Les symbioses basées sur l'échange nutritionnel

Les mycorhizes (du grec mykes = champignon et rhiza = racine) constituent une association entre plantes et champignons à bénéfice mutuel sur le plan nutritionnel.

Cette symbiose découverte en 1885 par l'Allemand Frank existe chez plus de 90% des plantes et son origine remonte à plus de 400 millions d'années. Alors que la plante nourrit le champignon en composés carbonés qu'elle produit par photosynthèsephotosynthèseDéfinition: La photosynthèse végétale consiste à réduire le dioxyde de carbone de l'atmosphère par l'eau absorbée par les racines à l'aide de l'énergie solaire captée par les feuilles, en présence de sels minéraux, avec libération d'oxygène, afin de produire des glucides....
, absente chez le champignon, celui-ci en retour contribue à l'alimentation en eau et en éléments minéraux de la plante. Cependant la famille des Brassicacae (colza, chou...) semble avoir perdu la capacité d'être mycorhizée.

Échange réciproquement bénéfique au sein des mycorhizes

Faire schéma : pas une illustre
• Plante donne au champignon -> sucres, autres composés carbonés
• Eau, ions minéraux, acides aminés, hormones < - Champignon donne à la plante

Sources : d'après Selosse MA. 2008 Les champignons qui nourrissent les plantes,
chap 9 in Aux origines des plantes sous la direction de F. Hallé, édition Fayard

Chez les plantes annuelles, les endomycorhizes à arbuscules sont les plus fréquents. On y trouve le genre des gloméromycètes. Ces champignons possèdent des hyphes microscopiques d'un diamètre cent fois plus fin que celui d'une racine et ceux-ci pénètrent à l'intérieur de la racine d'un coté et développent un filament fin de plusieurs centimètres de l'autre vers l'extérieur. Il en résulte que les hyphes démultiplient le volume de sol exploré pour y puiser l'eau et les éléments nutritifs les moins mobiles comme le phosphore. Ils sont capables par la production d'acides organiques d'utiliser du phosphore que la plante n'aurait pu prélever seule.

On observe aussi d'autres effets à bénéfice mutuel comme celui de protection contre certains agresseurs et l'amélioration de la rétention d'eau autour des racines par la secrétion de protéines gonflantes, les glomalines. Il reste beaucoup d'effets à étudier dans ses associations. La mycorhisation dépend de la présence du champignon dans le sol, l'inoculation par des souches sélectionnées peut dans certaines conditions l'accélérer.

Un autre exemple de symbiose, association à bénéfices partagés, est celui des plantes légumineuselégumineuseDéfinition: Famille de plantes dicotylédones dont le fruit est une gousse ( pois, haricots, luzerne, trèfle, soja…)....
s avec des souches spécifiques de rhizobium présentes dans le sol. Cette symbiose peut s'observer par l'apparition de nodosités sur les racines des légumineuselégumineuseDéfinition: Famille de plantes dicotylédones dont le fruit est une gousse ( pois, haricots, luzerne, trèfle, soja…)....
s. Elle est due à des bactéries qui ont la capacité de fixer l'azote de l'air N₂ en azote ammoniacal NH₄⁺ puis en acides aminés et en protéines dont les légumineuselégumineuseDéfinition: Famille de plantes dicotylédones dont le fruit est une gousse ( pois, haricots, luzerne, trèfle, soja…)....
s sont riches. Cependant la fixation symbiotiquefixation symbiotiqueDéfinition: Phénomène biologique dû à des bactéries (Rhizobium) vivant en symbiose sur les racines des légumineuses, ayant pour conséquence la transformation de l’azote de l’air en azote organique utilisable par la plante....
est un processus très consommateur en énergie pour lequel la plante fournit à ses racines jusqu'à 50% des composés carbonés qu'elle produit par sa photosynthèsephotosynthèseDéfinition: La photosynthèse végétale consiste à réduire le dioxyde de carbone de l'atmosphère par l'eau absorbée par les racines à l'aide de l'énergie solaire captée par les feuilles, en présence de sels minéraux, avec libération d'oxygène, afin de produire des glucides....
. La symbiose s'établit de façon naturelle dans les sols ayant déjà porté les mêmes cultures de légumineuselégumineuseDéfinition: Famille de plantes dicotylédones dont le fruit est une gousse ( pois, haricots, luzerne, trèfle, soja…)....
s. Dans le cas du soja et d'autres cultures récemment introduites, il est recommandé d'inoculer une souche adaptée à l'espèce et à la variété soit sur la semence soit au moment du semis.