plante et les microorganismes de la surface racinaire de la plante voisine (Dommergues et al., 1999).

Nous avons présenté au chapitre 1, les travaux et les techniques utilisés pour la mise au point d’un inoculant biologique. Ce chapitre montre que la sélection des microorganismes composant l’inoculant biologique et le développement de combinaisons spécifiques hôte espèces microbiennes avec une plus grande efficacité dans différentes conditions expérimentales permet d’améliorer l’effet positif produit par chaque groupe de microorganismes et améliorant ainsi la croissance des plantes dans les sols infertiles.

Nous présentons au chapitre 2, tous les matériels et toutes méthodes utilisés pour, non seulement isoler, caractériser et sélectionner les microorganismes qui solubilisent le plus le phosphate naturel de Tilemsi (MSP), mais aussi, étudier au champ, l’effet de ces MSP sur la croissance et la production du blé.

Le chapitre 3 présente et discute les résultats d’isolement des MSP et de caractérisation des MSP au laboraratoire. Ce chapitre étudie également l’impact de l’inoculation avec les MSP, sur la colonisation des racines du blé par les champignons mycorhiziens indigènes et introduites, la croissance et la production du blé irrigué du Mali.