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Abstract

Le travail présenté s'inscrit dans une double préoccupation de protection intégrée des cultures et de sécurité sanitaire. L'objectif est d'étudier comment les pratiques culturales dans les champs de blé influent sur le développement de la fusariose de l'épi et la production de mycotoxines fusariennes. Les procédures d'échantillonnage pour le dosage des toxines ont d'abord été évaluées. Puis, nous avons analysé les corrélations éventuelles entre pratiques culturales, symptômes de fusariose sur l'épi, contamination en mycotoxines des grains, et infection de la parcelle par telle ou telle combinaison des différentes espèces (ou souches) de pathogènes. Deux dispositifs ont été suivis: un réseau comparant 30 parcelles cultivées en agriculture biologique dans des milieux différents, pendant deux ans, et un essai comparant différents systèmes de culture (biologique, conventionnel, intégré, et sans travail du sol avec couverture permanente) dans un même lieu, pendant quatre ans.
Pour que les prélèvements au champ permettent de caractériser de façon fiable le niveau de contamination de la parcelle, nous avons établi quelques règles concernant la procédure de prélèvement: prélever une quantité suffisante d'épis (au moins 1 kg de grains), bien répartis dans la parcelle (quadriller la parcelle, par 10 botillons par exemple), broyer les grains pour homogénéiser au mieux l'échantillon sur lequel les toxines seront analysées. Avant même le broyage, une séparation soigneuse des grains et des organes végétatifs est essentielle pour que le niveau de contamination en toxines des premiers ne soit pas surévalué à cause de la présence de résidus des seconds, beaucoup plus fortement contaminés en termes de µg de toxine par kg de matière végétale.
Aucune relation stable entre les symptômes visibles sur les épis et la contamination des grains par les mycotoxines n'a été observée dans nos conditions expérimentales, où les niveaux d'attaque et de contamination de nos parcelles sont restés en moyenne relativement modérés. Il ne semble donc pas possible d'établir un modèle prédisant la teneur en mycotoxines à la récolte à partir des symptômes observés auparavant sur les épis.
Aucune des hypothèses simples de la littérature concernant un effet des pratiques culturales sur la fusariose de l'épi n'a été vraiment validée. En revanche, une corrélation positive a été observée entre un paramètre nutritionnel du blé, le rapport des quantités d'azote sur celles de fructose dans les épis à la floraison, et le taux d'infection des grains par les agents du complexe fusarien ou les symptômes visibles de la fusariose (intensité ou gravité). En ce qui concerne la production de mycotoxines fusariennes (et non plus les symptômes visibles de la maladie), nous avons trouvé qu'elle était corrélée à la présence de résidus de la culture précédente -pour autant que cette culture précédente soit sensible elle-même à la fusariose-, et à des valeurs faibles du rapport du taux d'azote sur celui de potassium dans les épis à la floraison. F. culmorum semble être une espèce très importante tant pour la production de déoxynivalénol que de nivalénol; sa plus forte présence dans les systèmes sans travail du sol pourrait expliquer les plus forts taux de contamination dans ce système. Cependant, la production de mycotoxines semble en partie résulter d'interactions complexes, de compétition ou de synergie, entre les différentes espèces de Fusarium productrices de toxines, ou entre elles et les espèces non productrices de toxines (faisant ou non partie du complexe fusarien); ces interactions probables contribuent à minimiser l'effet d'éventuels traitements fongicides de cultures.
Ce travail suggère l'intérêt d'un travail à l'interface de l'agronomie et de la pathologie, à l'échelle du champ comme à l'échelle de la souche de pathogène, et appelle des études complémentaires à l'interface de ces champs d'activité.

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Table of content

Liste des tableaux - i
Liste des figures - iii
Liste des encadrés - iv
Liste des publications en relation avec la thèse -v
Introduction - 1
Chapitre 1: Analyse et synthèse bibliographique - 5
1 - Review - Fusarium head blight: epidemiological origin of the effects of cultural practices on head blight attacks and the production of mycotoxins by Fusarium in wheat grains - 5
2 - Eléments de bibliographie structurant la problématique - 33
Chapitre 2: Problématique - 34
1 - Analyse des procédures d'échantillonnage pour le dosage des mycotoxines - 35
2 - Caractérisation des relations entre les symptômes de fusariose, la production de mycotoxines, et les pratiques agricoles - 37
3 - Contribution d'une caractérisation génétique des populations de Fusarium à la compréhension des effets des pratiques culturales - 40
Chapitre 3: Dispositifs, mesures et méthodes d'expérimentation - 43
1 - Dispositifs expérimentaux - 43
1.1 - Réseau de parcelles agricoles - 43
1.2 - Expérimentation analytique - 44
1.3 - Essai systèmes de longue durée (Versailles) - 45
2 - Protocoles expérimentaux - 45
2.1 - Caractérisation du milieu - 45
2.2 - Caractérisation du peuplement - 46
2.2.1 - Caractérisation des résidus - 46
2.2.2 - Caractérisation du peuplement végétal - 46
2.2.3 - Caractérisation de la contamination des grains - 47
2.3 - Méthodes employées - 47
2.3.1 - Détermination du niveau d'attaque par la fusariose - 47
2.3.2 - Méthodes d'analyse de la production de toxines - 47
2.4 - Méthodes d'analyses statistiques - 48
Chapitre 4 - Mesure des teneurs en mycotoxines: effets des procédures d'échantillonnage, et variabilité - 50
1 - Variabilité des mesures due à la méthode d'échantillonnage et à la conservation - 50
2 - Effet de la date de prélèvement des échantillons et du type d'organe analysé sur la teneur en mycotoxines mesurée - 57
2.1 - Matériels et méthodes spécifiques - 57
2.2 - Résultats - 57
3 - Discussion - Conclusion - 58
Chapitre 5 - Relations entre les niveaux d'attaque des épis par la fusariose, les niveaux de contamination des grains par les mycotoxines, et les pratiques agricoles - 61
1 - Influence des systèmes de culture sur les parcelles agricoles biologiques - 62
1.1 - Caractérisation des parcelles du réseau en agriculture biologique - 62
1.1.1 - Conditions environnementales des parcelles - 62
1.1.2 - Caractérisation des états du couvert végétal - 62
1.1.3 - Caractérisation des niveaux d'attaque et de contamination des parcelles - 64
1.2 - Association des pratiques agricoles sur le réseau - 66
1.3 - Effets du milieu et des pratiques culturales - 66
1.3.1 - Effets environnementaux - 66
1.3.2 - Effets des pratiques culturales - 70
1.3.3 - Influence de l'état du peuplement - 73
1.3.4 - Effets des systèmes de culture en conduite biologique - 74
1.4 - Diagnostic agronomique global sur les parcelles du réseau - 75
2 - Influence des systèmes de culture sur l'essai systèmes - 77
2.1 - Caractérisation des parcelles de l'essai - 77
2.1.1 - Caractérisation environnementale - 77
2.1.2 - Caractérisation du couvert végétal - 77
2.2 - Caractérisation des niveaux d'attaque et de contamination dans l'essai systèmes - 78
2.3 - Effets des systèmes de culture dans l'essai systèmes - 79
2.3.1 - Effets de quelques pratiques culturales particulières - 79
2.2.1 - Effets des systèmes de culture - 81
3 - Synthèse et conclusion - 90
Chapitre 6 - Apports d'une caractérisation génétique des populations de Fusarium pour le diagnostic des effets des systèmes de culture sur la contamination en mycotoxines - 97
1 - Matériels et méthodes - 98
1.1 - Dispositifs - 98
1.2 - Identification des différentes espèces par analyse morphologique - 99
1.3 - Vérification de l'identification morphologique par une identification moléculaire - 100
1.4 - Caractérisation génétique du potentiel toxinogène - 100
2 - Caractérisation des "profils d'espèces" observés sur les grains récoltés - 101
2.1 - Sur des épis voisins - 102
2.2 - Sur des épis éloignés à l'intérieur d'une même parcelle - 102
2.3 - Sur des épis prélevés dans différentes parcelles, du réseau ou de l'essai systèmes - 102
2.4 - Effet des pratiques culturales sur les profils d'espèces infectantes - 103
2.5 - Discussion - 105
3 - Relation entre les espèces présentes sur les grains et les symptômes de fusariose sur les épis - 106
3.1 - Effets des systèmes de culture - 106
3.2 - Effet des traitements fongicides - 106
3.3 - Discussion - 107
4 - Relation entre les espèces présentes sur les grains et la contamination de ceux-ci par les toxines - 108
4.1 - Effets des systèmes de culture - 108
4.2 - Effets des traitements fongicides - 109
4.3 - Discussion - 110
5 - Effet du potentiel génétique des souches pour la production de toxines - 110
5.1 - Variabilité intraparcellaire des profils de souches - 110
5.2 - Relation entre contamination des grains en toxines et chémotype des souches présentes sur les grains - 111
6 - Discussion - Conclusion - 113
Conclusion générale - 117
Références - 124
Annexe 1: Caractéristiques générales des variétés présentes dans les dispositifs - i
Annexe 2: Analyse chimique des sols des parcelles suivies en 2001-02 et 2002-03 - ii
Annexe 3: Effets de différentes doses d'apports azotés sur la contamination en mycotoxines des grains - iv
Annexe 4: Composition des milieux de culture - v
Annexe 5: Méthodes de biologie moléculaire - vi
Annexe 6: Tableaux de synthèse issue de la présentation orale de la thèse - viii

Statistiques de consultation

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