Study of the regulation of antifungal activity in plant-associated pseudomas fluorescens

RésuméEn agriculture d'énormes pertes sont causées par des champignons telluriques pathogènes tels que Thielaviopsis, Fusarium, Gaeumannomyces et Rhizoctonia ou encore l'oomycète Pythium. Certaines bactéries dites bénéfiques, comme Pseudomonas fluorescens, ont la capacité de protéger les plantes de ces pathogènes par la colonisation de leur racines, par la production de métabolites secondaires possédants des propriétés antifongiques et par l'induction des mécanismes de défenses de la plante colonisée. P. fluorescens CHAO, une bactérie biocontrôle isolée d'un champ de tabac à Payerne, a la faculté de produire un large spectre de métabolites antifongiques, en particulier le 2,4- diacétylphloroglucinol (DAPG), la pyolutéorine (PLT), le cyanure d'hydrogène (HCN), la pyrrolnitrine (PRN) ainsi que des chélateurs de fer.La plante, par sécrétion racinaire, produit des rhizodéposites, source de carbone et d'azote, qui profitent aux populations bactériennes vivant dans la rhizosphere. De plus, certains stresses biotiques et abiotiques modifient cette sécrétion racinaire, en terme quantitatif et qualitatif. De leur côté, les bactéries bénéfiques, améliorent, de façon direct et/ou indirect, la croissance de la plante hôte. De nombreux facteurs biotiques et abiotiques sont connus pour réguler la production de métabolites secondaires chez les bactéries. Des études récentes ont démontré l'importance de la communication entre la plante et les bactéries bénéfiques afin que s'établisse une interaction profitant à chacun des deux partis. Il est ainsi vraisemblable que les populations bactériennes associées aux racines soient capables d'intégrer ces signaux et d'adapter spécifiquement leur comportement en conséquence.La première partie de ce travail de thèse a été la mise au point d'outils basés sur la cytométrie permettant de mesurer l'activité antifongique de cellules bactériennes individuelles dans un environnent naturel, les racines des plantes. Nous avons démontré, grâce à un double marquage aux protéines autofluorescentes GFP et mCherry, que les niveaux d'expression des gènes impliqués dans la biosynthèse des substances antifongiques DAPG, PLT, PRN et HCN ne sont pas les mêmes dans des milieux de cultures liquides que sur les racines de céréales. Par exemple, l'expression de pltA (impliqué dans la biosynthèse du PLT) est quasiment abolie sur les racines de blé mais atteint un niveau relativement haut in vitro. De plus cette étude a mis en avant l'influence du génotype céréalien sur l'expression du gène phlA qui est impliqué dans la biosynthèse du DAPG.Une seconde étude a révélé la communication existant entre une céréale (orge) infectée par le pathogène tellurique Pythium ultimum et P. fluorescens CHAO. Un système de partage des racines nous a permis de séparer physiquement le pathogène et la bactérie bénéfique sur la plante. Cette méthode a donné la possibilité d'évaluer l'effet systémique, causé par l'attaque du pathogène, de la plante sur la bactérie biocontrôle. En effet, l'infection par le phytopathogène modifie la concentration de certains composés phénoliques dans les exsudats racinaires stimulant ainsi l'expression de phi A chez P.fluorescens CHAO.Une troisième partie de ce travail focalise sur l'effet des amibes qui sont des micro-prédateurs présents dans la rhizosphere. Leur présence diminue l'expression des gènes impliqués dans la biosynthèse du DAPG, PLT, PRN et HCN chez P.fluorescens CHAO, ceci en culture liquide et sur des racines d'orge. De plus, des molécules provenant du surnageant d'amibes, influencent l'expression des gènes requis pour la biosynthèse de ces antifongiques. Ces résultats illustrent que les amibes et les bactéries de la rhizosphere ont développé des stratégies pour se reconnaître et adapter leur comportement.La dernière section de ce travail est consacrée à l'acide indole-acétique (LA.A), une phytohormone connue pour son effet stimulateur sur phlA. Une étude moléculaire détaillée nous a démontré que cet effet de l'IAA est notamment modulé par une pompe à efflux (FusPl) et de son régulateur transcriptionnel (MarRl). De plus, les gènes fusPl et marRl sont régulés par d'autres composés phénoliques tels que le salicylate (un signal végétal) et l'acide fusarique (une phytotoxine du pathogène Fusarium).En résumé, ce travail de thèse illustre la complexité des interactions entre les eucaryotes et procaryotes de la rhizosphère. La reconnaissance mutuelle et l'instauration d'un dialogue moléculaire entre une plante hôte et ses bactéries bénéfiques associées? sont indispensables à la survie des deux protagonistes et semblent être hautement spécifiques.SummaryIn agriculture important crop losses result from the attack of soil-borne phytopathogenic fungi, including Thielaviopsis, Fusarium, Gaeumannomyces and Rhizoctonia, as well as from the oomycete Pythium. Certain beneficial microorganisms of the rhizosphere, in particular Pseudomonas fluorescens, have the ability to protect plants against phytopathogens by the intense colonisation of roots, by the production of antifungal exoproducts, and by induction of plant host defences. P. fluorescens strain CHAO, isolated from a tobacco field near Payerne, produces a large array of antifungal exoproducts, including 2,4-diacetylphloroglucinol (DAPG), pyoluteorin (PLT), hydrogen cyanide (HCN), pyrrolnitrin (PRN) and iron chelators. Plants produce rhizodeposites via root secretion and these represent a relevant source of carbon and nitrogen for rhizosphere microorganisms. Various biotic and abiotic stresses influence the quantity and the quality of released exudates. One the other hand, beneficial bacteria directly or indirectly promote plant growth. Biotic and abiotic factors regulate exoproduct production in biocontrol microorganisms. Recent studies have highlighted the importance of communication in establishing a fine-tuned mutualist interaction between plants and their associated beneficial bacteria. Bacteria may be able to integrate rhizosphere signals and adapt subsequently their behaviour.In a first part of the thesis, we developed a new method to monitor directly antifungal activity of individual bacterial cells in a natural environment, i.e. on roots of crop plants. We were able to demonstrate, via a dual-labelling system involving green and red fluorescent proteins (GFP, mCherry) and FACS-based flow cytometry, that expression levels of biosynthetic genes for the antifungal compounds DAPG, PLT, PRN, and HCN are highly different in liquid culture and on roots of cereals. For instance, expression of pltA (involved in PLT biosynthesis) was nearly abolished on wheat roots whereas it attained a relatively high level under in vitro conditions. In addition, we established the importance of the cereal genotype in the expression of phi A (involved in DAPG biosynthesis) in P. fluorescens CHAO.A second part of this work highlighted the systemic communication that exists between biocontrol pseudomonads and plants following attack by a root pathogen. A split-root system, allowing physical separation between the soil-borne oomycete pathogen Phytium ultimum and P. fluorescens CHAO on barley roots, was set up. Root infection by the pathogen triggered a modification of the concentration of certain phenolic root exudates in the healthy root part, resulting in an induction ofphlA expression in P. fluorescens CHAO.Amoebas are micro-predators of the rhizosphere that feed notably on bacteria. In the third part of the thesis, co-habitation of Acanthamoeba castellanii with P. fluorescens CHAO in culture media and on barley roots was found to significantly reduce bacterial expression of genes involved in the biosynthesis of DAPG, PLT, HCN and PRN. Interestingly, molecular cues present in supernatant of A. castelanii induced the expression of these antifungal genes. These findings illustrate the strategies of mutual recognition developed by amoeba and rhizosphere bacteria triggering responses that allow specific adaptations of their behaviour.The last section of the work focuses on indole-3-acetic acid (IAA), a phytohormone that stimulates the expression of phi A. A detailed molecular study revealed that the IAA-mediated effect on phi A is notably modulated by an efflux pump (FusPl) and its transcriptional regulator (MarRl). Remarkably, transcription of fusPl and marRl was strongly upregulated in presence of other phenolic compounds such as salicylate (a plant signal) and fusaric acid (a phytotoxin of the pathogenic fungus Fusarium).To sum up, this work illustrates the great complexity of interactions between eukaryotes and prokaryotes taking place in the rhizosphere niche. The mutual recognition and the establishment of a molecular cross-talk between the host plant and its associated beneficial bacteria are essential for the survival of the two partners and these interactions appear to be highly specific.

Production of renewable polymers from crop plants

Plants produce a range of biopolymers for purposes such as maintenance of structural integrity, carbon storage, and defense against pathogens and desiccation. Several of these natural polymers are used by humans as food and materials, and increasingly as an energy carrier. In this review, we focus on plant biopolymers that are used as materials in bulk applications, such as plastics and elastomers, in the context of depleting resources and climate change, and consider technical and scientific bottlenecks in the production of novel or improved materials in transgenic or alternative crop plants. The biopolymers discussed are natural rubber and several polymers that are not naturally produced in plants, such as polyhydroxyalkanoates, fibrous proteins and poly-amino acids. In addition, monomers or precursors for the chemical synthesis of biopolymers, such as 4-hydroxybenzoate, itaconic acid, fructose and sorbitol, are discussed briefly

The In Vitro Mass-Produced Model Mycorrhizal Fungus, Rhizophagus irregularis, Significantly Increases Yields of the Globally Important Food Security Crop Cassava.

The arbuscular mycorrhizal symbiosis is formed between arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and plant roots. The fungi provide the plant with inorganic phosphate (P). The symbiosis can result in increased plant growth. Although most global food crops naturally form this symbiosis, very few studies have shown that their practical application can lead to large-scale increases in food production. Application of AMF to crops in the tropics is potentially effective for improving yields. However, a main problem of using AMF on a large-scale is producing cheap inoculum in a clean sterile carrier and sufficiently concentrated to cheaply transport. Recently, mass-produced in vitro inoculum of the model mycorrhizal fungus Rhizophagus irregularis became available, potentially making its use viable in tropical agriculture. One of the most globally important food plants in the tropics is cassava. We evaluated the effect of in vitro mass-produced R. irregularis inoculum on the yield of cassava crops at two locations in Colombia. A significant effect of R. irregularis inoculation on yield occurred at both sites. At one site, yield increases were observed irrespective of P fertilization. At the other site, inoculation with AMF and 50% of the normally applied P gave the highest yield. Despite that AMF inoculation resulted in greater food production, economic analyses revealed that AMF inoculation did not give greater return on investment than with conventional cultivation. However, the amount of AMF inoculum used was double the recommended dose and was calculated with European, not Colombian, inoculum prices. R. irregularis can also be manipulated genetically in vitro, leading to improved plant growth. We conclude that application of in vitro R. irregularis is currently a way of increasing cassava yields, that there is a strong potential for it to be economically profitable and that there is enormous potential to improve this efficiency further in the future.

Factors promoting the exposure to bioaerosols among crop workers

Introduction. Agricultural workers are among the professional groups most at risk of developing acute or chronic respiratory problems. Despite this fact, the etiology of these occupational diseases is poorly known, even in important sectors of agriculture such as the crops sector. Cereals can be colonized by a large number of fungal species throughout the plants' growth, but also during grain storage. Some of these fungi deliver toxins that can have a serious impact on human health when they are ingested via wheat products. Although International and European legislation on contaminants in food, including mycotoxins, include measures to ensure protection of public health by setting down the maximum levels for certain contaminants, the risks associated with the inhalation of such molecules during grain handling remains poorly documented. Goal of study. This project's objective was to characterize worker exposure to pathogenic, irritative or allergenic microorganisms and to identify the abiotic or biotic factors that reduce the growth of these microorganisms in crops. Indeed, the proliferation of microorganisms on wheat is dependent on temperature, rainfall and human disturbance (e.g. usage of tillage, addition of fungicides). A change in the concentration of these microorganisms in the substrate will directly result in a change in the concentration of aerosolized particles of the same microorganisms. Therefore, the exposure of worker to bioaérosols will also change. The Vaud region of Switzerland is a perfect region for conduct such a project as weather conditions vary and agricultural land management programs are divers at a small geographic scale. Methods. Bioaerosols and wheat dust have been sampled during wheat harvesting of summer 2010 at 100 sites uniformly distributed in the Vaud region that are representative of the different agriculture practices. Personal exposure has been evaluated for different wheat related activities: harvesting, grain unload, baling straw, the cleaning of harvesters and silos. Aerosols have been sampled at a rate of 2L/min between 15 min to 4 hours (t) on a 5m PVC filter for estimating the total dust inhaled, on gelatine filter for the identification and quantification of molds, and on a 0.45um polycarbonate filter for endotoxin quantification. Altitude, temperature and annual average rainfall were considered for each site. The physical and chemical characteristics of soils were determined using the methods in effect at Sol Council (Nyon). Total dust has been quantified following NIOSH 0500 method. Reactive endotoxine activity has been determined with Limulus Amebocyte Lysate Assay. All molds have been identified by the pyrosequencing of ITS2 amplicons generated from bioaerosol or wheat dust genomic DNA. Results & Conclusions. Our results confirm the previous quantitative data on the worker exposure to wheat dust. In addition, they show that crop workers are systematically exposed to complex mixtures of allergens, irritants or cytotoxic components. The novelty of our study is the systematic detection of molds such as Fusarium - that is a mycotoxins producer - in the bioaerosols. The results are interpreted by taking in account the agriculture practice, the Phosphorus : Carbon : Nitrogen ratio of the soil, the altitude and the average of rainy days per year.

Exudative mineral losses after serious burns: a clue to the alterations of magnesium and phosphate metabolism.

Hypomagnesemia and hypophosphatemia are frequent after severe burns; however, increased urinary excretion does not sufficiently explain the magnitude of the mineral depletion. We measured the mineral content of cutaneous exudates during the first week after injury. Sixteen patients aged 34 +/- 9 y (mean +/- SD) with thermal burns were studied prospectively and divided in 3 groups according to the extent of their burn injury and the presence or absence of mineral supplements: group 1 (n = 5), burns covering 26 +/- 5% of body surface; group 2 (n = 6), burns covering 41 +/- 10%; and group 3 (n = 5), burns covering 42 +/- 6% with prescription of magnesium and phosphate supplements. Cutaneous exudates were extracted from the textiles (surgical drapes, dressings, sheets, etc) surrounding the patients from day 1 to day 7 after injury. Mean magnesium serum concentrations decreased below reference ranges in 12 patients between days 1 and 4 and normalized thereafter. Phosphate, normal on day 0, was low during the first week. Albumin concentrations, normal on day 0, decreased and remained low. Urinary magnesium and phosphate excretion were within reference ranges and not larger in group 3. Mean daily cutaneous losses were 16 mmol Mg/d and 11 mmol P/d (largest in group 2). Exudative magnesium losses were correlated with burn severity (r = 0.709, P = 0.003). Cutaneous magnesium losses were nearly four times larger than urinary losses whereas cutaneous phosphate losses were smaller than urinary phosphate losses. Mean daily losses of both magnesium and phosphate were more than the recommended dietary allowances. Exudative losses combined with urinary losses largely explained the increased mineral requirements after burn injury.

Factors promoting the exposure to bioaerosols among crop workers

Agricultural workers are among the professional groups most at risk of developing acute or chronic respiratory problems. Despite this fact, the etiology of these occupational diseases is poorly known, even in important sectors of agriculture such as the crops sector. A chronic exposure to multiple microorganisms, such as different bacterial and fungal species, has been proposed to be the cause of these multiple respiratory pathologies. Nevertheless, these microbial communities are still partially known. The aim of this study is to characterize all fungal species inhaled by the crops workers during different grain related activities and identify the abiotic and biotic factors that reduce the growth of the toxigenic, irritative or allergenic microbial species. Here, we are presenting the factors promoting the exposure to bioaerosols during different wheat related activities: harvesting, grain unload, baling straw, the cleaning of harvesters and silos. Total dust has been quantified following NIOSH 0500 method. Reactive endotoxin activity has been determined with Limulus Amebocyte Lysate Assay. All molds have been identified by the pyrosequencing of ITS2 amplicons generated from bioaerosol.

Evaluation des pratiques d'irrigation, de fertilisation et d'application de pesticides dans l'agriculture périurbaine de Dakar, Sénégal

RESUMEL'agriculture urbaine et périurbalne - nommée ci-après AU - est un thème fort de recherche transversale, au vu des nombreux enjeux économiques, sociaux et environnementaux. L'objectif de cette recherche était de contribuer à une meilleure connaissance des processus de transfert de polluants et du cycle des nutriments à l'échelle locale, afin de déterminer sous quelles conditions l'AU de Dakar peut être pratiquée sans porter atteinte à la santé et à l'environnement.Une approche basée sur l'étude des processus géochimiques dans ie sol jusqu'à la nappe a été choisie, à l'échelle de la parcelle cultivée et à une échelle un peu plus large de la zone périurbaine de Dakar pour déterminer les influences du type d'occupation du sol.L'évaluation des impacts de l'irrigation avec des eaux usées brutes et des eaux de nappe saumâtres sur la qualité des sols (chapitre 2) a montré que l'alcalinité et les teneurs en calcium élevées des eaux saumâtres induisent la précipitation de CaC03 dans l'horizon superficiel du sol. Na remplace consécutivement Ca sur le complexe argilo-humique du sol et les bicarbonates diminuent dans la solution du sol. Le carbone organique dissout (COD) augmente significativement dans la solution du sol et dans la nappe sous-jacente. Malgré l'alcalinité et les teneurs très élevées en calcium des eaux usées, il y a peu de précipitation de CaC03 dans l'horizon superficiel du sol et une faible augmentation du sodium échangeable ESP. La nitrification de l'ammonium des eaux usées (moy 190mg/L à Pikine) produit des protons, qui ne sont plus tamponnés par les bicarbonates exportés hors du profil. Il y a alors une nette baisse de pH des sols irrigués par des eaux usées non traitées. Les sols irrigués par des eaux usées et saumâtres stockent moins de C et Ν que les sols de référence.L'évaluation de l'influence de l'occupation des sols en zone périurbaine sur à la nappe phréatique peu profonde (chapitre 3) a permis de déterminer les traceurs représentatifs de l'occupation du sol, à savoir Br/CI, NO3/CI et δ180-Ν03 pour l'irrigation par des eaux usées, pH et δ15Ν-Ν03 pour l'irrigation par des eaux de nappe, et Rb+Cr et Κ pour les lixiviats de fosses septiques. Ce chapitre a mis en évidence des points importants de la dynamique de l'azote en zone périurbaine sous deux occupations du sol : (1) la dénitrification est un processus important dans l'agrosystème périurbain de Dakar en bas de dune, dans les gleysols où l'on trouve des conditions temporairement réduites et un substrat organique favorables aux microorganismes de la dénitrification. Les teneurs en nitrates sont presque nulles avec irrigation d'eau de nappe. (2) en bas de pente, mais avec irrigation quotidienne par les eaux usées, l'apport continu d'ammonium inhibe probablement la dénitrification, mais favorise la volatilisation. (3) la nitrification de l'ammonium dans la nappe lors de la lixiviation des fosses septiques se distingue de la nitrification de l'ammonium dans la zone non saturée dans la zone d'agriculture périurbaine par la composition isotopique de l'oxygène de l'eau. Une comparaison des flux d'azote entre l'agrosystème et les quartiers périurbains de Dakar (chapitre 4) ont révélé que ces derniers étaient du même ordre de grandeur par unité de surface, à savoir 2-4 tonnes Ν /ha/an.L'évaluation des flux de pesticides dans l'agrosystème et des risques induits pour les eaux souterraines (chapitre 5) a révélé un fiux total de pesticides de 60kg/ha/an, totalisant 15 matières actives. Seules deux de ces matières actives sont autorisées par le comité des pesticides sahélien. Les pesticides les plus utilisés par les producteurs sont l'organochloré dicofol, les organophosphorés methamidophos, dimethoate et fenithrotion ainsi que le cabamate methomyl. Les flux les plus importants sont de 9 à 7 kg/ha/an (methomyl, methamidophos, ethoprophos et dicofol). Les pesticides qui présentent un risque élevé de contamination des eaux souterraines et qui devraient être prioritaires pour un suivi analytique sont : le carbofuran, le dimethoate, l'ethoprophos et le methomyl.En conclusion, une meilleure gestion de la fertilisation est nécessaire dans la zone d'AU de Dakar, afin de (1) réduire les pertes gazeuses qui contribuent à l'effet de serre, (2) de ralentir la minéralisation du carbone et de l'azote organiques pour créer un stock de C et Ν dans ces sols, (3) de limiter le lessivage dans la nappe et enfin, 4) d'augmenter l'efficacité d'utilisation de Ν par les plantes. Une optimisation de l'irrigation devrait limiter l'alcalinisation secondaire. Enfin, la mise en place d'une lutte intégrée ou biologique contre les ravageurs est indispensable afin de minimiser les risques pour les eaux souterraines et les mares permanentes.ABSTRACTUrban and periurban agriculture (UA) is an important issue in southern countries, because of its key role in their social and economical development and its environmental concern. The goal of this study was to contribute to a better understanding of pollutant transfer and nutrient cycling at the local scale, in order to implement the necessary improvements to guarantee the sustainability of this practice.An approach based on geochemical processes occurring in the vadose zone from the surface down to the groundwater level was chosen, at the scale of cultivated plots and at the regional scale of Dakar periurban areas, to determine the influence of land use.The assessment of irrigation with untreated domestic wastewater and brackish water on soil quality (chapter 2) showed: (1) that the high alkalinity and calcium contents of brackish water induce CaC03 precipitation in the top layer of the soil and therefore a replacement of Ca by Na on the clay- humic complexes, strongly marked during the dry season. Dissolved organic carbon (DOC) increased significantly in the soil solution and in the underlying groundwater. (2) in spite of the similarly high alkalinity and Ca contents of waste water, there is only little CaC03 precipitation and a low increase of the percentage of exchangeable sodium (ESP) in the soil top layer. The nitrification of the ammonium of wastewater (mean 190 mg/L in Pikine) produces protons, which are not any more buffered by bicarbonates exported out of the soil profile, which leads to a net decline of soil pH. Both soils irrigated with untreated wastewater and brackish water store less of C and Ν than soils irrigated with non saline groundwater.The assessment of the impact of land use on the shallow groundwater (chapter 3) allowed determining representative tracers of the land use. Low Br/CI ratio, high NO3/CI ratio and low δ1βΟ- nitrate indicated the influence of wastewater; high pH and high 515N-nitrates indicated the influence of brackish water together with high amendments of organic fertilizers; high Rb+Cr and Κ indicated the influence of poor sanitation facilities in periurban districts (septic tank leakage). This chapter also pointed out the following facts about the nitrogen dynamics : (1) denitrification is a key-process in the Dakar UA agrosystem in the gleysols irrigated with groundwater. The underlying groundwater is almost nitrate free. (2) in the Gleysols irrigated with waste water, ammonium inhibits denitrification but facilitate ammoniac volatilization. A comparison of nitrogen balance between the UA agrosystem and the periurban districts of Dakar (chapter 4) revealed similar flows per surface unit, namely 2-4 tons Ν / ha / year.The evaluation of pesticides use in the UA agrosystem and the risk assessment for the groundwater (chapter 5) revealed a total flow of pesticides of 60kg / ha / year, totalizing 15 active substances. Only two of these are authorized by the Sahelian Pesticides Committee. The most used pesticides are dicofol (organochlorinated), methamidophos, dimethoate and fenithrotion (organophosphate) as well as methomyl. (carbamate). The most important flows vary between 9 to 7 kg / ha / year. Pesticides with a high risk of groundwater contamination - according to SIRIS and EPRIP 2 indicators - are: carbofuran, dimethoate, ethoprophos and methomyl. These substances should be established as a priority for an analytical follow-up in the different environmental compartments.In conclusion, a better management of the fertilization is necessary in the Dakar UA, (1) to reduce the gaseous losses which contribute to greenhouse emissions (2) to slow down the mineralization of the organic carbon and the nitrogen, in order to enhance the C and Ν stock in these soils, (3) to limit the nitrate leaching in the groundwater and finally, 4) to increase the N-use efficiency of plants. An optimization of the irrigation scheme should limit the secondary sodisation if coupled with an increase the stable organic matter of the soil. An integrated or biologic crop pest strategy is urgently needed to minimize risks with respect to ground and surface water (ponds used for fishing).RESUME LARGE PUBLICL'agriculture mondiale connaît actuellement une crise majeure, affectée par les changements climatiques, la sécurité alimentaire et les dégradations de l'environnement. Elle n'a plus le rôle unique de produire, mais devient un élément essentiel de la protection des ressources naturelles et du paysage. Les politiques agricoles basées sur les marchés mondiaux devront se réorienter vers une agriculture locale basée sur le développement durable.La production alimentaire située dans l'enceinte des villes, nommée agriculture urbaine ou périurbaine (AU ci-après) joue un rôle important dans le contexte actuel d'accroissement de la population et de la pauvreté urbaines. L'AU concerne en effet la majorité des mégapoies du monde, fait vivre plus de 200 millions de personnes dans les pays du Sud, fournit jusqu'à 80% de la demande urbaine en certains produits frais, fait barrière à l'extension urbaine et permet un recyclage de certains déchets urbains. L'AU a pour particularité d'être à cheval entre des politiques rurales et urbaines, d'où un délaissement ce cette activité au secteur informel. Ce qui a développé de nombreuses stratégies à risques, comme à Dakar, où les petits producteurs périurbains irriguent quotidiennement avec des eaux usées domestiques par manque d'accès à une eau de bonne qualité et pour raccourcir les cycles de production. L'extrême précarité foncière des acteurs de l'AU de Dakar les empêchent d'investir à long terme et induit des pratiques inadéquates d'irrigation, d'usage de pesticides et de fertilisation de ces sols sableux.L'objectif de cette recherche était de contribuer à une meilleure connaissance des processus de transfert de polluants et du cycle des nutriments à l'échelle des parcelles cultivées par des eaux usées et des eaux saumâtres, afin de déterminer sous quelles conditions l'AU de Dakar peut être pratiquée et surtout maintenue sans porter atteinte à la santé et à l'environnement. Pour cela, une approche basée sur l'étude des processus géochimiques dans le sol jusqu'à la nappe a été choisie, à l'échelle de la parcelle cultivée et à une échelle un peu plus large de la zone périurbaine de Dakar pour déterminer les influences du type d'occupation du sol.Les résultats principaux de cette étude ont montré que (1) il y a un processus de salinisation anthropique des sols (sodisation) lors d'irrigation avec des eaux de nappe saumâtres, un processus accentué en saison sèche et lors d'années à pluviométrie déficitaire. Bien que les eaux usées soient aussi salines que les eaux de nappe, la salinisation des sols irrigués' par des eaux usées est limitée par l'ammonium présent dans les eaux usées (moy 190mg NH4/L à Pikine) qui produit de l'acidité lors de la transformation en nitrates dans le sol (nitrification). (2) les sols irrigués par des eaux usées (EU) stockent moins de C et Ν que les sois de référence, ce qui montrent bien que l'azote des eaux usées n'est pas disponible pour les plantes, mais est lessivé dans la nappe (100 à 450 mg/L N03 sous irrigation par EU, alors que la limite de OMS est de 50mg/L). (3) l'utilisation des isotopes stables des nitrates et des éléments traces, notamment le bore et le brome, ont permis de distinguer l'influence de l'irrigation par des eaux usées, de l'irrigation par des eaux de nappe et des lixiviats de fosses septiques sur les propriétés de la nappe. (4) Le processus de la dénitrification (atténuation naturelle des concentrations en nitrates de la nappe par biotransformation en azote gazeux) est important dans les zones basses de l'agrosystème périurbain de Dakar, sous irrigation par eaux naturelles (ΝΟ3 < 50mg/L). Tandis que sous habitat sans assainissement adéquat, les nitrates atteignent 300 à 700 mg/L. (5) Le flux total de pesticides dans l'AU est énorme (60kg/ha/an) totalisant 15 pesticides, dont deux seulement sont autorisés. Les pesticides les plus utilisés sont des insecticides organophosphorés et organochlorés classés extrêmement dangereux à dangereux par l'OMS, appliqués à des doses de 2 à 9 kg/ha/an. Les pesticides qui ont montré un risque élevé de contamination des eaux souterraines avec les indicateurs SIRIS et EPRIP2 sont : le carbofuran, le dimethoate, l'ethoprophos et le methomyl.En conclusion, nous recommandons la reconstitution d'un horizon superficiel des sols riche en matière organique stable et structuré par production locale de compost. Cette mesure réduira les pertes gazeuses contribuant à l'effet de serre, augmentera le stock de Ν dans ces sols, alors utilisable par les plantes et permettra de diminuer l'irrigation car la capacité de rétention de l'eau dans le sol sera accru, ce qui limitera le lessivage des nitrates dans la nappe et l'alcalinisation secondaire. Enfin, la mise en place d'une lutte intégrée ou biologique contre les ravageurs est indispensable afin de minimiser les risques pour les eaux souterraines et lesmares permanentes.

Biological Flora of the British Isles: Ambrosia artemisiifolia

1. This account presents information on all aspects of the biology of Ambrosia artemisiifolia L. (Common ragweed) that are relevant to understanding its ecology. The main topics are presented within the standard framework of the Biological Flora of the British Isles: distribution, habitat, communities, responses to biotic factors, responses to environment, structure and physiology, phenology, floral and seed characters, herbivores and disease, history, and conservation, impacts and management. 2. Ambrosia artemisiifolia is a monoecious, wind-pollinated, annual herb native to North America whose height varies from 10 cm to 2.5 m according to environmental conditions. It has erect, branched stems and pinnately lobed leaves. Spike-like racemes of male capitula composed of staminate (male) florets terminate the stems, while cyme-like clusters of pistillate (female) florets are arranged in groups the axils of main and lateral stem leaves. 3. Seeds require prolonged chilling to break dormancy. Following seedling emergence in spring, the rate of vegetative growth depends on temperature, but development occurs over a wide thermal range. In temperate European climates, male and female flowers are produced from summer to early autumn (July to October). 4. Ambrosia artemisiifolia is sensitive to freezing. Late spring frosts kill seedlings and the first autumn frosts terminate the growing season. It has a preference for dry soils of intermediate to rich nutrient level. 5. Ambrosia artemisiifolia was introduced into Europe with seed imports from North America in the 19th century. Since World War II, it has become widespread in temperate regions of Europe and is now abundant in open, disturbed habitats as a ruderal and agricultural weed. 6. Recently, the N. American ragweed leaf beetle (Ophraella communa) has been detected in southern Switzerland and northern Italy. This species appears to have the capacity to substantially reduce growth and seed production of A. artemisiifolia. 7. In heavily infested regions of Europe, A. artemisiifolia causes substantial crop-yield losses and its copious, highly allergenic pollen creates considerable public health problems. There is consensus among models that climate change will allow its northward and up-hill spread in Europe.

Stochasticity in economic losses increases the value of reputation in indirect reciprocity.

Recent theory predicts harsh and stochastic conditions to generally promote the evolution of cooperation. Here, we test experimentally whether stochasticity in economic losses also affects the value of reputation in indirect reciprocity, a type of cooperation that is very typical for humans. We used a repeated helping game with observers. One subject (the "Unlucky") lost some money, another one (the "Passer-by") could reduce this loss by accepting a cost to herself, thereby building up a reputation that could be used by others in later interactions. The losses were either stable or stochastic, but the average loss over time and the average efficiency gains of helping were kept constant in both treatments. We found that players with a reputation of being generous were generally more likely to receive help by others, such that investing into a good reputation generated long-term benefits that compensated for the immediate costs of helping. Helping frequencies were similar in both treatments, but players with a reputation to be selfish lost more resources under stochastic conditions. Hence, returns on investment were steeper when losses varied than when they did not. We conclude that this type of stochasticity increases the value of reputation in indirect reciprocity.