Les mycorhizes : une association surprenante entre plantes et champignons

Qu'est-ce qu'une mycorhize ?

Une mycorhize, c'est une association symbiotique entre une plante (arbre, arbuste, plante herbacée, vivace ou annuelle, à fleurs ou non, sauvage ou cultivée, en pot ou en pleine terre...) et un champignon, susceptible de persister durant plusieurs années. Le mot "symbiotique" a toute son importance : grâce aux mycorhizes, la plante hôte et le champignon mycorhizien se rendent mutuellement service. La symbiose* est en effet une relation de type "gagnant-gagnant", contrairement au parasitisme.

Il existe différents types de mycorhizes. Sans entrer dans les détails, disons que la mycorhize est un organe particulier,  constitué à la fois de la racine de la plante et du champignon, lequel est présent sous la forme d'un mycélium qui entoure la racine et qui pénètre également à l'intérieur de celle-ci (entre les cellules du cortex racinaire dans le cas d'une ectomycorhize, et éventuellement à l'intérieur de ces cellules, dans le cas d'une endomycorhize). A l'oeil nu, on observe généralement des filaments blanchâtres, jaune pâle ou blanc rosé au contact et à proximité des racines, et éventuellement de petits glomérules ou des digitations. On peut presque dire que la mycorhize est mi-plante, mi-champignon.
Les mycorhizes sont d'ailleurs assez comparables aux nodosités développées par les racines des légumineuses, lesquelles abritent des bactéries qui leur permettent de fixer l'azote atmosphérique.

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Comment apparaissent les mycorhizes ?

Pour commencer, il faut savoir que les mycorhizes sont extrêmement courantes. Les racines de la plupart des plantes en sont porteuses. Et les champignons mycorhiziens (c'est-à-dire ceux qui peuvent former des mycorhizes : ils sont nombreux) ne nous sont pas forcément inconnus : cèpes, girolles, chanterelles, truffes sont les fructifications de mycéliums capables de créer des mycorhizes avec les espèces végétales pour lesquelles ils ont une affinité (raison pour laquelle on dit qu'on trouve tel champignon préférentiellement au pied de tel ou tel arbre).

Ensuite, les plantes développent des mycorhizes avec généralement plusieurs espèces de champignons, soit de façon séquentielle, soit de façon simultanée. Certains groupes de plantes ne forment des mycorhizes qu'avec certains groupes de champignons bien précis, inversement, d'autres champignons ont la faculté de coloniser les racines de presque toutes les plantes.

Les mycorhizes se forment de la manière suivante : le mycélium "explore" le sol à la recherche d'une racine qui lui convient, et une fois qu'il a repéré sa présence grâce aux hormones végétales sécrétées par la racine, il développe un réseau très ramifié de filaments en direction de la racine, et en colonise la surface avant de pénétrer à l'intérieur du cortex racinaire (il est incapable de pénétrer au-delà du cortex et ne peut donc pas gagner les vaisseaux de la plante, contrairement aux champignons pathogènes vasculaires qui remontent jusque dans les parties aériennes). La mycorhize est créée et prête à fonctionner : elle est destinée à être le siège d'échanges chimiques entre symbiote (champignon) et hôte (plante).

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Bénéfices pour le champignon

Première question : pourquoi le champignon s'installe-t-il dans la racine ? Tout simplement parce qu'il y trouve plusieurs intérêts :

• A l'intérieur de la racine, il est à l'abri des agressions extérieures : variations de température, prédateurs, pathogènes, etc. ;
• La plante lui fournit, en quantités importantes, des composés carbonés directement assimilables, essentiels à la vie du champignon, mais qu'il est incapable de synthétiser lui-même (les champignons sont des organismes hétérotrophes, car dépourvus de chlorophylle et n'effectuant pas de photosynthèse) ;
• La plante apporte également au champignon de petites quantités d'acides aminés et de vitamines (B1).

Intérêt des mycorhizes pour la plante hôte

En échange de cet apport de carbone, que retire la plante de cette étroite collaboration ? Les bénéfices sont nombreux pour la plante hôte :

• Grâce au mycélium très dense et ramifié qu'il développe autour des racines, le champignon multiplie par 1000 la surface de contact entre le sol et la racine, ce qui décuple du même coup les capacités d'absorption de l'eau par le système racinaire. Outre cette interface sol/racine extrêmement importante, les très fins filaments du mycélium peuvent s'insinuer dans les pores les plus petits du sol et en extraire l'eau, chose que les racines, plus épaisses, ne savent pas faire : en cas de sécheresse, ces micro-pores du sol constituent une réserve d'eau précieuse. Grâce aux mycorhizes, la plante hôte est donc moins sensible au manque d'eau.
• Autre avantage décisif pour la plante : le champignon l'aide à absorber les éléments nutritifs présents dans le sol, en solubilisant les minéraux contenus dans les fragments de roche, mais aussi en fragmentant les matières organiques du sol (humus) et en les rendant ainsi disponibles pour la plante sous forme d'azote assimilable.
• Le mycélium offre également une protection aux racines, d'une part contre le dessèchement en cas de sol sec, et d'autre part contre les susbtances toxiques, qu'elles soient d'origine naturelle (métaux lourds et aluminium issus de la dégradation de certaines roches, substances sécrétées par d'autres espèces de plantes concurrentes -notion de plantes compagnes-), ou dues à la pollution (dioxines, hydrocarbures, métaux lourds, etc.). Le champignon a ainsi une action détoxifiante sur le sol dans l'environnement direct des racines.
• Le champignon sécrète des régulateurs de croissance (l'équivalent des hormones pour les végétaux) qui accroissent le développement du système racinaire : plus dense, plus ramifié, il permet ainsi une meilleure croissance de la plante.
• Enfin, le réseau des filaments du mycélium stabilise la structure du sol autour des racines, ce qui implique notamment une meilleure rétention de l'eau et des éléments nutritifs par le substrat de culture.

Effets visibles sur les plantes mycorhizées

En pratique, les plantes mycorhizées présentent donc un système racinaire plus dense, elles poussent plus vite, offrent une floraison et une fructification plus abondante et supportent mieux les épisodes de sécheresse ou les sols peu fertiles.

>> Lire aussi :

• Mycorhizer les plantes : lesquelles, quand, comment ?
• Champignons : plutôt animaux ou végétaux ?
• Phytosociologie : comment les plantes se regroupent-elles ?

* symbiose = association durable, intime et mutualiste entre deux organismes vivants.

Pour aller plus loin : La symbiose mycorhizienne, éditions Quae

Pour celles et ceux qui souhaitent en savoir plus, nous vous recommandons chaudement la lecture d'un ouvrage passionnant : La symbiose mycorhizienne, de Jean Garbaye, paru aux éditions Quae. Extrêmement complet et riche, ce livre fait le tour de la question et expose les connaissances actuelles sur le sujet.
Il s'adresse aussi bien aux étudiants en agronomie qu'aux ingénieurs, techniciens, chercheurs et enseignants de tous niveaux. Il est également accessible à un public curieux... et éclairé d'un minimum de bagage scientifique.