Ces microorganismes qui nourrissent et protègent les plantes

Le réseau mycélien d’un champignon mycorhizien en symbiose avec les racines d’un pin maritime. DR

Cet article est publié dans le cadre de la Fête de la Science 2018 dont The Conversation France est partenaire. Retrouvez tous les débats et les événements de votre région sur le site Fetedelascience.fr


Au-delà du simple rôle d’ancrage dans le sol, les racines des plantes puisent les éléments minéraux essentiels à la croissance végétale. Cette capacité d’assimiler efficacement les éléments nutritifs du sol détermine notamment la qualité et le rendement des productions agricoles.

Aujourd’hui, les sols appauvris par la culture intensive nécessitent souvent l’apport de fertilisants (les engrais) et de divers pesticides pour assurer les rendements agricoles. De nouveaux enjeux transcendent donc les horizons actuels de l’agriculture vers des pratiques agro-écologiques pour valoriser la biodiversité du sol tout en réduisant l’apport d’intrants chimiques.

Des champignons en symbiose avec les racines

La biodiversité du sol comprend divers microorganismes, des bactéries, des protistes et des champignons, dont la plupart vivent dans la partie du sol proche des racines (la rhizosphère).

Dans ce contexte, le système racinaire des végétaux vit en intime relation avec de nombreux microorganismes symbiotiques. Actuellement, de nombreux projets de recherche et de développement visent à exploiter ces microorganismes bénéfiques du sol qui « nourrissent et protègent les plantes ».

Parmi ces microorganismes, on compte les mycorhizes (du grec mukês signifiant champignon et de rhiza pour racines) : des champignons en association symbiotique avec les racines de plantes.

Ces champignons mycorhiziens sont présents dans la plupart des écosystèmes et vivent en association naturelle avec plus de 90 % des plantes. En fait, cette association symbiotique est si répandue et si ancienne (apparue il y a 450 millions d’années) que les biologistes pensent qu’elle a permis aux premières plantes de coloniser la Terre.

La biofertilisation : les mycorhizes nourrissent les plantes

Sous terre, les champignons forment des réseaux de filaments : le mycélium en association intime avec le système racinaire des plantes. On peut ainsi trouver jusqu’à 1 kilomètre de filaments mycéliens par gramme de sol (= une cuillerée de sol). Ce dense réseau mycélien, capable d’explorer un volume de sol mille fois supérieur à celui exploré par les racines, prolonge le système racinaire des végétaux.

À travers ce réseau de mycélium, le champignon capte des éléments minéraux jusque-là inaccessibles aux racines. Ces éléments sont ensuite acheminés vers la plante via le dense réseau mycélien connecté au système racinaire. À ce niveau, le champignon colonise les cellules végétales en formant des structures hyper ramifiées « en forme d’arbuste », ce sont les arbuscules. C’est au niveau des arbuscules que les éléments minéraux (puisés par le champignon) sont redistribués vers la plante.

Structure dite d’arbuscule à l’intérieur d’une cellule de racines de poireaux. L’arbuscule représente le siège des échanges symbiotiques entre plantes et champignons. A. Colombet/DR

Ainsi, la mycorhize dite « à arbuscules » apporte davantage d’éléments azotés (N), phosphatés (P), potassiques (K) vers la plante. Par conséquent, la mycorhize influe sur la qualité des productions végétales et accroît le rendement agricole. Il s’agit de la biofertilisation !

Par ailleurs, ce sont ces mêmes éléments minéraux (N, P et K) que l’on retrouve dans la composition des fertilisants chimiques (information que vous pourrez facilement vérifier en lisant l’étiquette de vos bidons d’engrais). Ces microorganismes mycorhiziens, naturellement présents dans nos sols, représentent donc une réelle alternative biologique à la problématique des fertilisants chimiques.

La bioprotection : les mycorhizes protègent les plantes

En plus d’un pouvoir de biofertilisation, ces champignons symbiotiques confèrent également un pouvoir de bioprotection à leurs plantes hôtes.

En effet, le dense réseau mycélien, qui se développe en association avec les racines, forme une sorte de bouclier de protection. Ainsi, le réseau de filaments fongiques enveloppe les extrémités racinaires, tel un manteau mycélien protégeant les racines des attaques de bioagresseurs. Par exemple, il protège contre les invasions de nématodes, des vers parasites. Il s’agit de la bioprotection.

Manteau mycélien recouvrant les extrémités racinaires, et protégeant ainsi les racines des attaques de divers bioagresseurs. DR

De plus, une plante qui s’est déjà associée avec un champignon symbiotique montrera une résistance accrue lors de futures attaques d’autres champignons (eux bien pathogènes). Inversement, une plante qui n’a jamais été colonisée par un champignon mycorhizien sera plus sensible aux diverses invasions de pathogènes. Ainsi le champignon symbiotique peut induire une sorte de résistance systémique aux maladies.

Dans ce sens, de nombreux projets de recherche et de développement agro-écologique testent la possibilité d’inoculer les plantes au préalable par des souches mycorhiziennes, conférant ainsi une bioprotection contre des attaques de parasites sans recourir à l’application d’intrants chimiques. Ces microorganismes mycorhiziens, naturellement présents dans nos sols, représentent donc une réelle alternative biologique à la problématique des pesticides.

Valoriser la biodiversité du sol, une alternative respectueuse de l’agro-environnement !

Ces dernières années, un nombre grandissant d’entreprises et de start-up ont « champignonné » dans le domaine. L’enjeu étant de maîtriser la culture à grande échelle des souches mycorhiziennes pour la production d’inoculants destinés à l’agriculture. Cette production d’inoculants mycorhiziens représente un outil de lutte biologique afin de remplacer les méthodes chimiques (les engrais et les pesticides).

La biofertilisation : jeune plant d’olivier mycorhizé (M) comparé à un plant témoin non-mycorhizé (NM). D. Wipf, UMR Agroécologie, Dijon

À l’échelle internationale, la valorisation de la biodiversité du sol offre donc une solution respectueuse de l’agro-environnement, une alternative sociétale centrée sur le rapport de l’Homme à son environnement.

Les chercheurs profitent de cette Fête de la Science 2018 pour communiquer les avancées majeures du domaine à un large public. Les découvertes des biologistes révèlent aujourd’hui l’importance de « ces microorganismes qui construisent les plantes, les animaux et les civilisations » (Marc André Selosse).


Pour plus d’informations sur ce sujet, voir aussi le livre « Mycorhizes, l’essor de la révolution verte » (J. A. Fortin, C. Plenchette Y. Piché, Ed. Quae).

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