Merveilles et mystère des mycorhizes

Par Brenda Frick, Ph.D., P.Ag.

Les mycorhizes sont des champignons qui vivent seulement en symbiose avec des plantes. Le champignon et la plante tirent tous deux des bénéfices de leur association. La plante fournit des sucres au champignon. Le champignon rend plusieurs services aux plantes¹. La valeur de ces services biologiques représente un potentiel très intéressant en production biologique et à faible quantité d'intrants.

Dans les systèmes naturels, un manque de nutriments limite souvent la croissance de plantes. Les plantes complètent leurs besoins nutritifs par des mycorhizes. Les chercheurs croient qu'environ 80 pour cent des plantes et probablement 170 espèces de champignons peuvent être impliquées dans des associations mycorhiziennes². Les mycorhizes sont communs dans tous les environnements naturels².

Beaucoup de cultures favorisent l'établissement des mycorhizes. Les légumineuses sont particulièrement enclines à l'association mycorhizienne. Les céréales sont généralement mycorhiziennes, bien que les différentes variétés présentent différents niveaux d'association². Certaines plantes, comme le canola, sont non mycorhizienne. Ces plantes non mycorhiziennes peuvent réduire grandement les populations de mycorhizes, et retarder leur développement dans les cultures qui suivent dans rotation².

Beaucoup de pratiques agricoles courantes, comme les labours et l'utilisation d'engrais chimiques, peuvent sensiblement réduire le nombre et les types d'associations mycorhiziennes. Ces pratiques peuvent altérer les peuplements de champignons, réduisant encore plus les bénéfices des associations mycorhiziennes pour les plantes en cause³. La présence des mycorhizes est particulièrement limitée dans les sols riches en phosphore².

Dans les sols sous régie biologique, les niveaux de phosphore sont souvent réduits⁴. Ainsi, on peut observer une plus grande incidence des mycorhizes, particulièrement là où on fait des efforts pour réduire le travail du sol. Avoir davantage recours aux légumineuses pour obtenir de l'azote et utiliser un couvre-sol pour augmenter le taux de matière organique dans les systèmes biologiques favorisent également les mycorhizes.

Dans une étude comparant des systèmes biologiques et conventionnels⁵, on a constaté que les racines des plants cultivées étaient davantage associées aux mycorhizes dans les parcelles biologiques. Les associations mycorhiziennes s'organisent plus facilement dans les sols sous régie biologique. Une grande partie de la différence est attribuable au taux de phosphore soluble dans le sol.

Quels avantages les mycorhizes apportent-ils? Malheureusement, la recherche effectuée sur la contribution des mycorhizes en production végétale dans les Prairies est très limitée. Les données accumulées au sujet d'autres espèces et régions suggèrent que le potentiel est très intéressant. Les champignons mycorhiziens se développent comme vaste toile de filaments minuscules à travers les racines des plantes et dans le sol environnant. Les filaments fongiques, appelés mycélium (ou mycéliums au pluriel), « explorent » un espace beaucoup plus grand que les racines des plantes seules ne le peuvent. Lorsque les mycorhizes ont accès à des ressources limitées, comme l'eau, le phosphore ou les oligoéléments, ils peuvent les faire passer aux plantes associés². Les mycorhizes peuvent accroître l'assimilation du phosphore, et l'accès des plantes à d'autres nutriments comme l'ammonium, le potassium, le calcium, le fer, le cuivre, le manganèse, le zinc et le nickel³.

La résistance à la sécheresse et la tolérance à la chaleur sont d'autres avantages attribués aux mycorhizes⁶. Une partie de cet effet peut s'expliquer par les changements hormonaux que les mycorhizes provoquent chez la plante. Ceux-ci permettent à la plante de conserver un meilleur équilibre de l'eau dans des conditions de sécheresse⁷. Certaines modifications du sol peuvent également influencer la tolérance à la sécheresse. Certains mycorhizes produisent une substance collante qui cimente ensemble les particules du sol en petits agrégats stables. Cette espèce de colle retient l'eau, ce qui représente un avantage direct dans les sols desséchés, et agit également pour réduire l'érosion hydrique du sol⁸. Les sols peuvent stocker plus de carbone lorsque les mycorhizes sont actifs².

Les associations mycorhiziennes modifient les rapports d'une plante avec son environnement. D'autres microorganismes du sol peuvent être plus utiles aux plantes en présence d'associations mycorhiziennes⁹. Les mycorhizes augmentent notamment la capacité des bactéries fixatrices d'azote à favoriser la croissance des légumineuses et l'activité de bactéries favorisant la croissance d'autres plantes. Les mycorhizes peuvent réduire les infections causées par les bactéries et champignons pathogènes¹⁰. On possède la preuve que l'association de certains arbres avec des mycorhizes les aide à résister à l'assaut des insectes¹¹. D'autres espèces d'arbres ont été en mesure de tirer de l'azote des mycorhizes qui infectaient les insectes vivant dans le sol¹².

Les relations entre plantes sont également altérés. Les mycorhizes peuvent agir en tant que pont entre deux plantes afin de permet au phosphore de voyager d'une plante « donneuse » à une plante « réceptrice »¹³. Les rapports entre mauvaises herbes et cultures peuvent également être modifiés³. Les mycorhizes peuvent empêcher la prolifération de plantes qui ne sont pas mycorhiziennes - des plantes comme le chou gras, l'amarante, la moutarde sauvage et le sarrasin sauvage. Ils peuvent également nuire à la croissance des cultures non mycorhiziennes comme la moutarde, le canola, le quinoa, le sarrasin ou l'amarante¹⁴.

Un chercheur affirme que les mycorhizes peuvent modifier le « fonctionnement des peuplements de mauvaises herbes de sorte que l'impact net des mauvaises herbes devienne plus bénéfique ». ³. Par exemple, cela se produit lorsque les mauvaises herbes favorisent la croissance des mycorhizes qui colonisent plus tard la culture. Ceci pourrait expliquer le fait que certaines cultures poussent mieux suivant un peuplement composé de certaines espèces de mauvaises herbes³.

Le travail avec les mycorhizes présente de nombreux défis. La recherche est limitée en partie parce qu'il est difficile identifier et de cultiver les champignons². Actuellement, nous ne comprenons pas bien l'équilibre entre les avantages et les risques. Comme l'a indiqué un chercheur : « Le sol est vraiment comme une grande boîte noire; c'est vraiment difficile de comprendre ce qui s'y passe » ¹⁵. Néanmoins, il semble que la recherche en ce domaine offre beaucoup de potentiel.

Brenda Frick, Ph.D., P.Ag., est la coordonnatrice pour les Prairies du Centre d'agriculture biologique du Canada au Collège d'agriculture de l'Université de la Saskatchewan. Elle apprécierait recevoir vos commentaires au 306-966-4975 ou par courriel : brenda.frick@usask.ca.

Références :

¹ <http://www.agroecology.org/glossary/>

²Dalpe, Y. et M. Monreal. 2003. Arbuscular mycorrhiza inoculum to support sustainable cropping systems. Crop management 10:1094-1104

³Jordan, N.R, J. Zhang, S. Huerd. 2000. Arbuscular-mycorrhizal fungi: potential roles in weed management. Weed Science 40: 397-410

⁴Knight, J.D. et S. Shirtliffe. 2003. Étude effectuée sur des fermes biologiques de la Saskatchewan: 1^re partie : Farm Survey and Establishment of On-farm Research Infrastructure. Rapport déposé auprès du Fonds d'innovation en agroalimentaire, Agriculture, Alimentation et Revitalisation rurale, Saskatchewan, mars 2003, Regina (SK).

⁵Mäder,P., S. Edenhofer, T. Boller, A. Wiemken et U. Niggli, 2000. Arbuscular mycorrhizae in a long-term field trial comparing low-input (organic, biological) and high-input (conventional) farming systems in a crop rotation. Biology and fertility of soils, 31(2):150-156

⁶Henson, J. 2003. Recherche en cours.

⁷Auge, B. 2003. Sujet de recherche: la symbiose mycorhizienne.

⁸ Jastrow, J.D. n.d. Contributions of mycorrhizae to the development of soil aggregate hierarchy.

⁹Linderman, R. G., J.L. Marlow et E. A. Davis. n.d. Contribution of microbial associates of VA mycorrhizae to Mycorrhiza effects on plant growth and health.

¹⁰Xavier, L.J.C. et S.M. Boyetchko. 2002. Arbuscular mycorrhizal fungi as biostimulants and bioprotectants of crops. Applied Mycology and Biotechnology, vol 2. Agriculture and Food Protection. Elsevier Science B.V.

¹¹Whitham, T.G., C.A. Gehring, T. Theimer, S. Travis, N. Cobb, C.R. Kuske et P. Keim n.d. Using molecular techniques to understand community structure from the bottom up: interactions of environmental stress, pinyon pine, mycorrhizae, soil microbes and insect herbivores at Sunset Crater.

¹²Klironomos, J.N. et M.M. Hart. 2001. Food-web dynamics: animal nitrogen swap for plant carbon Nature 410: 651-652

¹³Xiaolin, L, J. Zhang et P. Christie. Phosphorus transfer between plants via arbuscular mycorrhizal hyphal links.

¹⁴Les plantes des familles des Brassicaceae, Amaranthaceae, Chenopodiaceae et Polygonaceae tendent à ne pas s'associer aux mycorhizes. Les citations 2 et 3 ci-dessus proviennent de ce rapport.

¹⁵Klironomos, J.N. 2001, cité dans 'Harmless-looking' trees really predators; partner with fungi to eat insects alive, new research shows.