Une symbiose efficace

 

 

Echanges de métabolites

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       De manière générale, la mycorhize constitue une interface fonctionnelle entre le sol et la plante. Elle permet le transfert de nombreuses molécules, dont l’eau et les sels minéraux indispensables au bon développement de la plante, ainsi que les molécules organiques synthétisées par la plante et indispensables au champignon.

         Toutes les mycorhizes modifient l’architecture racinaire. Selon les cas, il y a une augmentation importante de la formation de racines secondaires et/ou de la formation et du développement des poils absorbants, ce qui accroit considérablement la surface d’échange de la racine avec le sol.

 

      Si d’un côté les racines des végétaux libèrent dans le sol de nombreux composés chimiques (20% de l’énergie produite) grâce à la photosynthèse, pour fournir l’énergie nécessaire à la croissance des organismes microbiens et fongiques auxquels ils sont étroitement associés, de l’autre les champignons jouent un rôle clé dans la nutrition des plantes. En effet, en échange ils rendent à la plante de nombreux services : ils captent et transportent de l’eau (H2O), des éléments nutritifs et minéraux, améliorant ainsi la nutrition des plantes en azote (N), potassium (K), zinc (Zn), manganèse (Mn), calcium (Ca), cuivre (Cu) et en oligoéléments.

       Les mycorhizes sécrètent aussi des enzymes dans la zone racinaire pour accroitre la mobilisation des éléments du sol et augmenter le volume de prospection de la plante, pouvant ainsi optimiser les mécanismes au sein des cellules végétales. D’autre part, le phosphore soluble étant très peu disponible dans le sol, les mycorhizes jouent un rôle essentiel dans la mise à disposition de cet élément pour la plante. Les mycorhizes libèrent du phosphate inorganique à partir de formes insolubles du sol. Le réseau d’hyphes ou mycélium permet une meilleure exploration du sol.

     D’autre part, les champignons disposent de mécanismes efficaces de transports actifs fonctionnant grâce à un gradient de protons en association avec des ATPases pompes à protons situées à l’interface des membranes plasmiques.           Aussi, les champignons excrètent des enzymes qui peuvent dégrader la matière organique en petites molécules, transférées ensuite au système racinaire. Ces enzymes particulières permettent la digestion du bois et des déchets végétaux par hydrolase de la cellulose, de l’hémicellulose et oxydases spécialisées dans l’oxydation des polyphénols comme la lignine. Pour finir, le champignon excrète aussi des protons (H+), acidifiant ainsi le milieu et solubilisant les particules minérales insolubles. 

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Tous ces échanges sont résumés dans cette vidéo rapide : 

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      Enfin, la symbiose mycorhizienne aide la plante à résister aux stress biotiques (ravageurs ou agents pathogènes) ou abiotiques (chocs thermiques, gel/dégel, sécheresse, pollution) et elles stabilisent les sols. En ce sens, les mycorhizes jouent un rôle primordial dans l’adaptation des plantes aux milieux pauvres ou inhospitaliers comme les régions arctiques, désertiques…

 

    De manière générale, la symbiose permet une amélioration de la nutrition hydrique et azotée, une accumulation de métaux lourds et une augmentation de la résistance aux pathogènes.

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Principaux échanges ayant lieu au cours d'une symbiose

mycorhizienne, d'après Lydie Suty (2015)

 

 

 

Colonisation du milieu terrestre

 

 

      Si les mycorhizes jouent un rôle clé dans la nutrition des plantes aquatiques, elles seraient également à l’origine de la colonisation du milieu terrestre par les plantes il y a 400 à 450 millions d’années. En effet, les mycorhizes permettent d’apporter aux végétaux implantés en milieux terrestres les éléments nutritifs et protecteurs que leur ancien milieu aquatique leur fournissait (H2O, minéraux, oligoéléments…). C’est pourquoi on observe un investissement énergétique conséquent de la part des racines. Cet investissement a pour but de mobiliser et d’attirer tout un cortège microbien et fongique afin d’enclencher le processus symbiotique de mycorhization, comblant ainsi les carences des végétaux, en l’absence de leur milieu aquatique originel. Souvent, les plantes combinent plusieurs mycorhizes avec des champignons microscopiques différents permettant de compléter leur nutrition et donc d’optimiser leurs mécanismes cellulaires et énergétiques. Le maintien de ces associations mycorhiziennes au cours de l’évolution témoigne de l’importance de ces symbioses dans l’adaptation des plantes au milieu terrestre.

 

   En outre, sur un hectare de sol, on dénombre jusqu’à trois tonnes de champignons microscopiques qui vivent en association étroite avec les plantes. La majorité d’entre eux peut s’associer à leurs racines sous forme de symbiose mycorhizienne. En échange des sucres fournis par la photosynthèse, le partenaire fongique lui apporte des nutriments importants et peut ainsi l’aider à explorer un volume de sol mille fois plus vaste qu’une plante non mycorhizée. Cette association est si profitable que près de neuf plantes sur dix en possèdent : les végétaux concernés peuvent être les mousses, les fougères, les gymnospermes et les angiospermes.

 

      Enfin, il existe une forte différence de croissance entre les plantes mycorhizées et celles non mycorhizées. Il paraît donc évident que la symbiose mycorhizienne favorise la croissance des plantes, grâce aux filaments extérieurs qui permettent de prélever des nutriments minéraux du sol. Voici un graphique illustrant ce phénomène :

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Croissance d’une plante avec et sans mycorhize

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