Nous voulons tester un cadre conceptuel qui permettra de mieux interpréter les résultats empiriques de l’écologie des sols et de suggérer de nouvelles expériences clefs. Ce cadre est basé sur la prise en compte 1 de l’évolution, au sens darwinien, des interactions faune du sol–plante, 2 des interactions indirectes dues aux activités de type ‘’ingénieur des écosystèmes’’, 3 de l’efficacité du recyclage des nutriments : de la capacité des organismes à recycler les nutriments à l’intérieur de leur écosystème. Ce cadre sera testé pour étudier la relation vers de terre–sol–plante en développant une approche empirique et théorique.

Les vers de terre ont une influence positive sur les plantes. Les mécanismes impliqués et leurs causes évolutives sont mal connus. Un des mécanismes les plus reconnu fait intervenir l’accélération du recyclage des nutriments par les vers. De Mazancourt a montré que les herbivores peuvent augmenter la production primaire en augmentant l’efficacité du recyclage et non pas sa rapidité. Leurs modèles suggèrent aussi que l’évolution peut sélectionner, chez les plantes, des traits augmentant cette efficacité. Nous testerons ces résultats pour les vers de terre.

A Des modèles (systèmes d’équations différentielles) seront construits pour déterminer dans quelles conditions les vers augmentent la production primaire par l’intermédiaire du recyclage de la matière organique et dans quelles conditions des traits biologiques permettant aux vers d’augmenter la production primaire ont pu être sélectionnés.

B Pour que la relation plante-vers de terre ait été façonnée par coévolution il faut que les vers soit capables de modifier la valeur sélective de plantes et non pas seulement d’influencer leur croissance. Des expériences en microcosmes seront mises en place. Les cycles de vie entiers de plantes annuelles (4 espèces) isolées seront suivis jusqu’à la production de graines. L’effet des vers de terre sur des communautés composées de ces plantes sera suivi au cours de plusieurs cycles de vie successifs.

C Si la relation plante-vers découle d’une coévolution, des mécanismes subtils ont dû être sélectionnés. De tels mécanismes seront recherchés dans trois directions. (1) Par une expérience de marquage isotopique, nous mesurerons les flux d’azote induits par les vers. (2) Les vers influencent le recyclage des nutriments et les plantes en manipulant la microflore du sol. Nous porterons notre attention sur la capacité de cette microflore à nitrifier et dénitrifier à l’aide de différentes méthodes de microbiologie (enzymologie, DGGE, incubations). (3) Les vers de terre modifient l’expression des gènes des plantes, directement par la production de molécules reconnues par les plantes comme des hormones, ou indirectement en modifiant le sol. Nous estimerons ainsi par des méthodes moléculaires l’expression de gènes du catabolisme, de la croissance et du métabolisme de l’azote. Ces analyses seront appliquées aux plantes de l’expérience (B).