Qu'est-ce que les mycorhizes ?
Des associations symbiotiques à bienfaits multiples
Les mycorhizes, définition
S«Les mycorhizes sont des associations symbiotiques contractées par les racines des végétaux avec certains champignons du sol.
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Qu’est-ce que les mycorhizes ?
Afin d’améliorer leur nutrition minérale (eau et éléments minéraux), plus de 80% des plantes terrestres forment des symbioses avec des champignons mycorhiziens. Cette association de deux ou plusieurs organismes vivants, profitable à chacun d’entre eux, est qualifiée de symbiose mutualiste (= à bénéfices réciproques). La plante apporte au champignon les produits carbonés issus de la photosynthèse (ex : sucres) et reçoit en retour de l’eau et des éléments minéraux comme le phosphore, l’azote, le soufre ou le silicium. La symbiose mycorhizienne est considérée comme une composante majeure dans les relations que la plante entretient avec son milieu.
Il existe différents types de symbioses mycorhiziennes sous nos climats tempérés, mais deux sont majoritaires. La symbiose ectomycorhizienne, une association mutualiste entre les racines fines des arbres forestiers (ex. pin, charme, chêne, hêtre) et des champignons du sol (certains champignons du phyllum des Ascomycota comme les truffes et des Basidiomycota comme les cèpes), se traduit par la formation d’un organe mixte dénommé ectomycorhize (Figure 1). Les champignons du phyllum des Gloméromycota forment quant à eux une symbiose mycorhizienne à arbuscule (ou endomycorhizienne) avec les racines d’une grande majorité de plantes vasculaires (80%), dont la plupart des plantes cultivées (ex. mais, luzerne) et certains arbres (ex. peuplier, noyer). C’est la forme la plus ancienne de mycorhize puisqu’elle est apparue il y a environ 450 millions d’années.
Figure 1 : Ectomycorhizes (© INRA Dijon)
La symbiose mycorhizienne à arbuscule
La mise en place et le maintien de la symbiose a un coût pour la plante puisque près de 20% des produits issus de la photosynthèse peuvent être alloués au champignon pour sa respiration ou le développement des mycéliums. Les hyphes émanant des racines (mycélium extra-radical) ayant un diamètre plus petit que celui des racines, peuvent explorer des zones du sol non accessibles et éloignées des racines. En agissant comme des prolongements de racines, ces champignons jouent donc un rôle essentiel dans l’efficacité de l’utilisation des ressources minérales par la plante et permettent d’explorer un volume de sol accru (au moins 40 fois).
Le mycélium extra radical du champignon explore le sol, mobilise des nutriments tout au long de ses hyphes et les transfère à la plante au niveau d’une surface d’échanges appelée arbuscule (elle ressemble à un arbuste dans une cellule) (figure 2), tout en conservant les nutriments qu’il reçoit dans des vésicules de réserve (figure 2). Enfin, pour se reproduire, le champignon mycorhizien à arbuscules produit des spores dans le sol.
Figure 2 : Différentes parties d’une MA (Aghyle © B. Thioye 2018):
A) Hyphes
B), C) Arbuscules
D) Vésicules
La faible spécificité (environ 250 espèces de champignons endomycorhiziens à arbuscules qui interagissent avec 80% de plantes terrestres) des champignons mycorhiziens à arbuscules vis-à-vis de leurs hôtes permet la formation de réseaux mycéliens communs entre des individus qui coexistent même s’ils n’appartiennent pas à la même espèce. Ce réseau résulte soit de la fusion des mycéliums de deux champignons associés à des plantes différentes, soit de la mycorhization d’une nouvelle plante par le mycélium extra-radical d’un seul champignon déjà impliqué dans une symbiose. Les bénéfices tirés par les plantes connectées au même réseau dépendent des trois individus impliqués. Le partage du réseau mycélien entre les deux plantes peut mener à une meilleure productivité globale malgré une répartition non équitable et asymétrique des éléments échangés entre les plantes à travers le réseau, ou entre les plantes et le champignon.
Quels bénéfices potentiels en agriculture ?
Ces associations intimes et durables entre le champignon et la plante permettent d’améliorer l’approvisionnement en eau et en éléments minéraux de la plante car les champignons explorent un volume de sol au moins 40x supérieur à celui des racines. En effet, le diamètre des hyphes fongiques est jusqu’à dix fois plus fin que celui des racines, permettant ainsi l’accès à des zones du sol inaccessibles aux racines.
La présence des champignons mycorhiziens améliore également:
- la tolérance des plantes vis à vis de pathogènes à la fois racinaires (nématodes, fusariose, rhizoctonia …) et aériens. Les défenses naturelles des plantes sont stimulées par la symbiose, permettant une réaction plus rapide face aux agressions.
- la résistance aux stress environnementaux (sécheresse, salinité …) et la tolérance des plantes à certains métaux lourds (ex. Cadmium).
- la structure du sol en produisant de la glomaline (une glycoprotéine) qui stabilise le sol et limite l’érosion.