Plus de 80% des plantes vivent en symbiose avec un champignon mycorhizien. «Ce sont probablement eux qui ont permis aux plantes de sortir de l’eau, il y a 500 à 600 millions d’années. Ils les ont aidées à s’installer sur terre en se substituant à leur système de racines encore très primitif», explique Francis Martin, spécialiste des champignons symbiotiques à l’Institut national français de la recherche agronomique de Nancy. Sous terre, ces organismes développent des réseaux très denses, qui peuvent parcourir des dizaines de mètres et relier plusieurs plantes, même d’espèces différentes, entre elles. «On considère qu’ils peuvent multiplier jusqu’à mille fois la surface d’absorption du réseau racinaire», poursuit le microbiologiste. Plusieurs ADN Les champignons profitent des sucres produits par la plante via la photosynthèse. Quant à cette dernière, elle atteint grâce à cette symbiose des nutriments qui seraient autrement hors de portée. «Surtout des phosphates», précise une des auteurs de l’étude, Caroline Angelard, du Département d’écologie et d’évolution de l’Université de Lausanne. Un élément central pour tous les organismes. «Il y en a dans l’ADN, l’ARN et beaucoup de protéines. Sans phosphate, il n’y a pas de vie», explique Didier Reinhardt, du Département de biologie végétale de l’Université de Fribourg. Les champignons mycorhiziens sont déjà utilisés par les hommes pour favoriser la croissance de végétaux, d’autant qu’ils les protègent aussi contre la déshydratation et les maladies. «Certaines plantes de culture comme le riz n’offrent toutefois qu’une réponse modeste, voire inexistante, à une inoculation par ces organismes», notent toutefois les chercheurs lausannois. «Leur utilisation est très empirique, on n’a pas essayé jusqu’ici d’optimiser le procédé, ajoute Francis Martin. C’est ce qui fait l’originalité de cette étude.» Les biologistes de l’Université de Lausanne ont découvert, il y a quelques années déjà, qu’un de ces champignons, le Glomus intraradices, présente la particularité de contenir plusieurs noyaux au sein d’une même cellule. Des noyaux qui renferment des patrimoines génétiques différents. Un peu comme si nous avions plusieurs ADN différents. Cette fois, les chercheurs ont décidé d’explorer l’influence de cette diversité génétique sur l’efficacité de la symbiose avec les plantes. «Même si les champignons mycorhiziens sont très répandus dans le monde, ils sont extrêmement difficiles à cultiver et à isoler en laboratoire, souligne Caroline Angelard. Nous sommes parvenus à cultiver vingt souches différentes, que nous avons ensuite inoculées dans des cultures de riz en serre. Alors que certaines souches inhibent ou ralentissent la croissance de la plante, celle-ci a été multipliée par cinq dans deux lignées.» En choisissant adéquatement la souche utilisée, on pourrait donc moduler l’effet de la symbiose: doper la croissance de certaines plantes ou, au contraire, inhiber celle des plantes invasives. «Ce que nous avons fait n’est pas très différent de ce que les phytogénéticiens, et les paysans avant eux, ont fait pour améliorer les cultures, relève Ian Sanders, du Département d’écologie et d’évolution de l’Université de Lausanne, qui a dirigé l’étude. La seule différence, c’est que la génétique de ces champignons est un peu inhabituelle, et personne ne pensait qu’il valait la peine de s’y attaquer.» Didier Reinhardt confirme en effet qu’on a longtemps cru que «l’élevage» n’était pas possible avec ces champignons. «Ces travaux sont prometteurs», commente-t-il. Sans OGM Ian Sanders estime qu’une utilisation à large échelle du Glomus intraradices pour l’agriculture est envisageable d’ici deux à cinq ans. Le champignon est actuellement testé dans des champs colombiens, sur des pommes de terre. D’autres essais sont prévus avec du manioc. Les chercheurs mettent en avant le fait que leur découverte pourrait avantageusement et écologiquement remplacer les engrais phosphatés, en particulier dans les terres tropicales, très acides, où le phosphate est difficile d’accès. «L’avantage de notre méthode est qu’elle est totalement naturelle; aucun gène n’est introduit dans la plante, il ne s’agit donc pas d’OGM», souligne Ian Sanders. «Il y a une demande sociétale très forte pour une gestion durable de l’agriculture, observe Francis Martin. Nous avons ici l’occasion d’exploiter un processus naturel qui a des millions d’années d’évolution derrière lui.»

Quasi invisibles à l'oeil nu, ces champignons vivent dans le sol, entremêlés aux racines des végétaux dont ils pénètrent les cellules. Le champignon bénéficie ainsi d'un apport constant en sucres provenant dela plante; en contrepartie, il assure le transport d'éléments nutritifs et de minéraux, comme le phosphate, essentiels à la croissance et à la diversité de laplante. Plusieurs noyaux Ces champignons ont par ailleurs la particularité de posséder plusieurs noyaux différents dans leurs cellules. Pour mémoire, la plupart des organismes vivants, comme nous, n'en ont qu'un seul. Cette rareté est secondée d'un phénomène unique: «Les nouvelles spores (la descendance) formées peuvent avoir un contenu génétique différent de leur parent», explique Caroline Angelard, première auteure de l'article. Ni une ni deux, l'équipe du Pr Ian Sanders, du Département d'écologie et évolution de l'UNIL, a créé une «pouponnière» afin de comprendre comment cette diversité génétiquese répartit lors de la formation de nouvelles spores. Sans surprise, chaque spore recevait un bagage génétique spécifique et différent. Restait à élucider l'hypothèse centrale: dans quelle mesure la variété génétique de ces spores influe-t-elle sur leur effet symbiotique, et par conséquent sur leur capacité à stimuler la croissance des plantes? Les chercheurs ont pu isoler vingt lignées. «Alors que pour certaines souches un effet inverse a été observé – ralentissement ou inhibition de la croissance du riz -, une croissance multipliée par cinq a été obtenue pour deux lignées», précise la chercheuse. D'où l'espoir d'utiliser des champignons mycorhiziens comme solution de choix à la problématique de l'utilisation massive de phosphates.

Des chercheurs de l'Université de Lausanne (UNIL) sont parvenus à multiplier par cinq la croissance du riz à l'aide d'un champignon. Cette étude, publiée dans «Current Biology», ouvre la voie à des applications très prometteuses en agriculture. La plupart des plantes établissent des associations symbiotiques avec des champignons dits «mycorhiziens». Le Pr Jan Sanders, du Département d'écologie et évolution de l'Université de Lausanne (UNIL), a baptisé ce phénomène le «Wood Wide Web». Cette collaboration entre champignon (du grec myco) et racines (rhiza) est pratiquée, à l'état naturel, par plus de 80% des plantes. Le champignon bénéficie ainsi d'un apport constant en sucres provenant de la plante. En contrepartie, il assure à cette dernière l'accès à des éléments nutritifs et des minéraux comme le phosphate, a indiqué l'UNIL dans un communiqué. Certaines plantes de culture comme le riz n'offrent toutefois qu'une réponse modeste, voire inexistante, à une inoculation par ces organismes. S'intéressant depuis plus de vingt ans à une espèce particulière, le Glomus intraradices, Jan Sanders a constaté que ce champignon possédait une diversité génétique hors du commun. Plusieurs noyaux génétiquement différents cohabitent en effet dans son cytoplasme, explique Jan Sanders, cité dans le communiqué. A titre de comparaison, la plupart des organismes vivants, dont l'homme, n'abritent qu'un seul noyau par cellule et le génome est identique dans toutes les cellules. Le Pr Sanders et son équipe ont voulu savoir comment cette diversité génétique se répartissait lors de la formation de nouvelles spores par le champignon. Ils ont démontré que chaque spore recevait comme attendu un bagage génétique spécifique et différent. Les chercheurs se sont ensuite demandés dans quelle mesure la variété génétique de ces spores pouvait influer sur leur effet symbiotique et leur capacité à stimuler la croissance des plantes. Quatre années d'expérimentations ont été nécessaires pour obtenir des résultats, qui vont au-delà de toute attente, souligne Caroline Angelard, première auteure de l'article. Les chercheurs ont cultivé vingt souches différentes à partir des spores, avant de les inoculer dans des cultures de riz en serre. Alors que pour certaines souches un effet inverse a été observé – ralentissement ou inhibition de la croissance du riz - une croissance multipliée par cinq a été obtenue pour deux lignées. L'équipe de l'UNIL a par ailleurs démontré au niveau moléculaire qu'en modifiant la génétique des champignons via un processus naturel, on change effectivement l'expression des gènes impliqués chez le riz dans la symbiose et le transport du phosphate. La prochaine étape consistera à identifier précisément quels sont les noyaux mycorhiziens impliqués dans ce phénomène et, parallèlement, les gènes activés chez la plante. Ces recherches devraient permettre à terme de sélectionner les souches de champignons les plus efficaces pour une plante donnée. Pour Jan Sanders, une utilisation à large échelle du Glomus intraradices pour l'agriculture est envisageable à un horizon de deux à cinq ans. Des essais en champ ont déjà été menés en Colombie sur la pomme de terre. D'autres sont prévus l'année prochaine sur le manioc Les terres tropicales, très acides, constituent un bon terrain d'expérimentation, l'accès aux phosphates par les plantes y étant particulièrement difficile.

Quasi invisibles à l'oeil nu, ces champignons vivent dans le sol, entremêlés aux racines des végétaux dont ils pénètrent les cellules. Le champignon bénéficie ainsi d'un apport constant en sucres prove nant de la plante; en contrepartie, il assure le transport d'éléments nutritifs et de minéraux, comme le phosphate, essentiels à la croissance et à la diversité de la plante. Ces champignons ont par ailleurs la particularité de posséder plusieurs noyaux différents dans leurs cellules. Pour mémoire, la plupart des organismes vivants, comme nous, n'en ont qu'un seul. Cette rareté est secondée d'un phénomène unique: «Les nouvelles spores (la descendance) formées peuvent avoir un contenu génétique différent de leur parent», explique Caroline Angelard, première autrice de l'article. Ni une ni deux, l'équipe du professeur Jan Sanders du Département d'écologie et évolution de l'UNIL a créé une «pouponnière » afin de comprendre comment cette diversité génétique se répartit lors de la formation de nouvelles spores. Sans surprise, chaque spore recevait un bagage génétique spécifique et différent. Restait à élucider l'hypothèse centrale: dans quelle mesure la variété génétique de ces spores influe-t-elle sur leur effet symbiotique et par conséquent sur leur capa cité à stimuler la croissance des plantes? Les chercheurs ont pu isoler vingt lignées. «Alors que pour certaines souches un effet in verse a été observé - ralentissement ou inhibition de la croissance du riz - une croissance multipliée par cinq a été obte nue pour deux lignées», précise la chercheuse. D'où l'espoir d'utiliser des champignons mycorhiziens comme solution de choix à la problématique de l'utilisation massive de phosphates.