Contexte

Dans notre modèle agricole actuel, la principale source de protéines de l'alimentation humaine est issue de l’élevage, qui nécessite une productivité végétale intense ainsi que des niveaux élevés d'eau et d'énergie. Ce modèle dépend essentiellement d’un fort apport en engrais azotés inorganiques et en pesticides pour obtenir des rendements compétitifs. Cependant, l'application et la production d'engrais azotés et de pesticides sont associées à la pollution de l'eau et de l'air, à une consommation considérable de combustibles fossiles, ainsi qu'à d'importantes émissions de gaz à effet de serre. Il devient alors urgent que l'agriculture s'oriente vers des stratégies alternatives durables.

Les légumineuses, lorsqu'elles sont consommées en quantités importantes dans le cadre d'un régime alimentaire équilibré, sont largement reconnues pour leurs effets bénéfiques sur la santé humaine et l'environnement. Elles sont une excellente source de fibres, vitamines, minéraux (tels que le magnésium, le potassium et le zinc) et de polyphénols. Les légumineuses sont également une excellente source de protéines d'origine végétale et peuvent remplacer les protéines animales dans le cadre d'un régime plus végétal.

De plus, les légumineuses ont la capacité unique d'établir une symbiose avec les rhizobia, des bactéries du sol, permettant ainsi la réduction de N₂ atmosphérique, une ressource d'azote non limitée. Compte tenu de cette capacité de fixation, la symbiose peut être considérée comme un levier essentiel pour la transition agroécologique de l'agriculture.

Cependant, l'intégration des légumineuses à graines dans les systèmes de culture européens est encore assez faible au regard de leurs fonctions bénéfiques potentielles pour des agroécosystèmes européens durables et multifonctionnels. Cette situation peut être attribuée aux différences de rendement et de prix entre les légumineuses à graines et les céréales. En effet, la nutrition azotée des légumineuses peut limiter le rendement et la qualité des semences, car :

•  La structure et l'activité symbiotiques sont très sensibles à leur environnement local (notamment à la sécheresse, de plus en plus fréquente dans un contexte de réchauffement climatique)
• Les systèmes racinaires des légumineuses fixant l'azote sont peu développés, ce qui les rend incapables d'explorer un grand volume de sol

Objectif

L’objectif d'OPTILEG est de fournir de nouvelles connaissances et des solutions innovantes pour optimiser l'interaction des légumineuses à graines avec les microbes bénéfiques du sol, afin de produire des protéines végétales de haute qualité, avec peu d'intrants et bénéfiques pour l'environnement et la santé humaine.

Quatre leviers seront mobilisés pour atteindre cet objectif :

> Le levier inoculation recherchera l’optimisation des interactions bénéfiques par l’inoculation de consortia microbiens au semis. Ces consortia (rhizobia, champignons mycorhiziens à arbuscules, bactéries bénéfiques) seront sélectionnés sur leurs capacités à interagir efficacement et durablement avec l’hôte et de manière compétitive vis-à-vis des populations endogènes. Une stratégie innovante d’évolution expérimentale des rhizobia associés au pois et/ou la lentille sera mise en œuvre. Les services liés à la nutrition des plantes (N et autres éléments minéraux) et la protection vis-à-vis des bioagresseurs (priming des défenses de la plante par la symbiose) seront particulièrement recherchés.

> Le levier génétique concernera la résilience à la contrainte hydrique, un facteur limitant majeur de la productivité des légumineuses, à travers une démarche d’amélioration variétale, et de biostimulation. L’accent est mis sur le déterminisme génétique du développement racinaire et nodulaire de la plante symbiotique en situation de contrainte et son rôle pour une meilleure résilience.

> Le déploiement et l’impact des stratégies étudiées avec levier génétique seront étudiés au champ et au sein des systèmes de culture, avec le levier agronomique. Il s’attache aux pratiques agronomiques favorables à l’établissement et aux fonctionnements de ces interactions bénéfiques. Il définira les idéotypes symbiotiques les plus propices à leur bonne insertion au sein des systèmes de culture. Il évaluera les impacts positifs attendus sur l’environnement (émission GES, diversité microbienne). Il inclut la mise en place d’une stratégie de biocontrôle des sitones, un ravageur qui détruit les capacités symbiotiques du pois et de la lentille et pour lequel on ne dispose pas de moyen de lutte.

> Le levier transformation des produits, ciblé sur la lentille, est consacré à l’impact sur la composition, la qualité et la digestibilité des produits avec un accent particulier sur la nutrition et la santé, en particulier sur le microbiote intestinal.