Les bactéries du sol :
Les bactéries sont très abondantes dans les sols : 1 milliard d’individus par gramme de sol en
moyenne (2,5 t/ha en équivalent carbone !). Ce sont des organismes procaryotes* parmi les
plus petits vivant dans les sols avec m dans des conditions aérobiesune longueur de 1 à 2
(en présence d’oxygène) ou anaérobies ("sans" oxygène). Les bactéries du sol consomment
des molécules organiques en sécrétant des enzymes dans l’espace extracellulaire permettant
de les hydrolyser (découper) en molécules simples absorbables au travers de leur paroi et de
leur membrane plasmique. L’acquisition de ces ressources permet à la bactérie de croître
jusqu’à une taille suffisante pour se diviser, division qui produit alors deux bactéries
identiques. En général, les bactéries ont une croissance rapide. Mais cette vitesse de
croissance est vite ralentie en fonction des conditions de milieu (facteurs limitant) :
disponibilité en ressources nutritives, humidité du sol.
Diversité d’espèces et de fonctions
Dans les sols, il existe une diversité d’espèces de bactéries extrêmement forte de l’ordre d’1
million d’espèces par gramme de sol. Elles peuvent être classées de plusieurs manières : sur la
base de leurs caractéristiques (morphologie, métabolisme, ressources nutritives…), sur la base
de leur génome ou par grandes catégories de fonctions. Avec les champignons, les bactéries
du sol sont considérées comme les ingénieurs chimiques du sol. Elles réalisent un très grand
nombre de fonctions impliquées par exemple dans la minéralisation des matières organiques,
le cycle de l’azote, la disponibilité du phosphore ou encore la dégradation de molécules
phytosanitaires. Par ailleurs, elles peuvent être impliquées dans la régulation de la croissance
racinaire (bactéries PGPR).
Exemples de groupes fonctionnels impliqués dans la dégradation des matières organiques :
- Les bactéries cellulolytiques : elles dégradent la cellulose. C'est le groupe le plus important
dans la dynamique de la matière organique, car elles décomposent la cellulose, molécule
structurelle la plus répandue chez les végétaux.
- Les bactéries pectinolytiques : elles dégradent la pectine et ses dérivés. Les bactéries les
plus abondantes sont du genre Arthrobacter. Exemples de groupes fonctionnels impliqués
dans le cycle de l’azote (source : Supagro Montpellier) :
- Les bactéries ammonifiantes : elles décomposent les matières organiques azotées en
ammoniac ou en ions ammonium.
- Les bactéries nitrifiantes : elles permettent l’oxydation de l'ammoniac en nitrate.
- Les bactéries fixatrices d'azote : elles captent l'azote atmosphérique (N2) et le transforment
en composés utilisables par les plantes (ammoniac). Ce sont notamment les bactéries
symbiotiques localisées dans la rhizosphère des plantes cultivées (rhizobium chez les
légumineuses).
Les communautés microbiennes, et notamment bactériennes jouent un rôle dans le maintien
de l’état structural du sol. En effet, la sécrétion de mucilages (composés de glucides et de
protéines) par les bactéries permet de stabiliser les microagrégats dans le sol grâce à leur
propriété collante et le développement des hyphes de champignons permet de stabiliser les
macro-agrégats. Ce qui confère au sol à la fois une structure grumeleuse, une capacité à
stocker de l’eau et une moindre sensibilité à l’érosion.
Caractérisation des bactéries des sols
Historiquement, la caractérisation des communautés bactériennes des sols se faisait par des
méthodes de culture in vitro sur milieux nutritifs mais ne permettaient pas une caractérisation
exhaustive de ces dernières. Depuis les années 2000, le développement des approches
d’écologie moléculaire offre la possibilité de caractériser les communautés bactériennes des
sols sur la base de l’ADN directement extrait du sol, ADN qui contient tous les génomes des
microorganismes présents dans l’échantillon. La quantification de cet ADN permet de
mesurer la biomasse moléculaire microbienne d’un sol et la mise en œuvre de méthodes de
séquençage massif permet d’identifier la diversité bactérienne présente dans l’échantillon de
sol. Grâce au déploiement de ces méthodes sur de grands échantillonnages représentatifs de la
diversité des types de sols et de leur utilisation (www.gissol.fr), il a été possible de construire
un référentiel pour la biomasse moléculaire microbienne des sols et la diversité bactérienne
des sols (Biomasse moléculaire microbienne ; biodiversite bactérienne des sols). Ces
référentiels ont permis de mettre en évidence la dépendance de la biomasse moléculaire ou de
la biodiversité bactérienne des sols à des caractéristiques physico-chimiques des sols (pH,
texture du sol, teneur en carbone, rapport entre la teneur en carbone et en azote : figure 3) ;
mais aussi de l’utilisation du sol (grandes cultures, forêts, prairies,…). D’autres études
démontrent la sensibilité des communautés microbiennes des sols aux pratiques agricoles.
Cette sensibilité associée à l’existence de référentiels fait aujourd’hui des communautés
microbiennes des sols des bio indicateurs opérationnels pour évaluer l’impact (positif ou
négatif) des pratiques agricoles.
