Les champignons sauveurs du Monde JL Mainardi 5

Les champignons… sauveurs du Monde ? J-L Mainardi 5 Décembre 2018 1

Pour commencer , une leçon de modestie : le poids de la vie ! une regard différent sur notre situation s’impose 2

Nous sommes habitués à regarder à nos pieds: les champignons de nos sorties Mais là n’est pas notre propos aujourd’hui 3

Regardons plutôt sous nos pieds ! C’est ici que va porter notre intérêt : le sol ! 4

Dans le sol: le mycélium Sous l’empreinte d’un pied : # 480 km de mycellium! 1 m² de sol = 10 m² de surface racinaire = 100 m² de surface de mycélium 5

Le mycélium : enchevêtrement d’hyphes 6

Un hyphe • C’est au niveau de l’apex que s’accumulent les vésicules sécrétoires qui sont à l’origine de la croissance. • Les vésicules sécrétoires contiennent : -des sous-unités de chitine : précurseurs des parois -des enzymes lytiques : décomposition de matière (organique entr’autres) • L’apex est souple et a une paroi plus fine : facilité d’échanges avec le milieu extérieur (nutriments-sécrétions) 7

Le mycélium = le vrai champignon - Le carpophore (sporophore) n’est que le fruit des champignons dits ‘’supérieurs’’ (basidio- et ascomycètes) (analogie pomme/pommier) -Dans des conditions environnementales bien précises les hyphes s’accolent et s’organisent en faux-tissus appelés plectenchyme Le saviez-vous ? ‘’Quand on mange des champignons on mange du ‘’ plectenchyme ’’ 8

Mais la majorité des champignons dans le sol ne font jamais de carpophores : ils sporulent dans la terre Sporulation de gloméromycètes Ce sont surtout eux, les gloméromycétes (ou gloméromycota), qui vont nous intéresser. 9

La symbiose – exemple: le lichen Lichen = association mutualiste d’un champignon et d’une algue 10

Comment ça marche pour le lichen ? Dans la grande majorité des cas (95%) le champignon est un ascomycète 11

La symbiose mycorhizienne L’association mutualiste Hyphes/Racines va augmenter le volume de sol accessible à la plante 12

Il exsite deux types de mycorhize 1 -Ectomycorhize : essentiellement les arbres avec des champignons donnant des carpophores (mycorhize avec réseau de Hardig) 2 -Endomycorhise : essentiellement des plantes et graminées –champignons à sporulation dans le sol sans carpophores (mycorhyze à arbuscules) arbuscule 13

Les Bienfaits réciproques de la symbiose Symbiose = ‘’Deal’’ gagnant-gagnant ! • Au niveau de la plante : les champignons sont des rabatteurs d’éléments nutritifs - ils puisent dans le sol les sels minéraux surtout les moins mobiles (phosphore –zinc-Cuivre) - ils permettent un accès à l’eau contenue dans les fines porosités du sol (diminution du stress hydrique) - is augmentent la stabilité du sol et la rétention de l’eau dans le sol grâce aux enchevêtrements des hyphes - ils activent les mécanismes de défense des plantes contre les pathogènes du sol (contre les fusarioses par exemple) • Au niveau du champignon : La plante apporte au champignon des sucres , des vitamines et des substances de croissance du mycélium la plante (arbre) semble déclencher le ’’ top départ’’ de la formation des carpophores (déclenchement des poussées par augmentation des 14 sucres)

‘’L’internet’’ mycorhizien : le WWW Wood World Web Un même système de mycélium peut mycorhizer plusieurs plantes et/ou arbres différents en établissant des’ ’ Ponts mycorhiziens ’’ è Des échanges interplantes vont avoir lieu par l’intermédiaire des ponts mycorhiziens Exemple : les orchidées : Pont mycorhizien entre une plante et une orchidée via le champignon Il y a bien longtemps, plusieurs millions d’années, que plantes et champignons sont connectés (pas eu besoin d’Internet !) 15

Les ‘’ponts mycorhiziens’’ Les bienfaits de la symbiose 16

Pourquoi s’intéresser à ces champignons sans carpophore visible (champignons hypogés) C’est peut-être la division des Fungi la plus importante pour l’Humanité !!! • Ils sont vraisemblablement à l’origine de la colonisation de la Terre ferme par les plantes • Ils sont les champions de la symbiose 17

Il y a 450 millions d’années, Champignons et Plantes se sont associés pour conquérir la Terre ferme Paysage de l’ Ordovicien Fossiles de spores datant Du Silurien (470 Ma) Au Silurien (450 Ma) : - les champignons ont permis la décomposition/minéralisation de la roche formation des 1 ers sols meubles - Les racines des plantes ont alors pu s’installer dans ces premiers sols et les racines ont évoluées pour fournir un habitat plus confortable aux champignons la voie à la symbiose Fossile de Ptototaxixte (Dévonien): champignon géant ? 18

Excursion vers la Botanique : Les besoins d’une plante Le sol est le support de la plante et lui apporte des sels minéraux 19

Qu’est-ce qu’un sol ? = écosystème complexe 25 à 30 cm Les horizons d’un sol C’est la face cachée de la Terre ! Le C A H 20

Dans le sol il y a un garde-manger: le complexe argilo-humique (CAH) CAH = association complexe d’argile, d’acides humiques et de sels minéraux (taille # 250 microns) C’est l’élément de base de la fertilité d’un sol 21

Le système racinaire d’une plante ne lui permet d’aller cher ses sels minéraux que dans un espace restreint dans le sol • La mycorhization permet de multiplier par 10 le volume de sol accessible à la plante • Les hyphes plus fins que les racines peuvent s’immiscer jusqu’au niveau des CAH 22

Exemple: mobilisation du Phosphore par la plante Mais si P inférieur à 100 ppm la symbiose mycorhizienne est nécessaire 23

Une plante mycorhizée a moins besoin d’engrais ! La mycorhization permet à une plante de multiplier par x 10 le volume de sol accessible pour y puiser ses nutriments 90 % des plantes naturelles sont mycorhizées 24

Mais il reste une question sans réponse! • Comment et à partir de quand une plante accepte le deal avec le champignon ! (formation de flavonoïdes par la plante ? ) • Quand est-ce qu’on passe du parasitisme à l’association mycorhizique ? Estimation du coût de la symbiose pour une plante : # 20 % de sa production de sucre ! Ex : 1 arbre mycorhizé produit # 800 kg de mycélium par an 25

Les limitations de la mycorhisation • Il y a plusieurs facteurs qui limitent, voire empêchent la mycorhization : - excès d’engrais en particulier phosphore - pratiques de labours profonds - emploi de pesticides , en particulier fongicides - sécheresse ou excès d’eau - température excessive du sol - emploi de plantes génétiquement modifiées • La mycorhization reste donc une association fragile à établir 26

Classement des sols ‘’agricoles’’ Il existe 3 grands types de ‘’sols agricoles’’ - sols à agriculture intensive des pays développés : ex Europe Ce sont des sols riches qui ont été gorgés d’engrais et de pesticides dont le système de culture implique des labours profonds et des plantes non mycorhiziennes : ex colza-betteraves Ces sols sont peu propices à l’emploi de cultures avec mycorhizes : emploi de plantes modifiées génétiquement nécessitant un apport d’engrais et de pesticides (Problème Phosphore) - sols à agriculture extensive: ex Canada-Inde-Chine Ces sols sont peu chargés en engrais et pesticides Opportunité pour employer des plantes mycorhizées - sols des Pays Tropicaux : ex Afrique –Pays en voie de développement Les sols sont fragiles (érosion) et pauvres en matière organique et éléments minéraux disponibles Ils nécessitent absolument des amendements mais la mycorhization reste possible 27

Focus sur les sols en culture Intensive u La culture Intensive est fondée sur une ‘’trilogie’’ ( le système de culture) : 1 - le sol : type de sol- amendement (chaulage)- assolement-types de labour ( labours profonds) 2 - La plante : cultivar- amélioration génétique 3 -Les pratiques culturales : emploi d’engrais – emploi de pesticides ( herbicides-fongicides-insecticides) le système de culture intensive a complétement détruit le besoin de symbiose des plantes industrielles mais en contre-partie cela a entrainé la nécessité de respecter des contraintes culturales pour obtenir de bons rendements (emploi d’engrais et de pesticides) Ex: rendement du blé: sous les Romains # 5 quintaux à l’hectare actuellement # 60 quintaux à l’hectare 28

La problématique ‘’ Phosphore’’ u • • Le Phosphore P est le facteur généralement limitant pour la croissance des plantes Dans le sol , la teneur en ions PO 4, seul ion phosphore mobilisable par la plante, est fondamentale : Pour des faibles teneurs en P dans le sol (inf à 100 ppm=0, 1%) la plante est obligée de passer par la symbiose mycorhizienne pour mobiliser le P à partir du complexe Argilo-humique Pour des fortes teneurs en P , le CAH est saturé et le relargage phosphore se fait facilement: la plante n’a plus besoin de la symbiose mycorhizienne 50 100 150 notion de ‘’Dépendance Mycorhizienne Plante (DRMC) ppm ppm Relative au Champ (DRMC)’’ Carotte 99, 5 99 60 Ex : le Blé dans un cham avec une teneur Haricot 95 94, 7 50 mobilisable en P de 100 ppm Maïs 80 72, 7 35 n’a pas besoin de symbiose m yco : Pomme de Terre 60 41, 9 0 DRMC=0 Blé 30 0 29 0

La richesse des sols en phosphore : La France Au delà de 100/150 ppm de P la mycorhization ne peut pas s’établir ! Remarque: sans apport de phosphore le sol perd # 10 ppm de P par an ! En France, les sols agricoles sont sursaturés en P (Teneur supérieure à 100/150 ppm (mg/kg)==>les plantes n’ont pas besoin de symbiose myco 30

Le comportement du Phosphore dans le sol Dans le sol une grande partie du P introduit par les engrais phosphatés va être ‘’piégèe’’ soit sous forme minérale soit sous forme organique et devenir indisponible pour le plante #20 % seulement du P introduit se transforme en PO 4 assimilable par la plante Importance du ph du sol pour la disponibilité du P 31

Le piégeage du phosphore ralentit la diffusion du P dans le sol En Agriculture Intensive on va donc forcer sur les doses d’engrais phosphatés pour assurer un minium de P au niveau d’une racine non mycorhizée ! La racine va cher son P dans une zone maxi 2, 5 mm autour d’elle 32

En 2050 : 9, 4 Milliards d’humains sur Terre dont # 6, 5 milliards dans les Pays en voie de développement • Les Pays en voie de développement ne pourront plus se satisfaire d’une culture traditionnelle • Pour nourrir une telle population, et si on passe à une agriculture de pays développé on va avoir besoin d’énormément d’engrais phosphatés ! Petits champs traditionnels Culture sur brûlis 33

Mais les ressources en phosphore sont limitées : la crise du Phosphore se profile ! 34

Quelle est donc la solution ? 35

La solution , c’est développer la symbiose mycorhizienne là où on le peut ! 36

Développer la symbiose mycorhizienne : L’inoculation fongique de sols Il s’agit d’introduire dans les sols cultivés des champignons à mycorhize afin qu’ils puissent établir des symbioses avec les plantes cultivées Pour cela il faut fabriquer des Inoculums 2 façons de procéder : 37

Fabrication des Inoculums On part d’une plante saine mycorhizée (vérification): - Découpage des racines -Ensemencement dans un milieu stérile - Plantation de plantes multiplicatrices et culture pendant 2 à 3 mois (solution nutritive ) - On arrête l’arrosage et on baisse la solution nutritive puis on coupe les plantes à leur base - Stress induit au niveau de la mycorhize ==> sporulation intense -Ensemencement du milieu par création d’Inoculums: nombreuses spores réparties dans le milieu initialement stérile -Puis création en pépinière de plants mycorhizés en introduisant les Inoculums dans le terreau (Utilisation : # 30 g d’inoculum pour 5 kg de sol/ terreau) 38

• Mycorhizer des arbres : inoculums à base de spores de champignons ectomycorhiziens donnant des carpophores Exemple : • Mycorhizer des plantes cultivables : Inoculums à base des champignons endomycorhiziens donnant des arbuscules Exemple : les Gloméromycètes 39

Quelques exemples qui existent déjà ! 40

Emploi des mycorhizes en Foresterie (principalement des ectomycorhizes) • Mycorhization des racines des plantules de Pins Douglas (conifères) par des Laccaria bicolors ==> Emploi à grande échelle au Canada • Mycorhization des racines du hêtre (feuillus) par des ectomycorhizes 41

Emploi des mycorhizes en Horticulture Contains 1, 000 viable spores/g of the endomycorrhizal species Rhizoglomus sp. u Effet de la mycorhization sur des carottes et des piments Généralisation de la vente de Terreau mycorhizé 42

Emploi des mycorhizes en Agriculture Glissement sémantique: fertilisant ==> biofertilisant ! Champ de poireaux endomycorhyzés par des gloméromycetes Actuellement intenses recherches sur la mycorhysation des céréales Blé mycorhyzé Racine non-mycorhyzée et racine mycorhyzée 43

Réhabilitation des sites après travaux Construction d’un barrage au Canada-(Manic 5) Photo A : Barrage construit et sol à nu (1973) Photo C: aspect du site après plantation d’Aulnes mycorhizés (2013) 44

Mycorémèdiation (Paul Stamets) : la dépollution par les champignons • Elimination d’une pollution par le pétrole par emploi de saules mycorhizés par Laccaria bicolor + • Elimination d’une pollution par les métaux lourds (As-Cd-Pb) à l’aide de Graminées Fetusca rubra endomycorhizée par Rhyzoglomus intraradices + u Mais aussi emploi de champignons sans mycorhizes pour la réhabilitation de sols toxiques : Phanerochaete chrysosporium Trametes versicolor 45

En conclusion Rhyzoglomus intraradices Arrêtons de tourner en rond : la symbiose mycorhyzienne, c’est l’avenir! 46

Le livre à l’origine de cette présentation 47

Je vous remercie de votre attention 48

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