Les relations entre plantes et champignons

La mycorhization des racines

Comment les plantes arrivent-elles à se nourrir efficacement ? Grâce à leurs racines qui vont chercher les éléments nutritifs, mais comment font-elles pour trouver ces éléments dans des sols superacide ou parfois même inapproprié à la vie ? C'est ici que les scientifiques ont découvert une relation symbiotique (cf. article fourmis) très complexe et indispensable aux plantes pour leur survie.

Image de mycéliums avec leurs  fructifications
Image de mycéliums avec leurs fructifications

 

Cette relation se fait grâce à des champignons qui vont s'associer aux racines des plantes, cela va permettre des échanges trophiques (= qui concerne la nutrition des tissus cellulaires) entre les deux individus : la plante donne au champignon du sucre et de la vitamine B, en échange le champignon fourni de l'eau et des sels minéraux (azote; phosphore; potassium). On parle de relation mycorhizienne, c'est grâce à ces champignons mycorhiziens que les plantes peuvent prospecter à une plus grande distance qu'avec leurs racines, ainsi elles peuvent puiser plus facilement les nutriments dans le sol.

 

 

 

Revenons avant toute chose sur une appellation : « champignon » qui est extrapolé dans notre langage, puisque ce que nous utilisons en cuisine (champignons de Paris, girolles,...) sont en réalité le résultat de la fructification des champignons, c'est-à-dire le fruit... Mais alors qu'est-ce qu'un champignon ? C'est tout simplement un amas de filaments présent dans le sol pouvant parcourir des dizaines de kilomètres, que l'on nomme mycélium.

L'ensemble des mycorhizes d'une plante lui coûte 20 à 40% de sa photosynthèse, c'est très coûteux pour elle ! C'est pour cela que l'on peut dire que cette relation est bénéfique pour la plante sinon celle-ci aurait empêché l’installation du champignon.

 

Ainsi, dans la nature nous trouvons deux sortes de mycorhizes : Ectomycorhize et Endomycorhize.

Ectomycorhize

Photo de racine vu sous microscope montrant une Ectomycorhize (Backpackerin)
Photo de racine vu sous microscope montrant une Ectomycorhize (Backpackerin)

 

 

 

 

 

Concernant l'Ectomycorhize, le champignon attaché à la plante va entourer les racines d'un petit "manteau" comme nous pouvons le voir sur l'image ci-contre.

 

 

 

 

 

Pour que ce "manteau" se forme, le mycélium du champignon va entrer et former un réseau de filaments entre les cellules de la racine, c'est ce qu'on appelle le réseau de Hartig. La colonisation reste donc superficielle puisque le champignon n'entre pas directement dans les cellules.

 

Les girolles, trompettes de la mort, pieds de mouton, cèpes et même les truffes... Ces champignons que nous mangeons et que l'on n'arrive pas à cultiver sont tous des champignons mycorhiziens qui ont besoin d'une plante spécifique pour vivre.

Endomycorhize

Endomycorhize à arbuscules

Schéma comparant l'Ectomycorhize et l'Endomycorhize
Schéma comparant l'Ectomycorhize et l'Endomycorhize

Comme vous pouvez le voir comparer à l'ectomycorhize, l'endomycorhize va être au plus proche de la cellule de la racine. Les ramifications du mycélium, les filaments, ne sont pas à l'intérieur de la cellule mais ils vont se coller à la membrane pour avoir un contact très étroit et échanger les éléments nutritifs.

 

Il faut savoir que 90% des plantes ont des relations endomycorhiziennes à arbuscules ! Dans ce type de relation, nous retrouvons des champignons qui ne sortent pas de terre, c'est pour cela que nous ne voyons pas leurs fructifications de même parfois pour l'ectomycorhize.

 

 

Endomycorhize à pelotons

Schéma d'une coupe de racine comparant les différents types de mycorhizes (Halle et al., 2008)
Schéma d'une coupe de racine comparant les différents types de mycorhizes (Halle et al., 2008)

 

 

 

 

Dans cette relation, le filament de mycélium entre dans la paroi de la cellule et s'enroule autour de la membrane la plus interne sans la percer, c'est ce qui va former la pelote.

 

Nous retrouvons ce type de mycorhize chez la famille des orchidées et celles des bruyères.

Relation de protection

Ces associations plantes-champignons en plus d’accroître la superficie d’exploitation du sol par les racines, vont également avoir un rôle bénéfique dans la défense de ces organes si précieux. En effet, nous nous sommes aperçus que les champignons agissaient comme des protecteurs à la fois de manière physique et chimique. Prenons l'exemple du calcium, ce composé est absorbé par la plante, qui elle n'a pas de moyen de l'utiliser dans son organisme... Ainsi, elle va le stocker dans ses feuilles mortes pour s'en débarrasser. Un problème se pose, c'est que ce calcium perturbe la fluidité de la membrane cellulaire rendant plus difficile l'absorption de nutriments au sein des cellules de la plante. Nous retrouverons alors de nombreuses carences. Pour régler ce problème, certaines plantes parviennent à le tolérer naturellement et d'autres vont le faire grâce à une relation mycorhizienne (quand une plante est tolérante au calcium, on dit qu'elle est calcicole). Par exemple : on retrouve le chêne, le pin, les eucalyptus qui peuvent perdre leur capacité à être calcicole en l’absence de champignons (ce qui n'arrive jamais).

 

Cette relation de protection varie en fonction de la nature de la relation mycorhizienne (ecto, endo, etc.) :

 

- Lors d'une relation ectomychorizienne, le champignon s'enroule autour de la racine et empêche par extension le contact de celle-ci avec le sol : ainsi, nous avons une protection physique.

- Pour les relations endomycorhizienne, c'est différent, le champignon va produire une molécule appelée oxalate. Cette protection chimique va capter les molécules de calcium et empêcher leur absorption par la plante. On peut retrouver cette protection chimique sur d'autres molécules par exemple pour l'aluminium lorsque les sols sont acides.

 

Le champignon va pouvoir aussi protéger la racine contre certains pathogènes : d'un côté en produisant des toxines ou antibiotiques dans le sol, de l’autre en "modifiant" la plante :

 

- En ectomycorhize va s'effectuer une augmentation des défenses de base pour prémunir la plante, c'est-à-dire que le champignon va activer la production de tanin (substance toxique produit par la plante) qui sera stocké dans la cellule, ce qui permettra d'anticiper une agression de pathogènes.

 

- Pour les endomycorhizes, cela va se faire par la stimulation immunitaire : ainsi, la plante va avoir un système immunitaire plus réactif, c'est-à-dire plus rapide lors d'infection mais qui sera aussi plus fort.

 

La mycorhization en forêt et en agriculture

En forêt, il est possible lors d'une opération de plantation d'introduire des plants de chênes mycorhizés en pépinière, avec des champignons truffiers par exemple. Toutefois, la réussite de cette mycorhization est très faible, de l'ordre de 5%...

 

Au niveau agricole, l’utilisation des pesticides et engrais va "tuer" ces interactions avec les champignons et ainsi supprimer la protection qu'ils apportent aux plantes, ce qui provoque une dépendance accrue aux produits phytosanitaires.

Toutefois, il ne faut pas diaboliser l'agriculture pour deux raisons :

 

- Tout d'abord, parce que ces produits à l’origine ont été introduits avec la volonté de nourrir le monde et de l'améliorer, c'est notamment grâce à cela que nous n'avons plus de famine en Europe. De plus, cet intérêt industriel de l'agriculture que nous avons aujourd'hui n'est venu que bien plus tard.

- Ensuite ces solutions nouvelles d'une agriculture plus en lien avec notre environnement risque d'engendrer des problèmes pour nos agriculteurs... La solution serait donc de tempérer et d'amener petit à petit une évolution dans les pratiques agricoles mais aussi dans notre façon de penser.

 

La mycorhization est un procédé difficilement reproductible… Pour que cette relation se mette en place, il nous faut prendre en compte trois paramètres :

- Il faut gérer la fertilité.

Savoir associer les plantes avec les bons champignons aboutissant à une amélioration de la croissance de la plante et non l’inverse.

- Pour l'instant, nos écosystèmes agricoles ne sont pas optimaux puisqu'ils contiennent des sols voir des variétés de plantes qui ne sont pas, d'un point de vu chimique, prêts pour répondre aux champignons.

 

Il nous faut donc repenser ces trois aspects pour une agriculture plus écologique.

 

 

Ces relations sont très importantes pour le fonctionnement de nos écosystèmes, et notamment pour certaines espèces végétales comme les Orchidées, qui pour se développer doivent acquérir cette relation. Donc si vous allez à la cueillette aux champignons cette automne, pensez à prendre un panier en osier ! Ainsi en vous promenant, grâce aux trous du panier, vous allez aider ces organismes à se disperser et par extension facilité la création d'une relation avec les végétaux.

Leslie Changea

Pour aller plus loin :

 

"Jamais seul : ces microbes qui construisent les plantes, les animaux et les civilisations", Marc-André Selosse

https://www.youtube.com/playlist?list=PLQNBggapGeH8hEL1gfnQyVAIFThtYJVYm, formation mycorhize organisée par Ver de Terre Production