Conception d'une méthode de diagnostic fonctionnel des microbiotes du sol en agriculture grâce à la millifluidique de gouttes

Les microbes des sols sont utiles à l’agriculture : ils aident les plantes à acquérir des nutriments, dégradent les déchets, protègent les plantations contre les pathogènes… Comprendre les interactions entre les microorganismes, les plantes et les autres éléments du sol pourrait permettre de gagner en productivité tout en préservant l’environnement. Dans cet optique, un des enjeux en agronomie est d’être capable de caractériser les communautés microbiennes des sols de manière fonctionnelle ; c’est-à-dire de quantifier les services qu’elles peuvent rendre à l’agriculture et à la société de manière générale. Par exemple, un « bon » microbiote d’un point de vue fonctionnel protégera les plantes des maladies et les aidera à acquérir des nutriments, il dégradera les éventuels polluants néfastes et limitera les efflux de gaz à effet de serre. Pour mener cette caractérisation, l’identification et l’analyse génétique des microbiotes ne suffisent pas ; des outils technologiques manquent.Nous avons choisi de nous occuper de ce problème en exploitant une technologie qui n’avait pas été employée jusqu’ici en agriculture : la millifluidique de gouttes, qui consiste à manipuler des gouttes de quelques centaines de nanolitres, séparées les unes des autres par une phase huileuse. En l’occurrence, nous avons utilisé l’automate de culture microbiologique en gouttes de la startup MilliDrop. Nous avons étudié une fonction : la capacité à solubiliser le phosphate du sol, un nutriment essentiel aux plantes. Nous avons adapté la recette d’un milieu de culture utilisé depuis plus de 70 ans : le milieu Pikovskaya. Il contient des particules de phosphate de calcium et nous avons dû mener un travail de formulation physico-chimique important pour transférer ces particules en gouttes et les y maintenir dispersées. Nous avons par ailleurs ajouté au milieu deux sondes fluorescentes qui nous ont permis de suivre à la fois le pH de nos gouttes et l’activité respiratoire. Ce protocole expérimental prêt, nous l’avons appliqué à une douzaine de sols agricoles.Grâce à la fluorescence de la résazurine, notre sonde d’activité respiratoire, nous avons estimé la concentration en cellules cultivables dans nos échantillons. Nous avons montré que l’on obtenait en tendance le même nombre de microorganismes avec notre méthode en gouttes qu’avec la méthode classique de dénombrement de colonies sur boîtes de Petri.En exploitant un bloc optique conçu pour notre projet, nous avons pu mener des mesures de