Thèse Développement de la Technologie Plasma Comme Outil de Biostimulation du Blé H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Clermont Auvergne École doctorale : Sciences de la Vie, Santé, Agronomie, Environnement Laboratoire de recherche : GDEC - Génétique, Diversité et Ecophysiologie des Céréales Direction de la thèse : Jane ROCHE ORCID 0000000192703915 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-19T23:59:59 La thèse explore l'utilisation du plasma froid comme nouvel outil prometteur de biostimulation et de biocontrôle appliqué au blé, culture clé de la sécurité alimentaire et fortement exposée à la sécheresse et aux maladies, dans un contexte de réduction des engrais et fongicides. Elle s'inscrit dans le champ des biostimulants, définis comme des agents capables d'améliorer nutrition, tolérance aux stress et qualité des cultures sans apport nutritif direct, en modulant la physiologie et les défenses. Le plasma est envisagé comme un éliciteur physique générant un « cocktail » contrôlé de ROS/RNOS à partir de gaz (air, hélium), induisant un stress oxydatif modéré qui favorise levée de dormance, imbibition, activation des voies de défense et priming. Les objectifs visent à mettre au point des traitements plasma optimisés, à caractériser leur physico chimie (profil en ROS/RNOS, stabilité) et à analyser les réponses précoces des graines et plantules (germination, radicule, enzymes antioxydantes, hormones, transcriptome) ; et à plus long terme sur la physiologie du blé (croissance, développement, photosynthèse, voies de signalisation). Parallèlement, les effets de protection vis à vis de Fusarium seront étudiés à la fois in vitro (croissance, sporulation) et in planta (niveau d'infection, activation des défenses, impact sur plantes saines et infectées) afin de distinguer effets directs et systémiques. Enfin, les protocoles les plus prometteurs seront testés en micro parcelles de plein champ, avec suivi des critères agronomiques, pour proposer des conditions de traitement plasma transférables aux grandes cultures dans une optique de biostimulation et de biocontrôle sans intrants chimiques. La thèse propose d'explorer la technologie plasma froid atmosphérique comme nouvel outil de biostimulation et de biocontrôle appliqué à une cultures clé le blé, pilier de la sécurité alimentaire et de la production de biomasse en France, Dans un contexte de transition agroécologique et de réduction des intrants (engrais azotés de synthèse, fongicides), cette culture est fortement exposée aux stress abiotiques (sécheresse) et aux maladies fongiques, en particulier les fusarioses, pour lesquelles les solutions culturales seules restent souvent insuffisantes pour garantir rendement et qualité.
Le projet s'inscrit dans le champ des biostimulants, définis comme des substances ou microorganismes capables d'améliorer l'efficacité de la nutrition, la tolérance aux stress abiotiques et la qualité des cultures indépendamment de l'apport nutritif, en stimulant les défenses et la physiologie des plantes. L'équipe BioSTIM du GDEC possède déjà une expérience significative dans le domainre (Borjas et al., 2024; Borjas et al., 2025). Dans ce cadre, le plasma froid est envisagé comme un éliciteur physique générant un « cocktail » contrôlé d'espèces réactives de l'oxygène et de l'azote (ROS/RNOS) à partir de gaz comme l'air ou l'hélium. Ces espèces réactives déclenchent un stress oxydatif plus ou moins sévère (notamment en fonction du temps de traitement). Modéré, il joue un rôle central dans la levée de dormance, l'imbibition et l'activation des voies de défense, et peut être assimilé à un signal de priming (Porcher et al., 2025). Les travaux existants montrent chez le blé une amélioration de la germination (vitesse, homogénéité), de la vigueur des plantules et de la croissance racinaire, ainsi qu'une augmentation de 10 à 30% de la biomasse dans une fenêtre de dose favorable (Šerá et al., 2010 ; Randeniya & de Groot, 2015 ; Bourke et al., 2018). 1) Mise au point des biotraitements plasma
Traitement par plasma des graines sèches et humidifiées de blé : détermination des paramètres optimaux pour la germination
- Conception et développement d'un système à plasma froid adapté au traitement des plantes (biostimulation et biocontrôle)
- Caractérisation des espèces réactives générées dans l'eau par traitement plasma, optimisation des conditions de production (NOx, HO), évaluation de leur stabilité
- Étude des interactions paramètres plasma/réponses des plantes les plus efficaces par plan d'expériences (interactions ROS/hormones, mesure de la taille et de la morphologie de la radicule, activité des enzymes antioxydantes au niveau de la graine)
2) Effets biostimulants sur la physiologie de la plante
- Caractérisation phénotypique et compréhension des mécanismes d'action liés aux impacts des traitements plasma sur la physiologie : évaluation de paramètre de croissance et développement de la plante (morphométrie, dosage hormonal (auxines/gibbérellines), activité photosynthétique); analyse des voies de signalisation les plus impactées par transcriptomique globale (RNASeq).
- Analyse de l'effet transgénérationnel du plasma : analyse des marques épigénétiques à partir des graines de génération 2 obtenues à partir des graines traitées au plasma par analyse de la méthylation différentielle dans les promoteurs/régions régulatrices de gènes de stress ou de germination par séquençage bi-sulfite
3) Effets de protection contre les maladies
- Étude des effets biocides ou biostatiques sur le champignon du genre Fusarium graminearum (croissance, morphologie, sporulation),
- Analyse des effets protecteurs sur des plantes infectées et évaluation des éventuels effets délétères sur des plantes saines par des mesures physiologiques de croissance (maintien de la capacité photosynthétique, activation du système de défense, ...)
- Etude des effets directs du plasma sur le développement et la croissance de Fusarium graminearum du blé (inoculation foliaire) afin de déterminer si ces effets sont directs ou systémiques
4) Évaluation agronomique
- Essais des meilleurs traitements en microparcelles (plateforme Pheno3C/GDEC), suivi des traits agronomiques (rendement, composantes) - Réglage et optimisation de la technologie plasma
- Dosage de ROS
- Mesures biométriques de la croissance et du développement du blé en conditions contrôlées et en plein champ, mesures de l'activité photosynthétique
- Dosages d'activités enzymatiques
- Biologie moléculaire: analyse globale de l'expression des gènes (RNASeq)
- Microbiologie classique (croissance d'un champignon in vitro et in vivo)

Biologie moléculaire
Physiologie végétale
Physique du plasma