Marc-André Sélosse - La Mycorhization - L'Endomycorhize à arbuscule - 3/10
Marc-André Sélosse - L'Endomycorhize à Bascule : Une Symbiose au Service des cultures, la comprendre pour la Favoriser
Aujourd'hui, troisième partie d'un premier volet d'une formation réalisée en partenariat avec Maraîchage Sol Vivant par Marc-André Sélosse et Léonardo CASIERI. Nous parlerons du système de la mycorhization, un procédé plus qu'utile pour la gestion de nos sols vivants !
- La Mycorhization - Les Mycorhizes - 1/10 (17 min)
- La Mycorhization - L'Ectomycorhize - 2/10 (12 min)
- La Mycorhization - L'Endomycorhize à arbuscule - 3/10 (30 min)
- La Mycorhization - Les Endomycorhizes à Pelotons - 4/10 (19 min)
- La Mycorhization - De la Protection - 5/10 (20 min)
- La Mycorhization - Variantes Nutritionnelles - 6/10 (25 min)
- La Mycorhization - Aspect Evolutif - 7/10 (32 min)
- La Mycorhization - Applications - 8/10 (23 min)
- La Mycorhization - Maintenir l'Equilibre Mutualiste - 9/10 (28 min)
- La Mycorhization - Un Réseau d'Interaction - 10/10 (31 min)
- Ateliers sur la Mycorhization - En Forêt - 1/4 (34 min)
- Ateliers sur la Mycorhization - Dans une Prairie - 2/4 (20 min)
- Ateliers sur la Mycorhization - Dans une Prairie (suite) - 3/4 (25 min)
- Ateliers sur la Mycorhization - En Laboratoire - 4/4 (11 min)
- La Mycorhization - Introduction - 1/5 (25 min)
- La Mycorhization - Importance de la Diversité Biologique - 2/5 (25 min)
- La Mycorhization - Réflexions - 3/5 (29 min)
- La Mycorhization - Avantages - 4/5 (36 min)
- La Mycorhization - Cas d'Etudes - 5/5 (25 min)
Protection des racines par les mycorhizes
Marc-André Sélosse aborde ici la question de la protection apportée par les champignons mycorhiziens. L’idée de départ est simple : puisque le champignon est au contact direct de la racine, on peut supposer qu’il la protège. Et en effet, il la protège contre plusieurs types d’agressions.
Il distingue d’abord les agressions physico-chimiques du sol, puis les agressions biologiques, notamment les pathogènes.
Protection contre les agressions physico-chimiques
Dans le sol, il existe des particules, des molécules, des ions, bref toute une série d’éléments qui ne sont pas forcément bons pour la plante. Parmi eux, le calcaire, ou plus précisément le calcium, peut poser problème.
Pourquoi le calcium peut être un problème pour la plante
Marc-André Sélosse rappelle que la cellule végétale est délimitée par une membrane, fine couche formée de molécules qui doivent pouvoir se déplacer librement les unes par rapport aux autres. Cette fluidité est indispensable au bon fonctionnement de la membrane, notamment parce qu’elle permet l’activité des protéines de transport qui font entrer les nutriments dans la cellule.
Or le calcium, qui porte deux charges positives, peut se lier à des molécules chargées négativement présentes dans la membrane. Il agit alors comme un pont entre elles. Cela rigidifie la membrane et perturbe sa fluidité. Dès lors, la cellule absorbe moins bien les éléments nutritifs.
Cela peut provoquer des chloroses et, plus généralement, une sorte de dystrophie généralisée : la plante souffre de carences en plusieurs éléments, même si ces éléments sont présents dans le sol, simplement parce que le fonctionnement membranaire est perturbé.
Certaines plantes gèrent mal cette situation : ce sont les plantes dites calcifuges. D’autres la tolèrent, parfois grâce à leurs champignons mycorhiziens.
Exemple de l’eucalyptus sur sol calcaire
Un exemple est donné avec l’eucalyptus. Cet arbre, bien que venant de régions tempérées ou méditerranéennes d’Australie, peut pousser sur sol calcaire, mais cette capacité dépend fortement de la présence de mycorhizes.
Dans les résultats évoqués :
- en sol non calcaire, l’eucalyptus pousse bien avec ou sans mycorhizes ;
- en sol calcaire, il pousse encore avec des ectomycorhizes, même s’il pousse moins bien ;
- en revanche, en sol calcaire sans mycorhizes, sa croissance est très fortement réduite, presque nulle.
Autrement dit, si l’eucalyptus peut être considéré comme capable de pousser sur calcaire, c’est en réalité parce qu’il est associé à des champignons mycorhiziens.
Marc-André Sélosse généralise cette idée à d’autres plantes comme le chêne ou les pins. Beaucoup de plantes dites calcicoles ne le sont en réalité qu’avec leur symbiote fongique. Il parle alors de plantes symbiocalcicoles : elles doivent à la symbiose mycorhizienne leur aptitude à vivre sur des sols calcaires.
Comment les mycorhizes protègent contre le calcium
Dans le cas des ectomycorhizes, une première explication est très simple : les parties vivantes de la racine ne sont pas directement au contact du sol. Elles sont séparées de lui soit par les tissus périphériques de la racine, soit par le manteau fongique.
Dans le cas des endomycorhizes à arbuscules, il n’y a pas ce manteau externe. Pourtant, la protection existe aussi. Le champignon produit alors notamment une molécule appelée oxalate.
L’oxalate est capable de se lier au calcium et de le faire précipiter. Le calcium devient alors insoluble, donc moins bioaccessible. Il ne peut plus aller perturber les membranes cellulaires.
Une image expérimentale évoquée montre un champignon cultivé dans un milieu riche en calcium : il produit de l’oxalate et des cristaux se forment. Le calcium est donc présent, mais sous une forme précipitée, inactive du point de vue de la toxicité membranaire.
D’autres mécanismes existent aussi, notamment des mécanismes de pompage vers l’extérieur, mais l’idée générale est que la résistance au calcaire est souvent, en partie, une affaire de champignons.
Autres protections physico-chimiques
La protection ne concerne pas seulement le calcium. Dans les sols acides, où l’on trouve davantage d’aluminium, les mycorhizes protègent également les racines contre cet élément toxique.
Protection contre les pathogènes
Marc-André Sélosse souligne ensuite que la santé de la plante est largement construite avec les champignons. Les mycorhizes protègent aussi contre les organismes pathogènes.
Exemple expérimental avec un pathogène racinaire
Il présente une expérience menée sur des arbres endomycorhizés ou non, auxquels on inocule un pathogène racinaire du genre Phytophthora.
Dans cette expérience :
- les plantes mycorhizées survivent très majoritairement ;
- les plantes non mycorhizées meurent en grand nombre.
On observe donc une forte résistance au pathogène lorsque la mycorhize est installée.
Une manipulation complémentaire montre cependant quelque chose d’important : si l’on inocule en même temps le champignon mycorhizien et le pathogène, la protection n’apparaît pas. Cela montre que ce n’est pas seulement la présence du champignon qui compte, mais bien le fait que la mycorhize soit déjà établie. C’est l’interaction fonctionnelle plante-champignon qui protège.
Marc-André Sélosse insiste aussi sur le fait qu’un témoin « sans mycorhizes » est une plante placée dans des conditions peu naturelles. Une plante non mycorhizée n’est pas dans son état ordinaire, ce qui complique toujours l’interprétation des comparaisons.
Comment les mycorhizes défendent les racines
Pour expliquer cette protection, Marc-André Sélosse présente d’abord des exemples d’ectomycorhizes, mais précise que les mêmes principes valent aussi pour les endomycorhizes.
Il distingue deux grands mécanismes :
- une défense directe par le champignon lui-même ;
- une modification des défenses de la plante.
Défense directe par le champignon
Le champignon peut produire lui-même des substances défensives qui empêchent les pathogènes de s’installer.
Exemple du lactaire délicieux
Il prend l’exemple du lactaire délicieux, champignon ectomycorhizien bien connu. Les lactaires produisent un « lait » lorsqu’on les coupe. Ce liquide peut être amer, brûlant, ou chargé de substances de défense.
Dans les tissus du champignon, y compris dans le manteau mycorhizien, on trouve ce type de composés. Cela montre que les défenses chimiques du champignon sont mobilisables au niveau de la mycorhize elle-même.
Ces substances peuvent être :
- du latex fongique ;
- des composés amers ;
- des toxines ;
- des antibiotiques.
Le champignon constitue donc un premier écran protecteur, en particulier dans les ectomycorhizes où il forme un manteau autour de la racine.
Modification des défenses de la plante
Au-delà de cette action directe, la présence du champignon modifie le fonctionnement de la plante, qui se défend alors mieux elle-même.
Marc-André Sélosse distingue ici deux phénomènes :
- la prémunition ;
- la stimulation immunitaire.
La prémunition
La prémunition correspond à une augmentation du niveau de défense de base de la plante, avant même l’arrivée d’un agresseur.
Accumulation de tanins dans les cellules périphériques
Dans une image microscopique colorée au bleu, on observe que certaines cellules superficielles de la racine accumulent des tanins dans leur vacuole. Les tanins sont des composés à effet antibiotique, ou plus largement des composés de défense.
Ces tanins ne gênent ni la cellule ni le champignon tant qu’ils restent stockés dans la vacuole. Mais si un pathogène ou un herbivore détruit les tissus, ces composés sont libérés, ce qui renforce immédiatement la défense locale.
Ainsi, au contact du champignon, certaines cellules augmentent leur niveau constitutif de défense. La plante est donc mieux préparée à une agression ultérieure.
La stimulation immunitaire
Le second mécanisme ne consiste pas à stocker davantage de défenses à l’avance, mais à rendre la plante plus réactive.
Exemple sur tabac et Botrytis
Marc-André Sélosse cite des travaux de María Pozo à Grenade. Du tabac est cultivé avec ou sans mycorhization par un gloméromycète, puis les feuilles sont inoculées avec Botrytis, la pourriture grise.
Le résultat est que les lésions sont plus faibles sur les plantes mycorhizées.
Pour comprendre pourquoi, les chercheurs mesurent l’expression de gènes de défense, notamment celui codant une protéase inhibitrice ou une enzyme de défense capable de neutraliser des protéines du champignon pathogène. L’idée générale est que les plantes mycorhizées activent ces défenses :
- plus vite ;
- plus fortement.
On n’est plus ici dans un simple stockage préalable, mais dans une réponse immunitaire amplifiée.
Marc-André Sélosse reconnaît qu’on ne comprend pas encore complètement les mécanismes. Les liens hormonaux et de signalisation à distance sont encore des « boîtes noires ». Mais le phénomène lui-même est solide, retrouvé dans de nombreux modèles expérimentaux.
Effets à distance : protection au niveau des feuilles
Un point important est que le champignon mycorhizien est situé dans les racines, mais ses effets se manifestent aussi dans des parties éloignées de la plante, par exemple les feuilles.
Exemple sur tomate et chenilles
Un autre exemple est donné sur la tomate, étudiée par une équipe hollandaise. Après attaque par une chenille, on compare les dégâts sur des plantes mycorhizées et non mycorhizées.
Le résultat montre que :
- les plantes mycorhizées ont plus souvent des feuilles peu ou pas endommagées ;
- les plantes non mycorhizées présentent davantage de dégâts.
Là encore, l’effet passe par une mise en place plus rapide de composés de défense, notamment des tanins et d’autres molécules dissuasives.
Cela peut donner l’impression d’un « tour de magie », puisque le champignon est dans la racine alors que l’effet est observé dans les feuilles. Marc-André Sélosse insiste cependant : ce n’est pas une fantaisie spéculative, mais un résultat expérimental robuste, reproduit par de nombreuses équipes.
Il suggère que des signaux à distance, probablement hormonaux ou moléculaires, suffisent à expliquer ce type de coordination entre racines et parties aériennes.
Questions autour des toxines végétales et de la qualité des plantes
Une question est soulevée dans l’échange : si les mycorhizes augmentent certaines défenses de la plante, cela signifie-t-il que les plantes mycorhizées deviennent aussi plus riches en composés potentiellement toxiques pour ceux qui les consomment ?
Marc-André Sélosse répond de manière prudente :
- il est possible que certaines plantes mycorhizées soient un peu plus riches en certains composés défensifs ;
- mais ces molécules peuvent aussi avoir des effets positifs, par exemple comme antioxydants ;
- en pratique, on ne peut pas simplement classer ces composés en « bons » ou « mauvais ».
Il évoque au passage des molécules comme les tanins ou le resvératrol, pour souligner que les substances de défense végétale peuvent avoir des effets variés selon les organismes qui les consomment.
Il annonce aussi qu’il reviendra plus tard sur la question du bio, en précisant déjà une idée importante : manger « bio » ne signifie pas éliminer les toxines, mais plutôt choisir un autre profil de contraintes et de composés.
Protection réciproque
Enfin, Marc-André Sélosse rappelle que le champignon lui aussi bénéficie de l’interaction du point de vue de la protection.
Les champignons mycorhiziens stockent souvent leurs réserves dans la racine. Cela les protège des prédateurs du sol :
- collemboles ;
- vers ;
- autres micro-organismes ;
- différents « routeurs » de [[matière organique]] ou fongique.
Ainsi, la mycorhize est bien une interaction à bénéfice réciproque, y compris sur le plan de la protection.
Conclusion
Dans cette partie, Marc-André Sélosse montre que les mycorhizes participent fortement à l’état phytosanitaire des plantes.
Elles protègent les racines :
- contre des agressions physico-chimiques comme le calcium ou l’aluminium ;
- contre des pathogènes racinaires ;
- et, par des effets systémiques, elles améliorent aussi la défense des parties aériennes.
Cette protection repose à la fois :
- sur les capacités propres du champignon ;
- et sur la reprogrammation des défenses de la plante.
La mycorhize apparaît donc non seulement comme un système d’approvisionnement en nutriments, mais aussi comme un élément majeur de la santé de la plante.
