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Le monde des mycorhizes

Ce dossier web a été préparé par Aubert Tremblay, journaliste à La semaine verte.
Références bibliographiques à la fin du texte.

LA SPORE : UN MONDE EN SOI

La spore, c’est un peu la graine des champignons, sauf qu’elle est faite d’une seule cellule pouvant contenir des milliers de noyaux différents (jusqu’à 35 000), soit la diversité génétique d’une ville entière! C’est le cas, du moins, des champignons associés aux plantes agricoles, les plus anciens et les plus répandus, ceux qui entrent dans les cellules des racines de plantes pour former les mycorhizes dites arbusculaires. L’avantage de cette diversité, théoriquement du moins, est énorme : il y a toujours, ou presque, un ou des noyaux adaptés aux conditions de sol et aux plantes qui sont à proximité. C’est certainement une des causes de l’incroyable faculté d’adaptation de ces champignons qui ont su traverser des centaines de millions d’années d’évolution. Les spores de beaucoup d’espèces contiennent même des bactéries vivantes qui accompagnent le champignon d’une génération à l’autre. On ne sait pas encore quel est leur rôle.

Spores mycorhizes
Spores mycorhizes
Spores mycorhizes
Spores mycorhizes

 

UN MONDE SANS FRONTIÈRES

Le monde des champignons mycorhiziens est tout à fait déroutant et on peut difficilement tracer des frontières entre les groupes.

Au fur et à mesure que les connaissances s’étendent, apparaissent de plus en plus de cas particuliers, d’exceptions et de contradictions internes. Jean Gabaye, La symbiose mycorhizienne, p.56

Pratiquement tous les cas de figure existent. Un même champignon peut former plusieurs types de mycorhizes, une même plante s’associer avec des champignons de groupes différents, ou passer d’un type de mycorhize à l’autre pendant sa croissance. La seule constante est l’efficacité des échanges : le champignon développe une grande surface de contact avec le sol, d’un côté, et avec la racine de l’autre.

Racine colonisée par des champignons.

 

SANS MYCORHIZES PAS D'ORCHIDÉE!

Les orchidées se fient entièrement aux mycorhizes pour se reproduire. Leurs graines, minuscules, ne contiennent aucune réserve d’énergie. Il n’y a qu’un embryon, point, incapable de fabriquer le bout de racine et le bout de feuille qui lui permettrait de bien démarrer dans la vie (comme le fait, par exemple, un pois qui germe). Il est condamné à attendre qu’un champignon vienne lui donner du sucre. Quand la symbiose s’établit, les deux organismes commencent alors une liaison pour le moins étrange : le champignon qui entre dans une des cellules de la plante pour la nourrir n’y vit que quelques jours, après quoi il est digéré! Un autre bout de champignon peut alors pénétrer cette même cellule... et l’histoire continue.

Orchidée sauvage dans la forêt

 

LA COOPÉRATION A BIEN MEILLEUR COÛT

Les relations entre plantes, champignons et bactéries sont au coeur d’une théorie de plus en plus répandue chez les biologistes, celle de la « symbiose généralisée ». Elle suggère que les relations entre les espèces tendent naturellement vers l’association parce que, tout simplement, c’est la forme d’interrelation la plus efficace.

Cette théorie considère la symbiose mutualiste comme la résolution ultime des relations initiales de compétition qui affectent obligatoirement deux espèces occupant la même niche écologique, du fait même de la limitation des ressources. Jean Gabaye, La symbiose mycorhizienne, p.23

.

[Cette théorie suggère que] la prédation et le parasitisme constituent des façons primitives d’échapper à la compétition, alors que la symbiose mutualiste apparaît comme un succès de l’évolution. André Fortin, Christian Plenchette et Yves Piché, Les mycorhizes la nouvelle révolution verte, p.4

Les exemples sont innombrables et débordent largement le monde des champignons. Chacune de nos cellules, en fait, serait le résultat d’une association puisque les mitochondries (ces organites qui, dans les cellules animales, transforment le sucre en énergie) sont d’anciennes bactéries. Même chose pour les chloroplastes, responsables de la photosynthèse dans les cellules végétales.

Lichens qui se nourrissent de la pierre.
Photo : Aubert Tremblay
Lichens qui se nourrissent de la pierre.
Photo : Aubert Tremblay

L’ORIGINE DES PLANTES

Les végétaux n’auraient peut-être jamais réussi à coloniser les continents s’ils ne s’étaient pas associés aux champignons.
Les champignons avaient déjà commencé à émerger de la mer bien avant qu’il y ait des plantes à fleurs sur terre. Ils se sont associés à des algues, pour former les lichens. Ils se sont aussi collés aux mousses, très anciennes. Comme les mousses n’ont pas de racines, les champignons leur étaient très utiles pour aller chercher les minéraux.
Alors, quand beaucoup plus tard sont apparus les plantes à fleurs, les champignons étaient déjà tout disposés à leur prêter main forte. Dès le début, probablement même avant l’invention des racines, ils ont commencé à collaborer, et même à pénétrer dans les cellules de ce qui allait devenir les plantes modernes. Autrement dit le comptoir d’échange entre plante et champignon était déjà conçu au tout début de la vie végétale, et il ressemblait étrangement à celui qu’on voit aujourd’hui.

André Fortin sur l'origine des plantes

 

DIGÉRER À L’EXTÉRIEUR DE SOI

Les bactéries n’ont pas d’estomac, elles absorbent leur nourriture par leur paroi cellulaire, l’équivalent de notre peau. Quand elles entrent en contact avec un grain d’apatite, par exemple, qui contient du phosphore minéral, elles envoient un acide pour le solubiliser. Comme si nous régurgitions notre suc digestif sur nos aliments pour les absorber ensuite par la peau! C’est ce qui se passe dans ce film en accéléré. Des bactéries ont été placées sur un gel nutritif transparent couvert d’une poussière d’apatite translucide. En moins de six heures, l’apatite commence à disparaître. Elle a été « digérée ».

Évolution de la digestion de l'apatite par une bactérie en laboratoire. Photo 1
Évolution de la digestion de l'apatite par une bactérie en laboratoire. Photo 2
Évolution de la digestion de l'apatite par une bactérie en laboratoire. Photo 3
Évolution de la digestion de l'apatite par une bactérie en laboratoire. Photo 4


CHAMPIGNONS PROTECTEURS

André Fortin explique ici la méthode très astucieuse utilisée par les champignons mycorhiziens pour protéger un plant de tomate contre un autre champignon, pathogène celui-là, le fusarium, qui cause une maladie appelée fusariose.

André Fortin sur les champignons mycorhiziens

 

MICROBIOME ET MICROBIOTE

Il n’y a pas que les plantes qui s’associent aux microorganismes, nous aussi. Notre système digestif contient des milliards de bactéries d’espèces différentes qui nous nourrissent et nous protègent contre les maladies, exactement comme les bactéries et les champignons du sol le font avec les plantes. Ces populations de microbes vivant dans un environnement spécifique sont appelées des microbiotes (le microbiote intestinal, dans notre cas). L’environnement en question (notre intestin, par exemple) est un microbiôme.
L’émission Découverte (27 septembre 2015) et le magazine Québec science (novembre 2015) ont tous deux traité du micribiote humain.

Le chercheur Mohamed Hijri, de l’Institut de recherche en biologie végétale, fait le parallèle entre le microbiote des humains et celui des plantes agricoles. Il explique comment les nouvelles connaissances sont en train de changer à la fois la protection des plantes et la médecine.

Mohamed Hijri à propos du microbiôme humain

 

L’AVENIR DE L’AGRICULTURE?

Le titre du livre qu’André Fortin a publié avec deux autres chercheurs résume sa vision de l’avenir de l’agriculture et de la foresterie :Les Mycorhizes, l'essor de la nouvelle révolution verte. Cette idée que l’avenir de l’agriculture passe par les champignons est de plus en plus répandue.

- Sur le site d’Agriculture et Agroalimentaire Canada on lit ceci :
« Les CMA (mycorhizes arbusculaires) constituent la pierre angulaire d'une agriculture durable, d'où la nécessité d'en accélérer l'intégration aux systèmes agricoles. Avec la croissance de la demande alimentaire mondiale, la production accrue de biocarburants et l'épuisement imminent des réserves de phosphate, il devient d'autant plus important de soutenir les recherches sur les symbioses mycorhiziennes, tant au Canada qu'à l'échelle internationale. »

- Le chercheur Jean Garbaye, de l’Institut national de la recherche agronomique de Nancy (France), affirme dans son livre La symbiose mycorhizienne (p.168) :
« L’intensification des pratiques agricoles et une certaine forme de « révolution verte » ont fait que beaucoup de variétés génétiquement améliorées sont de moins en moins mycorhizées et donc de moins en moins efficaces pour mobiliser le phosphore [...] La situation mondiale est paradoxale avec d’une part une agriculture tropicale de pays pauvres confrontée à une réelle rareté du phosphore dans le sol [...] et d’autre part une agriculture de pays riches dont les sols regorgent de phosphore accumulé par des décennies d’apports massifs mais peu utilisable par des plantes mal adaptées. »

Jean Garbaye estime, comme André Fortin, que la « mycorhization contrôlée » (l’ajout de champignons mycorhiziens aux cultures) va se développer vite. D’ici là, il conseille d’adopter des pratiques culturales qui favorisent le développement des champignons du sol: rotation de cultures, fumier, un sol jamais laissé à nu... des pratiques qui s’apparentent beaucoup à celles de l’agriculture biologique!

 

LE DÉFENSEUR DES CHAMPIGNONS

Si André Fortin a consacré sa carrière aux mycorhizes, c’est beaucoup pour réhabiliter les champignons auprès de ses collègues de foresterie.
Il cueillait des champignons depuis son enfance, à une époque où ce n’était pas du tout courant au Québec. Mais c’est en travaillant comme étudiant d’été pour René Pomerleau, le père de la mycologie au Québec, qu’il a connu les mycorhizes. Il s’agissait de voir l’effet de la température du sol sur une maladie qui décimait alors les bouleaux.

André Fortin, défenseur des champignons!

Par la suite, pour sa maîtrise à l’Université du Wisconsin, André Fortin s’est mis à cultiver des champignons mycorhiziens sur des racines. C’est ce travail qui a amené la compagnie Premier tech, de Rivière-du-loup, à se lancer dans la production de mycorhizes pour l’agriculture.

La production de mycorhizes pour l'agriculture

 

UNE RECHERCHE PRIMÉE

Une étude faite sur les bactéries associées aux champignons mycorhiziens fait partie des dix plus importantes découvertes de l’année 2015, selon le magazine Québec-Science. Il s’agit des travaux fait par la doctorante Salma Taktek à l’Université Laval. Parmi plus de 900 souches de bactéries elle a isolé les plus efficaces à solubiliser le phosphore minéral. Ces bactéries forment un film autour des filaments de champignons souterrains. Une association donnant-donnant : les champignons aident les bactéries à se déplacer dans le sol, les bactéries aident les champignons à absorber les éléments nutritifs. Salma Taktek a ensuite vérifié l’efficacité de cette association sur des plants de maïs fourrager cultivés en serre. Les résultats sont très clairs : l’association champignon-bactérie permet d’obtenir des rendements meilleurs que la moyenne avec seulement le quart de la dose recommandée d’engrais phosphaté. Elle permet aussi de remplacer, sans perte de rendement, le phosphate soluble habituel par du phosphate minéral beaucoup moins polluant. Un pas de plus vers une agriculture plus écologique.

Liens internet pour les références bibliographiques :

La Symbiose mycorhizienne
Les mycorhizes, l'essor de la nouvelle révolution verte

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