Mycorhize

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Mycorhizes


La mycorhization est la symbiose (l’association durable et réciproquement profitable de deux êtres vivants)[1] d’un champignon et d’une plante. Elle est rendue possible lorsque l’hyphe (appareil végétatif du champignon d’aspect filamenteux) [2] d’un champignon mycorhizien se connecte aux cellules du système racinaire d’une plante.

On estime environ à 95 % les espèces végétales qui peuvent réaliser la mycorhization avec des champignons du sol. Cette symbiose entre les deux règnes comporte de nombreux bénéfices pour la croissance et le bon développement des plantes même sur une parcelle de cultures.

Plusieurs facteurs doivent être respectés si on veut éviter la destruction du mycélium (tissu cellulaire composé des hyphes d’un ou plusieurs champignons et formant un réseau de circulation des nutriments dans le sol)[3] des champignons bénéfiques et ainsi favoriser la mycorhization des bons champignons avec les plantes cultivées.


Principe

Les Champignons Mycorhiziens Arbusculaires (CMA), qui sont à l’origine d’approximativement 80% des mycorhizes des espèces végétales dont les plantes agricoles et horticoles, pénètrent grâce à leur hyphe dans les cellules corticales du système racinaire de la plante, ce sont des endomycorhizes.

Le potentiel de mycorhization d’une plante varie d’une espèce à l’autre. Ainsi, les graminées (maïs, sorgho, millet, etc.) , les fabacées (pois, haricots, crotalaire, etc.) et les alliacées (poireau, oignon, etc.) sont les familles végétales qui mycorhizent le plus, on les appelle les espèces mycorhizotrophes.

À ce jour, il est admis que les brassicacées (chou, radis, navet, roquette, etc.) et les chénopodiacées (amarante, betterave) ne font pas de mycorhization avec CMA mais il se pourrait que ce consensus soit remis en cause par de futures recherches.[4][5][6]

La plante va fournir jusqu'à 30 % de ces composés carbonés (glucose, fructose) issus de la photosynthèse quand le champignon lui fournit de l'eau et des minéraux indispensables (N, P, K) et des oligo-éléments (Cu, Zn, Mn).


La mycorhize d'une plante à fleur[7]



Pourquoi protéger et favoriser la mycorhization ?

Les bénéfices de la mycorhization pour les cultures et l’agrosystème sont multiples :

  • Biodisponibilité du phosphore du sol : Les champignons mycorhiziens, grâce à des enzymes et des associations avec des bactéries spécifiques, sont les seuls à fournir les plantes en phosphore dans la nature. Cet élément clef de la constitution et du fonctionnement des êtres vivants (membranes, acides nucléiques, métabolisme de base) est indispensable à la vie cellulaire, à la bonne santé des végétaux, des animaux et des êtres humains. De plus, il est très peu mobile dans les sols et sans mycorhize, les plantes épuisent très rapidement leurs sites d’approvisionnement (se situant entre 1 et 2 mm autour des poils absorbants) et deviennent dépendantes des engrais phosphatés.


  • Absorption des oligo-éléments : Elle est facilitée, ce qui représente un plus pour les défenses immunitaires de la plante.


  • Fixation de l’azote organique par le rhizobium : Les légumineuses sont particulièrement dépendantes des champignons car elles ont besoin de beaucoup de  phosphore pour que les bactéries de leurs nodosités fixent l’azote. Sans les mycorhizes, la fixation de l’azote par les légumineuses serait très limitée.


  • Lutte contre le stress hydrique : Les champignons sont de précieux alliés pour l’adaptation à la sécheresse et au dérèglement climatique. En effet, le mycélium a une capacité d’exploration du sol mille fois plus importante que les racines d’une plante (pour 1 cm de racine dans le sol, il y a 10 m de mycélium), les champignons sont donc capables d’absorber de l’eau plus loin en profondeur et horizontalement dans le sol. De plus, l’hyphe d’un champignon a un diamètre plus petit que celui d’une racine (1/100 de mm contre 1/10 à 1 mm) leur permettant de pénétrer dans la microporosité du sol et d’y trouver l’eau qui y persiste lors de périodes sèches. Les champignons mycorhiziens favorisent également la régulation de la synthèse de l’acide abscissique (ABA), une hormone végétale à l’origine de la fermeture des stomates le jour et donc de l’évapotranspiration.


  • Lutte contre le stress à la salinité : Une étude a démontré que les plantes qui avaient effectué une mycorhize étaient moins sensibles à la salinité du milieu comparé aux plantes témoins. Les champignons mycorhiziens utilisés pourraient  ajuster la  physiologie  des plantes et  par  conséquent  améliorer  leur croissance et leur productivité.[8]


  • Lutte biologique contre les pathogènes : Les CMA jouent un rôle majeur dans l’immunité des plantes face aux bactéries pathogènes du sol et aux nématodes. Plusieurs cas de figure ont été observés :
    • La compétition directe : En recouvrant les tissus racinaires, le mycélium des CMA empêche des espèces fongiques pathogènes de prendre leur place et de parasiter la plante. Cependant son potentiel de compétition est plutôt faible, c’est pourquoi les CMA doivent être en symbiose avec la plante six mois avant l’attaque des pathogènes.
    • Favorisation des bactéries concurrentes des pathogènes : Les CMA activent, chez la plante, la synthèse de phytohormones à l’origine de l’augmentation des sécrétions racinaires de la plante, servant ainsi de nourriture aux populations bactériennes concurrentes des bactéries pathogènes.
    • Apport de molécules de défense : Les CMA synthétisent des molécules toxiques contre les agresseurs (polyphénols, alcaloïdes), des enzymes de défense (protéases, chitinases), ou encore des composants pour renforcer la paroi des cellules racinaires (callose).


  • Maintien de la structure du sol : Les champignons contribuent au maintien de la structure des parties minérales et organiques du sol grâce au mycélium et à la sécrétion de la glomaline, une glycoprotéine qui a un effet "glue" sur les composants des agrégats.  


  • Santé humaine : Des observations ont montré que les associations avec des CMA entraînent une fructification précoce des arbres fruitiers (pommier) et une amélioration de la qualité des produits maraîchers (fraise, artichaut, melon, tomate, etc.) de par leur concentration supérieure en antioxydants et en sucres.


Comment favoriser la mycorhization dans la parcelle ?

  • Le mycélium est un tissu cellulaire fragile qui s’étend majoritairement 10 cm sous la surface, l’agriculteur soucieux de préserver les mycorhizes devra s'astreindre à des pratiques qui impactent le moins possible l’état physique et biologique du sol et privilégier les passages superficiels.


  • Privilégier une fertilisation organique plutôt que minérale permet de stimuler le développement des bactéries associées aux champignons et donc de favoriser le développement de ces derniers. A l’inverse, apporter des amendements minéraux directement absorbable par les plantes limitera l’apparition de mycorhizes. L’apport d’engrais phosphaté est à proscrire car ils bloquent complètement la mycorhization, freinent l’expansion des CMA dans le sol et coupent les plantes des avantages essentiels dont elles bénéficieraient avec les mycorhizes.


  • Le meilleur moyen de préserver les mycorhizes des sols est idéalement de laisser une couverture maximale du sol grâce aux couverts végétaux. Plus la diversité d’espèces végétales sera grande sur la parcelle (cultures agricoles comme adventices), plus la mycorhization sera importante. Il est possible également de laisser ses parcelles peu productives en jachère, à partir du moment où on laisse le système racinaire sur place lors de la fauche ou de la destruction de la parcelle.


  • Enfin, une des clés pour favoriser au mieux les mycorhizes dans les champs est d’introduire des espèces mychorhizotrophes dans la rotation et la diversifier le plus possible. Les légumineuses sont des particulièrement adaptée à cette tâche en plus de fournir un apport d’azote à la culture suivante.  


Pratiques favorables Pratiques défavorables
  • Travail du sol peu profond.
  • Couverture maximale / couverts végétaux.
  • Jachère sans arrachage en fin de cycle.
  • Rotation plus longue.
  • Introduction d’espèces mycorhizotrophes (Graminées, Légumineuses ou Alliacées).
  • Apport d’engrais organiques (compost, fumier, BRF…).
  • Peu ou pas de fongicides et d’herbicides.
  • Travail du sol profond / Labour.
  • Sol nu ou arrachage des jachères.
  • Apport de phosphate et autres engrais minéraux.
  • Monoculture.
  • Introduction d’espèces non mycorhiziennes (Brassicacées ou Chénopodiacées).
  • Forte utilisation de fongicides et d’herbicides.



Multiplier et inoculer des champignons mycorhiziens

Si un sol a subi un travail profond ou des traitements fongiques réguliers, il peut être intéressant d'inoculer une nouvelle population de CMA pour repartir sur de bonnes bases. Il sera impératif d'éviter le plus possible les pratiques qui défavorisent la présence des champignons mycorhiziens (voir tableau ci-dessus) afin que la nouvelle population ait une chance de s'installer dans la parcelle et de réaliser la mycorhization avec les plantes.

Ensuite, il est nécessaire de choisir la population de CMA à inoculer et la multiplier. Une multitude de souches existent et peuvent faire l'objet d'une multiplication, industrielle ou artisanale. On distingue 3 origines de souches de champignons mycorhiziens, dont les possibilités de multiplication sont variées :

  • Standardisées : Elles peuvent être produites industriellement in vivo (en plein sol, sur substrat inerte, en hydroponie ou en aéroponie) ou in vitro (sur racines transformées). Elles ont un large spectre de colonisation, un fort taux de multiplication et sont commercialisées en association à des biofertilisants liquides (fertirrigation), des substrats tels que le terreau, de l'argile pour l'enrobage de graines et à mélanger au substrat de semis (voir résultats d'expérimentation sur cultures légumières par CA 56).
  • Locales sélectionnées (répertoriées) : Dédiées à leur territoire d’origine, elles peuvent être multipliées au sein d’unités de production régionales, sur différents types de sols pour être adaptées à des conditions pédoclimatiques spécifiques.
  • Indigènes (non-répertoriées) : Dédiées à une petite région agricole, elles sont multipliées de façon artisanale par des unités de production régionales ou directement sur l’exploitation agricole. Cette production a lieu en plein sol ou sur substrat (gravier, pierre ponce, perlite).



Annexes


Sources

  1. Définition du Robert pour Symbiose
  2. Futura Sciences.2022.Définition de “Hyphe”.https://www.futura-sciences.com/sante/definitions/biologie-hyphe-5904/
  3. Définition d'Aquaportail pour Mycélium
  4. Sharma Aprajita et al.2023.The mysterious non-arbuscular mycorrhizal status of Brassicaceae species.https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36655756/
  5. GECO-Ecophyto.2016.Les Mycorhizes.https://geco.ecophytopic.fr/documents/20182/21720/Upload_2019-2-21_15-37-8-746.pdf/9983ca2d-6474-44be-bcec-e38729bbbed6
  6. Podeva Jorge et al.2022.Fungal endophytes of Brassicaceae: Molecular interactions and crop benefits.https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2022.932288/full
  7. POUR LA SCIENCE N° 494 / Décembre 2018 https://isyeb.mnhn.fr/sites/isyeb/files/atoms/files/2020/01/140_-_mycorhizes_-_copie.pdf
  8. Malick Leye et al.2015.Effet de la mycorhization et de la salinité sur la croissance, les réponses biochimiques et la productivité de Jatropha curcas L., cultivée sous serre.https://www.researchgate.net/publication/275659635_Effet_de_la_mycorhization_et_de_la_salinite_sur_la_croissance_les_reponses_biochimiques_et_la_productivite_de_Jatropha_curcas_L_cultivee_sous_serre
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