Mycorhize - Définition

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Introduction

La mycorhize (du grec myco ; champignon et rhiza ; racine) est le résultat de l'association symbiotique entre des champignons et les racines des plantes.

Fructification (ou carpophore) de l'Amanite tue-mouches ; c'est la partie visible du champignon, qui est en réalité essentiellement souterrain
Sous le sol, le mycélium de ce même champignon (Amanite tue-mouches) entoure les radicelles d'un arbre d'un manchon mycélien. C'est une ectomycorhize.
Culture du champignon mycorrhizien associé à Woollsia pungens (éricacées).
L'orge, comme beaucoup d'autres graminées, croît mieux grâce à des endomycorrhizes

Dans cette association, les hyphes d’un champignon colonisent les racines d’une plante. Les hyphes sont l'organe principal des champignons (rappelons ici que ce que l'on appelle couramment "champignon" (pied + chapeau) que l'on cueille, n'est qu'un organe éphémère du champignon, le carpophore, où se déroule la reproduction sexuée). Les hyphes se présentent comme de fins filaments, capables d'explorer un très grand volume de sol (1000 m de filaments mycéliens pour 1 m de racine).

Histoire de la mycorhization et génétique

Les études génomiques récentes laissent penser que la mycorhization arbusculaire, la plus courante, associant des végétaux supérieurs et des champignons du groupe des Glomus (courants sur toute la planète) date d'au moins 400 millions d'années. Elle concerne aujourd'hui 80% des plantes terrestres et est associée à un programme génétique qui semble particulièrement stable, peut-être inchangé depuis des millions d'années, qu'on retrouve notamment chez beaucoup de légumineuses telles que haricot, pois, soja qui produisent le même type de nodosités symbiotiques fixatrices d'azote gazeux. L'étude du séquençage génétique déterminant la nature intra- ou extracellulaire des échanges de matière (qui conditionne leur quantité et leur qualité) a permis d'éclairer les mécanismes d'interactions en jeu.

Les fabricants d'OGM pourraient chercher à commercialiser les séquences codantes permettant cette symbiose, qui pourrait permettre à d'autres cultures de se passer d'engrais chimiques azotés.

Ectomycorhizes

Les ectomycorhizes ne pénètrent pas à l’intérieur de la paroi cellulaire de la plante, mais entourent simplement les racines, formant un manteau de mycélium et un réseau entre les parois des cellules de la racine.

Ils sont typiquement formés par un champignon de la division des Basidiomycètes, Ascomycètes, ou des Zygomycètes et les racines d’une plante ligneuse.

Les plantes faisant partie de l’ordre des Ericales et de la famille des Orchidacées forment aussi des mycorhizes. Ces associations, plus rares, sont cependant différentes des deux formes précédemment mentionnées.

Types de mycorhization

On distingue deux types principaux de mycorhizes, définis par les relations physio-anatomiques entre les deux partenaires :

  • Les ectomycorhizes : ce sont des associations fréquentes entre les arbres des régions tempérées (comme les Fagacées, les Pinacées ou les Bétulacées) et des Ascomycètes ou des Basidiomycètes.

Le champignon s’associe d’abord aux racines fines à croissance déterminée, dépourvues de poils absorbants. Puis, il enveloppe la racine d’un manteau d’hyphes, le manchon mycorhizien. D'autres hyphes croissent entre les cellules dans la partie externe du parenchyme cortical, formant ainsi l'interface symbiotique ou « réseau de Hartig ». La symbiose modifie la physionomie de la racine mycorhizée : elle se renfle, cesse de croître et peut se ramifier de façon abondante. La coiffe et le méristème apical sont alors réduits.

  • Les endomycorhizes : il en existe deux types :
- les endomycorhizes à vésicules et arbuscules (AM) ;
- les endomychorizes à pelotons.

Dans les deux cas, les hyphes pénètrent dans la paroi des cellules (de l’écorce). La paroi des hyphes est donc en contact avec la membrane plasmique de la cellule racinaire, sans la traverser. La surface de contact peut être augmentée par la formation de ramification. Les racines ne sont pas déformées.

    • Les endomycorhizes à arbuscules (www.kent.ac.uk/bio/beg): c’est le cas le plus répandu. Elles impliquent des champignons Gloméromycètes ayant perdu la reproduction sexuée. Les hyphes s’étendent dans le parenchyme cortical de la racine, formant des vésicules contenant des réserves, et des arbuscules.
    • Les endomychorizes à pelotons intracellulaires : les hyphes forment des amas dans les cellules corticales. Elles impliquent des basidiomycètes, en symbiose avec les Orchidacées.
    • Les endomycorhizes éricoïdes : les hyphes forment des pelotons dans des racines transitoires de faible diamètre. Elles impliquent des Ascomycètes ou Basidomycètes (en symbiose avec les Ericales).
  • Les ectendomychorizes : elles sont aussi appelées mycorhizes de type arbutoïde. Le champignon forme des pelotons intracellulaires et un manteau autour de la racine. C’est le cas chez les Ericales.

On trouve également des ectendomychorizes monotropoïdes, chez les Ericales non chlorophylliennes. Les hyphes forment des pelotons dans les cellules superficielles de la racine.

Dans cette symbiose, le réseau dense et étendu des hyphes des champignons mycorhiziens aide la plante à obtenir des sels minéraux présents dans le sol (principalement l'eau, le phosphore et l'azote), tout en la protégeant d’attaques d’autres organismes pathogènes. Plusieurs études ont démontré que sans association avec un champignon symbiotique, la plante poussera plus lentement (voire pas du tout, comme dans le cas du Pin noir sur sol calcaire) et sera beaucoup plus susceptible d’être la victime d’une infection. En retour, le champignon bénéficie de la photosynthèse de la plante sous forme de matière organique riche en énergie (sucres) essentielle à sa survie. La qualité de l'humus en est améliorée, au bénéfice d'autres espèces et du maintien ou de la constitution et amélioration du sol.

Quelques plantes de la famille des Gymnospermes comme les Podocarpaceae, les Araucariaceae et les Phyllocladaceae, sont connues pour présenter des renflements racinaires envahis par des champignons endomycorhiziens, appelées myconodules ou pseudonodules

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