Agnès Ardanuy, une écologue qui explore les interactions entre plantes et champignons mycorhiziens

Agnès Ardanuy, chercheure INRAE a rejoint l’équipe EFIS du LIPME en novembre 2023. Dans cet entretien, elle retrace son parcours, depuis sa formation en agronomie et ses travaux sur les relations plantes-insectes, jusqu’à l’étude des interactions entre plantes et mycorhizes.

Isabelle Mila (IM) : Agnès, peux-tu te présenter en quelques mots ?

Agnès Ardanuy (AA) : Bonjour, je suis Agnès Ardanuy, je suis espagnole, j'ai fait des études d'ingénieure agronome avant de faire ma thèse en écologie des interactions plantes-insectes. Et je suis arrivée sur Toulouse en 2021 pour un contrat postdoctoral en écologie.

(IM) Tu as fait toutes tes études en Espagne?

(AA) Oui, j’ai fait mes études d’ingénieur à l’Université de LLeida ainsi que ma thèse dans le « Département de Ciéncia i Enginyeria Forestal i Agricola » avec un stage à l'Université de Neuchâtel (Fundamental and Applied Research in Chemical Ecology Lab) et un court séjour au Chili. Ma thèse portait sur l’entomologie agricole pour l’étude de la relation plante-insecte de l’échelle moléculaire au paysage. J’ai eu l’opportunité de décrocher un contrat d’ingénieur pour travailler sur le contrôle biologique contre les insectes nuisibles et j’ai terminé ma thèse tout en travaillant à mi-temps.

 

Défense indirecte des plantes face aux herbivores

(IM) Quel était le sujet de ta thèse et les résultats clefs ?

(AA) Mon projet s’inscrivait dans le domaine de l’écologie chimique des interactions plantes-insectes. Plus précisément, je me suis intéressée à comment les insectes retrouvent les plantes grâce aux composés organiques volatils (COV) émis par ces dernières. Mes modèles d’étude étaient le maïs, un herbivore -une cicadelle du maïs - et  son insecte prédateur.

Nous avons montré que les prédateurs peuvent apprendre à reconnaître les COV émis par des plantes infestées après une expérience favorable et que certaines espèces possèdent des préférences innées pour certains composés volatils, préférences ensuite modulables par l’apprentissage.

Pour cela, nous avons utilisé un olfactomètre pour capturer les composés organiques volatils. L’olfactomètre, équipé de six bras, permettait d’étudier la préférence olfactive des insectes prédateurs. À l’extrémité de chaque bras, nous placions soit des plantes attaquées par des insectes aux différents modes d’alimentation (xylémophage, phloémophage ou mâcheur), soit des plantes témoins non attaquées, contenues dans des bouteilles en verre. Les insectes prédateurs étaient libérés dans un compartiment central recevant un flux d’air provenant de chacun des traitements. Nous observions ensuite quel bras l’insecte choisissait, indiquant ainsi sa préférence pour une odeur donnée. Simultanément, les COV émis étaient analysés par chromatographie en phase gazeuse.  Ce dispositif permettait ainsi de relier les comportements observés aux profils chimiques des COV.L’olfactomètre était entièrement en verre, un instrument délicat et fragile, fabriqué sur mesure par un artisan verrier.

Ces résultats ont des implications écologiques : les plantes émettent des COV en réponse aux attaques des herbivores, ce qui attire les prédateurs des herbivores et ainsi permet de protéger la plante.

(IM) Ensuite, tu découvres le monde des mycorhizes lors d’un cours donné par le professeur David Johnson de l’Université de Manchester et tu pars en post-doctorat pendant 3 ans dans son laboratoire.

(AA) Oui, j’ai effectué un post-doctorat au laboratoire « Soil and Ecosystem Ecology » de l’Université de Manchester avec le professeur David Johnson. Mes travaux portaient d’une part sur la spécialisation des champignons ectomycorhiziens et d’autre part sur les effets de la fertilisation forestière sur les compromis entre croissance et défense des plantes. Les ectomycorhizes sont des symbioses formées entre des champignons — principalement des basidiomycètes et des ascomycètes - et les racines d’arbres ou d’arbustes. Ces champignons forment un manchon fongique à la surface des racines, qu’ils entourent et encapsulent. Mes espèces modèles d’étude étaient l’aulne noir (Alnus glutinosa) et le pin sylvestre (Pinus sylvestris). J’ai plusieurs publications issues de ce projet en cours de finalisation.

Morphotypes de champignons mycorhiziens. ©Agnès Ardanuy et Filipa Cox

Utiliser l’ADN environnemental pour décrire la biodiversité forestière

(IM) Ensuite, tu as fait un deuxième post-doctorat dans l'unité Dynafor ?

(AA) Oui, en 2020, j'ai commencé un post-doctorat à Dynafor, en collaboration avec Fabien Laroche. Ce projet, intitulé BloBiForM (Block neutral models of Biodiversity to support Forest Management), était financé par l'ANR et portait sur la biodiversité des microdendrohabitats forestiers. Un dendromicrohabitat est une petite structure bien délimitée sur un arbre (vivant ou mort sur pied) qui sert d’abri ou de support à certaines espèces pendant une partie de leur vie. Ce projet s'est centré sur la biodiversité saproxylique présente dans les cavités basses des arbres. La biodiversité saproxylique regroupe l’ensemble des organismes qui accomplissent tout ou partie de leur cycle de vie dans le bois en décomposition. Parmi eux, nous nous sommes particulièrement intéressés aux champignons, en raison de leur rôle crucial dans la décomposition du bois. Ils créent des habitats essentiels pour de nombreux coléoptères saproxyliques, dont certains figurent parmi les espèces menacées sur la liste rouge de l’UICN (Union internationale pour la Conservation de la Nature). Notre approche a consisté à explorer leurs interrelations à partir d’ADN environnemental à l’aide d'une analyse de distributions jointes d’espèces. L'étude a été menée en forêt de Grésigne, une forêt publique gérée, réputée pour sa remarquable biodiversité entomologique.

(IM) Quel était l’objectif de ce projet ?

(AA) L’objectif était d’explorer des orientations de gestion sylvicole pour favoriser la biodiversité au sein de forêts publiques gérées.

(IM) Qu’est-ce que t’a apporté cette expérience ?

(AA) Cela m'a apporté des compétences en écologie théorique des communautés, ce qui était nouveau pour moi et l’intégration des donnés multi-échelles.

Chêne présentant une cavité basse en forêt de Grésigne. ©Fabien Laroche, Dynafor

Comprendre les fonctions des mycorhizes dans les agroécosystèmes

(IM) En novembre 2023, tu as été recrutée comme chargée de recherche au LIPME dans l’équipe EFIS (Efficacité de la symbiose mycorhizienne à arbuscules) animée par Benoit Lefèbvre. Quelle est ton rôle dans l’équipe ?

(AA) Je travaille sur l’écologie fonctionnelle des champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) associés au blé. J’apporte mon expertise dans le domaine des interactions plantes-sol, notamment pour la caractérisation des communautés de mycorhizes et leurs fonctions dans les racines ou les sols. Mon projet actuel au sein de l’équipe vise à explorer la relation entre les traits racinaires au sein d’une espèce et le fonctionnement de la symbiose arbusculaire. Il est bien établi que certains traits racinaires expliquent l’interaction des plantes avec les mycorhizes au niveau interspécifique (par exemple le diamètre moyen racinaire) mais il existe très peu d’études au niveau intraspécifique. Par ailleurs, je m’intéresse à la diversité fonctionnelle des champignons mycorhiziens, leurs niches en agriculture et leur rôle clef dans le cycle de vie de la plante, notamment dans les cycles biogéochimiques (par exemple, les cycles du carbone, de l'azote, du phosphore, etc.).

(IM) Quelles sont vos modèles d’étude ?

(AA) Nous travaillons surtout sur le blé (dur et tendre), selon les projets, et sur toutes les espèces et souches de champignons qui forment des mycorhizes.

(IM) Quels méthodes utilisez-vous?

(AA) Nous réalisons des échantillonnages de variétés de blés cultivés selon diverses pratiques agricoles et nous analysons les communautés fongiques associées aux racines. Nous isolons également les souches de CMA associées aux racines de blé et testons leur efficacité pour stimuler la croissance du blé en conditions contrôlées. J'utilise des gènes marqueurs mycorhiziens, principalement des transporteurs développés par l'équipe, comme indicateurs de l'investissement de la plante dans l'acquisition de nutriments via la voie mycorhizienne par rapport à la voie directe. Je vais également quantifier les échanges de carbone et d'azote entres champignons et plante, par marquage isotopique pour avoir une vision plus complète des interactions entre les différents partenaires à un temps donné. Je m’intéresse aussi à la caractérisation de la diversité des communautés fongiques associées aux racines par séquençage d’ADN à haut débit (metabarcoding), et prochainement à la caractérisation des souches de CMA.

(IM) : Peux-tu expliciter la technologie de metabarcoding et son intérêt pour l’étude des mycorhizes ?

(AA) Certains fragments d’ADN sont très conservés au sein d’une même espèce et variables entre les espèces. Ce sont les marqueurs génétiques ou barcodes. Ces fragments permettent de caractériser une communauté de champignons mycorhiziens, dans les racines des plantes ou dans le sol, par comparaison avec les bases de données génomiques. Néanmoins, les mycorhizes arbusculaires me semblent beaucoup plus complexes que les champignons avec lesquels j’ai travaillé avant… ils sont très mal représentés dans les bases de données !

(IM) Comment s’est passée ton intégration dans l'équipe EFIS ?

(AA) Bien, nous avons une bonne relation et communication dans l’équipe. C’est une équipe soudée et c’est très agréable. Au niveau du LIPME, les services communs sont très performants et le livret d’accueil est précieux pour connaître les différents interlocuteurs !

(IM) Tu as des expériences multidisciplinaires et multi-espèces, en écologie chimique des interactions plantes-insectes, interactions plantes-sol, dynamique des communautés. Tu te définirais comment?

(AA) Je suis une écologue généraliste, avec des compétences en interactions plantes-insectes et plantes-champignons mycorhiziens. J'ai aussi des compétences en biologie moléculaire et metabarcoding pour la caractérisation des communautés microbiennes.

(IM) Quels sont tes hobbies?

(AA) J'aime jardiner bio et je pratique la randonnée. J'ai aussi fait de l'escalade auparavant et j’adore aller écouter des concerts.

Parcours scientifique

• 2017 : Doctorat, supervisé par R. Albajes dans l'équipe entomologie (Universitat de Lleida, Espagne). Financement Ministère de l'Éducation.

• 2017 - 2020 : Postdoc sur les interactions plantes-sol, supervisé par D. Johnson au laboratoire Soil and Ecosystem Ecology (Université de Manchester, UK). Financement NERC (Royaume-Uni) et Fondation Ramon Areces (Espagne)

• 2021 – 2023 :  Postdoctorat en écologie, encadré par F. Laroche à l'UMR Dynafor (INRAE Toulouse). Financement ANR

• 2023 : Recrutement comme chercheur INRAE (département SPE) au LIPME (équipe EFIS)

Voir aussi

[1] Innate and Learned Prey-Searching Behavior in a Generalist Predator. Ardanuy A, Albajes R, Turlings TC. J Chem Ecol. 2016 Jun; 42(6):497-507. https://doi.org/10.1007/s10886-016-0716-9

[2] Genotype, nitrogen and herbivory shape plant defense: the case of a vitamin-enriched maize. Agnès Ardanuy, Victoria Pastor, Gaëtan Glauser, Paul Christou, Ted C. J. Turlings, Ramon Albajes. Preprint 2017. https://doi.org/10.1101/160333

[3] Landscape context influences leafhopper and predatory Orius spp.abundances in maize fields. Agnès Ardanuy, Marina S. Lee and Ramon Albajes. Agricultural and Forest Entomology (2017), https://doi.org/10.1111/afe.12231

[4] Tripartite symbioses regulate plant–soil feedback in alder. Agnès Ardanuy, Jennifer K. M. Walker, Ully Kritzler. May 2021. Functional Ecology 35(6). http://dx.doi.org/10.1111/1365-2435.13799.

[5] Sampling and selection of butterfly indicators for general surveillance of genetically modified maize in north-east Spain. Agnès Ardanuy, Alejandro Juárez-Escario, Ramon Albajes . Ecological Indicators, Volume 124, May 2021, 107380. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2021.107380

[6] Banker plants and landscape composition influence colonisation precocity of tomato greenhouses by mirid predators. Ardanuy A., Figueras M., Matas M. et al. Journal of Pest Science (2022) 95:447–459. https://doi.org/10.1007/s10340-021-01387-y

[7] Maintenance of host specialisation gradients in ectomycorrhizal symbionts. Voller F, Ardanuy A, Taylor AFS, Johnson D. New Phytol. 2024 May; 242(4):1426-1435. https://doi.org/10.1111/nph.19395

[8] Interactive effects of soil phosphorus and nitrogen availability on mycorrhiza-mediated nutrition in wheat. Margot Trinquier, Eric Lecloux, Bruno Patrick, Virginie Gasciolli, Claire Jouany, Christophe Roux, Benoit Lefebvre & Agnès Ardanuy. Plant Soil (2026). https://doi.org/10.1007/s11104-025-08267-9