Exploitation des PGPR et des halophytes pour l’amélioration de la résilience des cultures végétales en méditerranée

Domaine : AGRO Code Campus France : 48646RH Code PHC : 23MAG09

FRANCE

BERR Alexandre

TUNISIE

EBEL Chantal

Unité de génomique fonctionnelle et de physiologie des plantes, Sfax

MAROC

Barakate Mustapha

Laboratoire de Biotechnologies Microbiennes, Agrosciences et Environnement, Marrakech

RESUME

Le projet s’inscrit dans un contexte de transition agroécologique marqué par l’augmentation des contraintes abiotiques, en particulier la salinité et le stress hydrique, ainsi que par la recrudescence des pressions biotiques affectant durablement les systèmes de production agricole. Dans les régions méditerranéennes, ces contraintes impactent fortement la croissance des cultures, les rendements et la qualité des sols. Face aux limites environnementales, sanitaires et économiques des intrants chimiques conventionnels, ce projet vise à développer des alternatives biologiques durables fondées sur l’exploitation raisonnée des microorganismes bénéfiques associés aux plantes. Dans cette perspective, les actinomycetota représentent un levier particulièrement prometteur en raison de leur grande diversité métabolique, de leur capacité à produire des molécules bioactives et de leur rôle dans les interactions plante–microorganisme. Le projet repose sur une approche intégrative combinant bioprospection ciblée, microbiologie, génomique, métabolomique, biologie végétale et écologie microbienne afin d’identifier, caractériser et valoriser des souches bactériennes présentant un intérêt agronomique. Une première avancée majeure du projet a consisté à démontrer expérimentalement le potentiel nématicide d’une souche d’actinomycète vis-à-vis de nématodes phytoparasites du genre Meloidogyne. Cette étude, publiée dans Archives of Biological Sciences, a permis de montrer des effets significatifs sur l’éclosion des oeufs et la mobilité des juvéniles, suggérant une activité biologique forte contre ces ravageurs majeurs des cultures. Les résultats ont également mis en évidence plusieurs mécanismes d’action plausibles, notamment la production d’enzymes hydrolytiques et de métabolites secondaires susceptibles d’altérer les structures biologiques des nématodes. Cette publication constitue une preuve de concept importante, validant le choix des actinomycetota comme ressource stratégique pour le développement de solutions de biocontrôle alternatives aux nématicides chimiques. En parallèle, le projet a permis de structurer un pipeline de recherche cohérent autour de la caractérisation approfondie de souches bactériennes halotolérantes issues d’environnements méditerranéens contraints. Deux manuscrits ont ainsi été soumis en 2025 à des revues internationales à comité de lecture et sont actuellement en cours d’évaluation. Le premier porte sur la caractérisation phylogénétique, génomique et fonctionnelle d’une souche halotolérante du genre Nocardiopsis présentant des traits compatibles avec un rôle de bactérie promotrice de croissance végétale (PGPR). Ce travail met en évidence l’intérêt de cette souche pour améliorer la tolérance des plantes aux contraintes environnementales, tout en apportant des éléments sur son potentiel métabolique et adaptatif. Le second manuscrit est centré sur l’étude des interactions plante–bactérie chez Arabidopsis thaliana et vise à relier les propriétés biologiques des souches étudiées aux réponses physiologiques et développementales observées chez la plante hôte. Ces travaux permettent d’aller au-delà d’une simple description des souches et de mieux comprendre les bases fonctionnelles des effets bénéfiques observés. Le projet a également permis de consolider plusieurs volets complémentaires en cours de finalisation. Deux manuscrits supplémentaires, qui seront soumis en 2026, concernent respectivement des actinomycetota isolées de lichens et une souche du genre Streptomyces en cours de caractérisation approfondie. Ces travaux élargissent le spectre écologique des microorganismes étudiés et renforcent l’originalité du projet, en intégrant des niches biologiques contrastées mais complémentaires. Cette stratégie de bioprospection ciblée dans des écosystèmes extrêmes ou peu explorés constitue l’un des points forts du projet, car elle permet d’identifier des souches ayant développé des capacités adaptatives particulièrement intéressantes pour des applications agronomiques. Un axe important du projet concerne l’étude approfondie des propriétés PGPR et de leurs effets sur des traits d’intérêt agronomique. Les expérimentations associées à cet axe ont été achevées fin 2025 et constituent la base de deux futures publications prévues en 2026. Ces travaux portent notamment sur l’évaluation de l’impact des souches bactériennes sur des traits phénotypiques majeurs tels que la croissance et la floraison, mais également sur l’identification et la caractérisation des composés organiques volatils (VOCs) émis par les bactéries. Ces VOCs constituent un mécanisme potentiel majeur de communication plante–microorganisme et pourraient expliquer une partie des effets bénéfiques observés. En complément, des analyses transcriptomiques par RNA-seq ont été engagées afin de comparer les réponses moléculaires de plantes exposées ou non aux bactéries, avec une résolution distinguant parties aériennes et racines. Ces jeux de données particulièrement riches permettront d’identifier les voies de signalisation et les mécanismes biologiques impliqués dans la réponse de la plante. Leur analyse intégrée est actuellement en cours et représente une étape essentielle pour renforcer la portée mécanistique du projet. Le projet comprend également un volet structurant consacré à l’étude des communautés bactériennes de la rhizosphère associées à des halophytes du genre Atriplex issues de contextes géographiques contrastés. Cet axe vise à replacer les souches isolées dans leur contexte écologique naturel et à mieux comprendre les facteurs environnementaux qui façonnent les communautés microbiennes en milieu salin. Ce volet a connu un retard technique ayant conduit à un décalage du calendrier initial. Le séquençage Illumina des échantillons n’a ainsi pu être lancé qu’en décembre 2025. Afin de sécuriser l’analyse et d’améliorer la robustesse des résultats, une stratégie complémentaire fondée sur le séquençage Nanopore du gène 16S complet a été mise en place. Cette approche permettra de comparer les performances des deux technologies, d’améliorer la résolution taxonomique des profils microbiens et de renforcer l’interprétation écologique des résultats obtenus. Malgré ce retard, les ajustements méthodologiques mis en oeuvre garantissent la poursuite de cet axe dans de bonnes conditions. Au-delà des résultats scientifiques, le projet a également joué un rôle important dans la formation de jeunes chercheuses à l’interface entre microbiologie, biologie végétale et sciences des données. Il a permis l’encadrement et la montée en compétences d’une doctorante et d’une post-doctorante, notamment à travers leur immersion scientifique à l’Institut de Biologie Moléculaire des Plantes (IBMP, Strasbourg). Elles y ont acquis des compétences avancées en annotation de génomes bactériens, analyses métabolomiques ciblées et non ciblées, étude des VOCs, analyses transcriptomiques et approches métagénomiques. Cette formation a été rendue possible grâce à l’implication des équipes et plateformes techniques de l’IBMP, et a contribué à renforcer durablement les collaborations scientifiques entre les équipes partenaires.

PUBLICATIONS MAJEURES

FORMATIONS DOCTORALES

– Ez-Zahra Oubassou, «Caractérisation génomique et métabolomique des souches PGPR Stremptomyces sp. isolées à partir d’un écosystème salin et valorisation agronomique», thèse : cotutelle, soutenance en septembre 2026.

Stockage de l’énergie dans des supercondensateurs avancés à base de matériaux 2D et d’électrolytes innovants

Acronyme : SESAME Domaine : SM Code Campus France : 48645NK Code PHC : 23MAG20

FRANCE

FAVIER Frédéric

TUNISIE

GHODBANE Ouassim

MAROC

RESUME

Sur les 3 années du projet, nos travaux ont porté sur le développement d’électrolytes biosourcés de type ionogels à base de chitosane phosphorylé pour des applications en supercondensateurs. Les travaux s’articulent autour de trois axes principaux : la modification chimique du chitosane, la formulation d’ionogels à base de liquides ioniques, et l’intégration de ces électrolytes dans des dispositifs électrochimiques, incluant des cellules symétriques à carbone activé et des dispositifs asymétriques pseudocapacitifs. Trois voies de phosphorylation du chitosane ont été explorées et comparées. Les matériaux obtenus ont été caractérisés par des techniques physico-chimiques conventionnelles (IR, RMN, ATG, ICP, MEB). L’utilisation combinée de la RMN 1H et 31P{1H} en mode DOSY s’est révélée déterminante pour discriminer l’incorporation covalente ou non covalente du phosphore. Parmi les voies étudiées, le diméthyl phosphite a permis la formation covalente de groupements aminométhylène-phosphonate via une réaction de Kabachnik–Fields, tandis que les routes utilisant les acides phosphorique et phosphoreux ont conduit à des phosphorylations non covalentes. Cette approche méthodologique met en évidence la RMN DOSY comme un outil rapide et fiable pour confirmer la fonctionnalisation covalente des biopolymères. À partir des chitosanes phosphorylés, une série d’ionogels a été élaborée en combinant dif-férentes proportions de liquide ionique 1-éthyl-3-méthylimidazolium dicyanamide (EMIMDCA). Les chitosanes phosphorylés avec l’acide phosphoreux et le diméthyl phosphite ont conduit à des films homogènes jusqu’à 80 % pourcentage massique de liquide ionique. Ces ionogels présentent une immobilisation efficace du liquide ionique par interactions hydrogène, une suppression de la cristallisation entre -80 et 150 °C, ainsi qu’une stabilité thermique jusqu’à 220 °C. Intégrés dans des dispositifs symétriques Carbon activé//ionogel//Carbon activé, ils offrent une fenêtre de stabilité électrochimique de 1,8 V. Le système PCS3:EMIMDCA (chitosane phosphorylé avec le diméthyle phosphite) délivre une capacité spécifique de 28 F g-1 à 1 A g-1, une énergie spécifique de 9,6 Wh·kg-1 et une puissance spécifique maximale de 5,74 kW·kg-1, avec une rétention de 76 % après 10 000 cycles, nettement supérieure à celle du liquide ionique seul. Comparés à l’état de l’art, ces ionogels présentent des performances compétitives tout en évitant l’utilisation d’anions fluorés, renforçant leur intérêt environnemental et économique. Afin d’augmenter la densité d’énergie, un matériau pseudocapacitif a été intégré dans des dispositifs asymétriques. Une birnessite de MnO2 a été synthétisée et utilisée comme électrode positive dans des cellules MnO2//AC. Le MnO2 présente un comportement pseudocapacitif et une stabilité électrochimique jusqu’à +1,2 V vs Ag en EMIMDCA, permettant l’extension de la fenêtre de fonctionnement des dispositifs asymétriques jusqu’à 2 V, aussi bien avec le liquide ionique qu’avec l’ionogel. Bien que le liquide ionique montre de meilleures performances initiales en capacité, énergie et puissance, l’ionogel se distingue par une stabilité cyclique nettement supérieure, illustrant le compromis entre performance initiale et durabilité à long terme. Dans leur ensemble, ces travaux valident les ionogels à base de chitosane phosphorylé et d’EMIMDCA comme des électrolytes crédibles pour des supercondensateurs de nouvelle génération. Malgré une pénalité en densité de puissance liée à une résistance série équivalente plus élevée dans la matrice solide, ces systèmes offrent une combinaison attractive de sécurité, de stabilité à long terme, de fenêtre de tension élargie et de processabilité à l’état solide. Les contributions majeures de cette thèse résident dans l’établissement d’une voie de phosphorylation covalente robuste, la démonstration de la RMN DOSY comme outil clé de caractérisation, l’optimisation d’ionogels à base d’EMIMDCA, et la mise en évidence de l’intérêt des architectures asymétriques MnO2//AC pour l’augmentation de la tension de cellule.

PUBLICATIONS MAJEURES

FORMATIONS DOCTORALES

– ABOURICHA Souhaib, «Développement et conception d’électrolytes biosourcés pour le stockage d’énergie électrochimique», thèse : cotutelle, soutenue le 16 décembre 2025.

Système intelligent mobile d’aide au dépistage des pathologies rétiniennes (SIMAD-PR)

Domaine : STIC
Code Campus France : 48672RG
Code PHC : 23MAG25

FRANCE

KACHOURI Rostom

TUNISIE

MAROC

RESUME

PUBLICATIONS MAJEURES

• EN CONSTRUCTION

FORMATIONS DOCTORALES

EN CONSTRUCTION

Dessalement solaire autonome à faible maintenance destiné à des fins domestiques et agricoles

Domaine : Sciences de l’Ingénieur Code Campus France :48640XH Code PHC : 23MAG26

FRANCE

KHALIJ Mohammed

TUNISIE

FRIKHA Nader

MAROC

RESUME

L’enjeu de ce travail est d’accroître la production d’eau douce des régions du Maghreb en exploitant les gisements solaires importants et les réserves d’eau salée de ces pays. Pour ce faire, nous étudions un Humidificateur-Déshumidificateur (HDH) associé à un capteur solaire thermique. Cette étude aura pour finalité de concevoir une installation optimisée selon deux critères principaux : une consommation énergétique réduite et une production d’eau douce accrue. Le système devra s’adapter aux intermittences liées au climat et au cycle jour/nuit. Afin d’y parvenir, nous nous focalisons sur l’intensification des échanges de matière et de chaleur dans l’HDH. Cet objectif consiste à favoriser l’évaporation forcée de l’eau, qui est la clé de voûte du système. De nombreuses études ont été publiées sur les systèmes d’HDH. Elles ont été axées sur l’amélioration de l’humidification en utilisant divers moyens d’injection de l’air, ou bien sur son optimisation en fonction de quelques paramètres d’entrée comme la température de l’eau et la température de l’air injecté et son débit. Cependant, des difficultés sont encore largement présentes et des efforts de recherche doivent encore être entrepris, notamment sur les échanges de masse et de chaleur entre l’eau et l’air. La compréhension de ces phénomènes physiques, leur modélisation physique et enfin leur amélioration sont essentielles pour l’imbrication des différentes parties de notre projet. Pour améliorer ces échanges, plusieurs techniques existent, en particulier la pulvérisation d’eau sous forme de gouttelettes ou l’injection de bulles d’air (colonne à bulles, barbotage). Ces deux techniques seront combinées sur notre distillateur original. L’objectif de tels systèmes est d’augmenter le rendement d’eau douce produite en augmentant les échanges interfaciaux entre l’eau salée et l’air humide à condenser. Ce type de système a montré son efficacité, notamment durant les travaux expérimentaux et numériques de Karima Hijjaji. Cependant, une augmentation trop importante de la quantité d’eau pulvérisée a un effet antagoniste néfaste caractérisé par une diminution de l’humidité absolue. Sur ce point, des recherches doivent être entamées pour en comprendre les raisons sous-jacentes de cet effet contreproductif. Physiquement, les gouttes d’eau injectées à la base de l’humidificateur créent un écoulement diphasique liquide/gouttelettes turbulent. La dynamique de l’écoulement joue un rôle crucial sur la performance du dessaleur. Pour ce faire, une étude fine de l’écoulement diphasique air/eau local ainsi que des phénomènes de transfert eau-air sera réalisée.

PUBLICATIONS MAJEURES

FORMATIONS DOCTORALES

– ATLANE Fatima-Zahra, «Études et optimisation expérimentale et numérique d’un dispositif d’humidification de l’air par bullage dans l’eau destiné au dessalement», thèse : cotutelle, soutenance en novembre 2025.

– LACHGUER Chaymae, « Modélisation et étude expérimentale des systèmes de dessalement de l’eau par énergie solaire», thèse : co-encadrement, soutenance ?.

– BENHASSEN Khouloud, « Conception et simulation du fonctionnement d’un système de dessalement par humidification-déshumidification hybride solaire-biomasse», thèse : co-encadrement, soutenance ?.

– BEN HSAN Rihem, «Conception d’un système de dessalement solaire intégrant des nanoparticules et des matériaux à changement de phase : évaluation énergétique et environnementale», thèse : co-encadrement, soutenance ?.

Réduction de l’impact des antibiotiques dans les eaux usées par des traitements biologiques et d’oxydation avancés

Acronyme : ANTIBIOPOL
Domaine : AGRO
Code Campus France : 48644XM
Code PHC : 23MAG31

FRANCE

RECORD Eric

TUNISIE

MECHICHI Tahar

MAROC

Figure illustrant le traitement biologique des antibiotiques solubilisés dans des eaux usées, et suivis analytiques pour (i) tester l’activité antibiotique sur boite de Pétri contre Escherichia coli, (ii) identifier les molécules filles issus de la biotransformation, (ii) ainsi que les enzymes potentiellement impliquées dans cette biotransformation.

RESUME

Le projet AntibioPol a été mis en place comme une preuve de concept au travers d’une collaboration entre les 5 partenaires de l’espace méditerranéen (France, Maroc et Tunisie). Il a pour objectif (i) de comparer des traitements chimiques et biologiques pour la dégradation des antibiotiques, et (ii) d’évaluer des antibiotiques représentatifs de de la famille des fluoroquinolones, antibiotiques très récalcitrant et participant à l’émergence de résistance aux antibiotiques. L’objectif sociétal est de limiter leur dissémination et la propagation des antibiorésistances dans l’environnement. Deux projets de thèse ont été mis en place dans le cadre de ce projet collaboratif. Dans un premier projet de thèse, nous nous intéressons à la bioremédiation d’antibiotiques de la famille des fluoroquinolones basée sur l’utilisation des enzymes fongiques. Les travaux réalisés précédemment (précédente thèse en co-tutelle entre l’ENIS à Sfax et l’UMR 1163 à Marseille) ont montré que 25% et 100% de lévofloxacine ont été biotransformés par Coriolopsis gallica et Porostereum spadiceum. Afin d’identifier les enzymes potentiellement responsables de cette biotransformation, une approche protéomique couplée au séquençage de l’un des génomes fongiques a été mise en place (en présence et en absence de lévofloxacine). Les résultats ont montré que pour C. gallica, les enzymes de type laccase Lac1 et la peroxydase DyP1 sont impliquées, alors que pour P. spadiceum, ce serait en autres, la manganèse peroxydase MnP1, la lignine peroxydase LiP6 et la versatile peroxydase VP1. Certaines de ces enzymes ont été produites de façon hétérologue et testées pour la dégradation des fluoroquinolones. Les molécules de dégradation ont été mises en évidence par spectrométrie de masse et l’étude de leur toxicité est en cours d’étude. Dans le second projet de thèse, nous avons eu pour objectif de comparer des essais de traitement biologiques (par les champignons et leurs enzymes) et les traitements chimiques pour la dégradation d’antibiotiques de la famille des fluoroquinolones dans les eaux usées provenant d’une station d’épuration de Marrakech. Dans ce cadre, nous avons testé le champignon B. adusta en parallèle de procédés d’oxydation avancés tels que les réactions Fenton, photo-Fenton et électro-Fenton. Une analyse approfondie des caractéristiques des échantillons collectés a été réalisée, notamment le pH, la conductivité, la demande chimique en oxygène (DCO), la demande biochimique en oxygène (DBO5), l’azote Kjeldahl. La plupart de ces propriétés physico-chimiques montrent une diminution avec l’avancement des étapes de traitement des eaux usées. Concernant le traitement par oxydation avancée des fluoroquinolones, des taux d’élimination supérieurs à 95 % ont été atteints dans les eaux usées en 1 minute. Concernant le traitement biologique par B. adusta, une analyse LC-MS/MS et des essais antimicrobiens (contre E. coli) ont démontré l’élimination complète de la lévofloxacine au 7e jour. Cependant, certaines fluoroquinolones sont biotransformées en produits de dégradation qui ont encore une activité antimicrobienne. L’analyse protéomique a permis d’identifier 21 hèmes peroxydases fongiques. La peroxydase VP1 semble être potentiellement impliquée dans la biotransformation de ces antibiotiques. Conclusion et perspectives Les champignons et certaines de leurs enzymes se sont montrées efficaces pour biotransformer les antibiotiques comme les fluoroquinolones. Ces études seront élargies prochainement à d’autres classes d’antibiotiques, ainsi que d’autres micropolluants comme des perturbateurs endocriniens. En outre, les traitements d’oxydation se sont montrés efficaces en termes de temps d’application. Malgré tout, nous devons évaluer la toxicité des produits de transformation générés par les approches chimique et biologique, ce qui n’exclut pas d’explorer la possibilité de combiner ces traitements chimiques et biologiques.

PUBLICATIONS MAJEURES

• (2024). Degradation of antibiotics by homogeneous and heterogeneous Fenton processes: A review. Journal of Hazardous Materials Advances. 17. 100522. 10.1016/j.hazadv.2024.100522.
• (2023). Biotransformation of the Fluoroquinolone Antibiotic, Levofloxacin, by the Free and Immobilized Secretome of Coriolopsis gallica, 2024 Dec 12;10(12):861. doi: 10.3390/jof10120861. .
• (2025). Bjerkandera adusta TM11 for the bioremediation of fluoroquinolone antibiotics spiked in wastewater: A sustainable approach to pharmaceutical contaminant biotransformation, Ecotoxicol Environ Saf. 2025 Feb;291:117898. doi: 10.1016/j.ecoenv.2025.117898.

FORMATIONS DOCTORALES

– Hasna Befenzi, « Réduction de l’impact des antibiotiques dans les eaux usées par des traitements biologiques et d’oxydation avancés », TThèse de Doctorat d’Aix-Marseille Université, Microbiologie, Biologie Végétale et Biotechnologie. Co-tutelle avec l’Université Cady Ayyad à Marrakech (Maroc) (co-directeur Professeur Loubna El Fels), à soutenir.

– Nassima Idrissi, « Dégradation des antibiotiques par des enzymes fongiques», Thèse de Doctorat d’Aix-Marseille Université, Microbiologie, Biologie Végétale et Biotechnologie. Co-tutelle avec l’Ecole Nationale des Ingénieurs de Sfax (ENIS) (co-directeur Professeur Tahar Mechichi), à soutenir.