ABIDJAN UFR Sciences Des Structures De La Matière Et Technologie (SSMT)
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CENTRE INTERNATIONAL D’ETUDES SUPERIEURES EN SCIENCES AGRONOMIQUES (Montpellier SupAgro) ECOLE DOCTORALE Systèmes Intégrés en Biologie, Agronomie, Géosciences, Hydrosciences, Environnement (SIBAGHE) En co-tutelle avec UNIVERSITE DE COCODY- ABIDJAN UFR Sciences des Structures de la Matière et Technologie (SSMT) DOCTORAT Discipline : Ecosystèmes Atolé Brice Bienvenu KEDI FONCTIONNEMENTFONCTIONNEMENT DES DES PHOSPHATASES PHOSPHATASES DANS LES DANS SOLS LES TROPICAUX SOLS TROPICAUX : INFLUENCE : DEINFLUENCE LA COMPOSITION DE LAORGANO COMPOSITION-MINERALE SUR ORGANO L’EXPRESSION-MINERALE DE L’ACTIVITE SUR L’EXPRESSION DEE NZYMATIQUEL’ACTIVITE ENZYMATIQUE Thèse dirigée par Siobhán STAUNTON, Hervé QUIQUAMPOIX et Joseph SEI Soutenue le 20 Décembre 2011 Membres du jury : Maria RAO Professeur, Université Napoli, Italie Rapporteur Christian MOUGIN Directeur de Recherche, INRA Rapporteur, Président du jury Isabelle BERTRAND Chargé de Recherche, INRA Examinateur Roger FRUTOS Directeur de Recherche, CIRAD Examinateur Hervé QUIQUAMPOIX Directeur de Recherche, INRA Invité, co-directeur de thèse Joseph SEI Professeur, Université Cocody, Côte d’Ivoire Co- directeur de thèse Siobhán STAUNTON Directeur de Recherche, INRA Directrice de thèse REMERCIEMENTS Je veux commencer par remercier le ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique de Côte d’Ivoire pour le financement de la bourse de ma thèse. Cette thèse s’est réalisée sous la direction de Siobhán STAUNTON, Directeur de Recherche à l’INRA (Montpellier), Hervé QUIQUAMPOIX, Directeur de Recherche à l’INRA (Montpellier) et Joseph SEI, Professeur à l’Université de Cocody (Côte d’Ivoire). Je vous remercie infiniment pour m’avoir initié à la recherche. Votre grande disponibilité, vos conseils scientifiques pertinents, la qualité de votre encadrement et vos grandes qualités humaines m’ont été d’une aide précieuse tout au long de cette belle aventure. Je voudrai particulièrement dire merci à Siobhán STAUNTON pour avoir facilité l’obtention de ma bourse de thèse et pour tout son soutien tout au long de cette thèse. Je remercie Maria RAO, Professeur à l’Université de Napoli (Italie) et Christian Mougin, Directeur de Recherche à l’INRA d’avoir accepté d’être Rapporteur de cette thèse. Je voudrai aussi être reconnaissant envers Isabelle BERTRAND, Chargé de Recherche à l’INRA et Roger FRUTOS, Directeur de Recherche au CIRAD d’avoir bien voulu juger ce travail et participer au jury de cette thèse. Pour la partie technique des travaux de ma thèse, je tiens à remercier Josiane Abadie, technicienne de recherche à l’INRA (Montpellier) qui m’a été d’une aide très précieuse, surtout dans le démarrage de mes expérimentations. Je remercie également Gabrielle DAUDIN, technicienne de recherche à l’INRA (Montpellier) qui s’est investie dans la deuxième partie des travaux de cette thèse et qui a aussi été d’une aide précieuse. Merci a vous deux pour les instants de partage de chocolats et pour les encouragements quand j’en avais besoin. Je voudrai aussi remercier Francois-Xavier Sauvage, Ingénieur d’étude à l’INRA (Montpellier) pour son aide et sa disponibilité dans la partie protéomique de cette thèse. Pour la partie statistique, Je suis reconnaissant envers Philippe Delporte, chercheur au CIRAD (Montpellier) et Benoît CLOUTIER-HURTEAU, post- doctorant CIRAD pour leurs conseils et aide précieuse en traitements statistiques. Les travaux de recherche ont été réalisés au sein de l’UMR Eco& Sols de Montpellier, je voudrai dire merci à son directeur, Jean-Luc CHOTTE pour m’avoir accueilli et financé ma participation à deux conférences scientifiques en Allemagne. Je veux dire merci à chaque membre du personnel administratif et technique et à tous les non permanents de cette UMR pour la bonne qualité de nos relations, pour leur sympathie et leur solidarité pendant les durs moments qu’ont traversés tous les Ivoiriens en 2011. Ils ont tous contribué largement à la réussite de cette thèse. Merci particulièrement à Farid Meddaci, Corinne Allègre, Michelle Tigny, Joëlle Toucet, Didier Brunet, Catherine Pernot, Didier Arnal, Jean Louis Aznar, Gérard Souche, Manon Villeneuve et Elvire Legname pour leur aide parfois ponctuelle. Pendant ces années j’ai eu la chance de faire la connaissance de personnes de diverses origines avec qui j’ai pu échanger. Merci à tous les stagiaires, doctorants et post-doctorants que j’ai côtoyé et avec qui j’ai passé de bons moments. Merci à Usman, Xiaoyan, Elodie, Marek, Rim, Zeeshan, Patrice, Adnane, Egidio, Edouardo, Nicolas… Un spécial merci à mon épouse Satchait Gisèle pour son soutien moral et spirituel très précieux tout au long de cette thèse. Merci pour ton sacrifice et ta patience pour ces trois longues années de séparation physique. Cette thèse vient récompenser aussi tes efforts et ta compréhension. A mon premier né Joël Yvan, né en plein milieu de ma thèse à près de 6000 km de moi (A Abidjan) et qui a été privé dans les premiers instants de la présence de son père, je t’aime et promets de rattraper tout le temps perdu loin de toi. Grand merci à mes frères et sœurs pour le soutien moral et l’amour manifesté. Merci surtout à mes deux aînés Richmond KEDI et Roland Lebon KEDY qui n’ont pas hésité un seul instant à m’accorder leur soutien financier et moral dès les premiers moments de mon séjour à Montpellier quand j’en avais besoin. Merci à Mon père et ma mère pour m’avoir accompagné de leur bénédiction et leur prière pour la réalisation de ce rêve tant désiré. Merci à tous mes amis étudiants et compatriotes à Montpellier, qui pendant les week-ends me permettaient de ne pas me sentir trop seul et pour les bons moments passés ensemble. Notre groupe, le « VillageIvoir » mérite de continuer à exister pour servir à nouer des liens entre étudiants de la diaspora Ivoirienne. Merci à Privat, Sabine, Bio, Amin, Jean Didier, Doudjo, Momo, Clémentine, Koné de Narbonne, Moctar etc. Je tiens à remercier toute la communauté de l’Eglise du Tabernacle de Montpellier et son pasteur pour avoir été une seconde famille pour moi ici à Montpellier et pour toutes les joies que nous avons ensemble partagé. Enfin, que toute la gloire revienne au Seigneur qui a été du début à la fin de toute chose dans la réalisation de cette thèse. RESUME La prédiction de l’activité des phosphatases fongiques dans l’amélioration de la nutrition phosphatée doit prendre en compte les facteurs qui influencent leur fonctionnement dans les sols. L’objectif de cette thèse a été d’étudier divers facteurs qui pouvaient influencer l’efficacité des phosphatases de champignons ectomycorhiziens dans les sols. L’adsorption et l’activité à l’état adsorbé des phosphatases de Suillus collinitus et de Hebeloma cylindrosporum ont été étudiées avec plusieurs fractions de différents sols tropicaux. La persistance de l’activité de ces enzymes immobilisées sur les sols a également été étudiée. Ces phosphatases ont montré une diversité d’affinité avec les colloïdes des sols, liée surtout à leur origine et leurs caractéristiques. En outre, aucune relation n’a été établie entre l’adsorption et l’activité catalytique résultante, car il n’y avait généralement pas de perte d’activité à l’état adsorbé. L’une des enzymes qui à montré une dégradation rapide en solution suivant le temps d’incubation, a été protégée par les sols ferrallitiques mais pas par les vertisols. Des essais de purification et de caractérisation ont été faits sur ces échantillons de phosphatases fongiques. Les fractions de phosphatases de S. collinitus purifiées et retenues sur une colonne hydrophobe de chromatographie ont montré une activité en contact avec des argiles fortement supérieure à celle en solution. L’hypothèse d’une dimérisation produite à la surface des argiles a été avancée pour expliquer l’amplification inattendue d’activité catalytique à l’état adsorbé des fractions purifiées. Mots clés : adsorption, phosphatases, champignons ectomycorhiziens, Suillus collinitus, Hebeloma cylindrosporum, sols tropicaux, sols ferrallitiques, vertisols. SUMMARY The role of catalytic activity of fungal phosphatases in the improvement of the phosphorus nutrition cannot be reliably predicted without taking into account the factors which influence their behaviour in the soil. The objective of this thesis was to study various factors which could influence the effectiveness of ectomycorrhizal fungal phosphatases in soils. Adsorption and the activity in the adsorbed state of phosphatases produced by Suillus collinitus and Hebeloma cylindrosporum were studied in contact with several fractions of various tropical soils. The persistence of the activity of these enzymes immobilized on the soils was also studied. These phosphatases showed a diversity of affinity for soil colloids, due to their origin and their characteristics. Moreover, no relation was found between adsorption and the resulting catalytic activity; there was generally no loss of activity in an adsorbed state. One of the enzymes which underwent rapid degradation in solution was protected by the presence of ferrallitic soils but not by the vertisols. These fungic phosphatase samples were purified and partially characterized. The fractions of S. collinitus phosphatases retained on hydrophobic chromatography column showed enhanced activity in contact with mineral clays with respect to solution. The hypothesis of dimerisation on the clay surfaces was advanced to explain the unexpected enhancement of catalytic activity in an adsorbed state of the purified fractions. Key words: adsorption, phosphatases, ectomycorhizal