MISTIC

Les sciences du numérique ont un potentiel énorme pour faciliter et accélérer le développement et déploiement d’innovations agroécologiques. Les systèmes de culture agroécologiques subissent de très nombreuses d’interactions biotiques avec des communautés microbiennes complexes : bénéfiques, assurant des fonctions de bio-défense ou nutritionnelles, ou délétères, par notamment des parasites microbiens et pathogènes qui exploitent les ressources de la plante. La diversité et la dynamique de ces interactions dépendent des conditions écologiques, des phénotypes, de leur physiologie, et de l’environnement abiotique. Déchiffrer les liens entre la diversité interspécifique, la structure des communautés et les fonctions biologiques permet de comprendre, maintenir, diagnostiquer et exploiter la dynamique communautaire qui sous-tend la santé d’une culture et son adaptation aux stress environnementaux.

Le projet MISTIC a pour objectif de concevoir de nouveaux outils d’analyse de données multi-omiques et des modèles spatio-temporels multi-échelle de communautés microbiennes dans les cultures. Trois axes de travail principaux sont organisés pour cela :

• l’analyse métagénome à grande échelle pour étudier les propriétés fonctionnelles des réseaux d’interaction plante-pathogène ;
• la construction de jumeaux numériques de communautés microbiennes réduites et systèmes plante-microbiome, sous forme de modèles spatio-temporels validés ;
• utilisation de la culturomique pour concevoir et cultiver des communautés microbiennes servant comme modèles expérimentaux, contrôlés et répétables, de communautés naturelles, pour chaque pathobiont ou symbiont d’intérêt.

La stratégie du projet MISTIC, fondée sur la biologie de système, vise à répondre aux problématiques méthodologiques induits par des applications de biocontrôle en amont et en aval. Les résultats attendus, sous forme de logiciels et outils mathématiques, aideront à cerner les liens entre la structure de communautés microbiennes et la réponse de la plante, identifiant ainsi des déterminants impactant la santé et traits des plantes, permettant de concevoir des idéotypes et associations d’espèces d’intérêt agronomique. Ces nouveaux outils auront comme perspectives des applications translationnelles qui peuvent être testées dans le cadre du grand défi « Biocontrôle et biostimulants » de la stratégie SADEA. Les données acquises dans ce projet constitueront une ressource réutilisable unique pour des scientifiques français : celles et ceux qui développent des méthodes, des applications ou qui représentent les intérêts des porteurs d’enjeux agroécologiques.

Le projet MISTIC regroupe un consortium qui repose sur une forte complémentarité entre INRAE, Inria et l'Institut Sophia Agrobiotech. Les équipes impliquées permettent d’apporter des expertises diversifiées, en informatique, mathématiques et biologie.

Site internet MISTIC

Thèses

Nicolas Maurice (Inria, GenScale) : Algorithmique des séquences pour la reconstruction de génomes à partir de données métagénomiques complexes.

Sthyve Tatho (INRAE, UMR BioGeCo - Pleiade) : Intégration de données multi-omiques pour l'analyse de la dynamique de communautés microbiennes en santé des plantes.

Post-doctorat

Belliardo Carole (INRAE, UMR 1356 - ISA - GAME) : Assemblage et annotation de génomes à partir de données métagénomiques de sols.