Quand les plantes et les champignons communiquent ensemble

Ancrées dans les sols par leurs racines, les plantes ont développé avec les micro-organismes du sol de véritables canaux de communication, leur permettant de se nourrir et de se défendre. Il y a 400 millions d’années, de telles symbioses existaient déjà.
Les plantes communiquent avec les micro-organismes du sol par leurs racines. ©AT

Champignons, bactéries, micro-algues… des milliards de micro-organismes s’activent sous nos pieds, et sont indispensables à la vie des sols. Car un sol vit, respire, évolue, et n’est pas juste un support inerte sur lequel poussent les plantes. Un sol est truffé d’êtres vivants, en témoignent les espèces visibles comme les insectes et les vers de terre. Mais ceux-ci ne représentent que 5 à 10% de la biomasse vivante du sol ! Les micro-organismes, eux, y contribuent parfois jusqu’à 90% (1). Ces micro-organismes ont plusieurs rôles. D’une part, celui de dégrader la matière organique (résidus de plantes, animaux morts…) en minéraux assimilables par les plantes. Cette opération permet la production d’humus, clé de voûte de la fertilité des sols. D’autre part, certains champignons et bactéries ont développé de véritables relations durables avec les pantes, permettant à celles-ci de mieux se nourrir. A l’instar de notre flore intestinale, essentielle au fonctionnement de notre système digestif, les micro-organismes du sol ont développé des relations très étroites avec les plantes, avec lesquelles ils communiquent et s’entraident : c’est la symbiose.

Réseau sous-terrain

Puisqu’ils sont invisibles à l’œil nu, les micro-organismes du sol ont longtemps été inconnus. Ce n’est qu’à la fin du XIXe siècle qu’un botaniste français du nom de Noël Bernard s’est rendu compte que des graines d’orchidées ramenées d’Amérique du Sud ne pouvaient germer qu’en présence d’un champignon spécifique présent dans les sols. Il venait de mettre en évidence les liens étroits qui unissent plantes et champignons. Depuis, il a été montré que 90% des plantes développent des liens avec ces champignons symbiotiques appelés mycorhizes. Si toutes les plantes ne nécessitent pas, comme les orchidées, un champignon spécifique pour germer, elles utilisent néanmoins ces mycorhizes pour absorber plus facilement les nutriments dans les sols. En colonisant les racines des plantes, les champignons leurs permettent d’explorer un plus grand volume de sols, et de pouvoir puiser de l’eau et des minéraux plus loin que ne le feraient les racines seules. Les chercheurs ont aussi montré que ces mycorhizes permettent aux plantes de communiquer entre elles. Dans les forêts, on observe que les petits arbres, souvent à l’ombre, reçoivent des nutriments de la part des arbres plus grands, via ces réseaux de champignons.

Une symbiose ancestrale

Les relations plantes-champignons fonctionnent selon un contrat donnant-donnant : en retour des bénéfices apportés par les champignons, la plante leur fournit de l’énergie sous forme de sucres produits par la photosynthèse. Et cette symbiose est loin d’être récente, comme le montrent des chercheurs de l’Inra, en association avec les universités de Lorraine et de Toulouse, et du CNRS. L’équipe de Francis Martin a reconstitué l’histoire évolutive des symbioses entre plantes, champignons et bactéries et montre que les premières plantes terrestres, apparues il y a environ 450 millions d’années, étaient déjà associées à des champignons mycoriziens. Les chercheurs estiment que c’est cette symbiose qui aurait permis aux plantes de coloniser les continents, en augmentant considérablement la capacité d’absorption des racines explorant des sols primitifs très pauvres en éléments nutritifs.

Les sols perdent leur humus

Aujourd’hui, les pratiques agricoles impactent fortement ces micro-organismes. Le travail du sol par exemple, détruit les filaments des champignons. La monoculture et le manque d’apport de matière organique dans les sols limitent également la vie microbienne, qui ne trouve plus suffisamment à se nourrir. Or pour bien nourrir les plantes, il faut bien nourrir les sols… L’Observatoire français des sols vivants, en partenariat avec l’Inra, a développé depuis 2013 un réseau d’observation des sols agricoles. Les prélèvements réalisés sur 250 parcelles réparties sur tout le territoire national montrent que 10% des terres agricoles sont dépréciées en termes de patrimoine et de fertilité biologique, les sols viticoles étant les plus altérés. 32% des sols sont considérés en bon état, et 58% dans une situation moyenne, pouvant se dégrader si des mesures ne sont pas prises.

 Comment retrouver des « sols vivants » ?

Plusieurs associations d’agriculteurs prônent « l’agriculture de conservation des sols », une pratique officiellement définie par la FAO et qui repose sur trois piliers : le non-travail du sol (qui permet de ne pas détruire et perturber la vie biologique), la rotation des cultures (afin de diversifier les « repas » des organismes du sol) et la couverture permanente des sols (qui assure que les micro-organismes ont constamment à « manger »). Ces pratiques restent encore confidentielles à l’échelle nationale : selon la dernière enquête du Ministère de l’agriculture sur les pratiques agricoles, datée de 2011, la part des cultures de blé semées sans travail du sol n’était que de 4%. Si ce chiffre est aussi bas, c’est que la suppression du labour n’est pas simple et peut engendrer des difficultés techniques. En outre, certains agriculteurs se heurtent aussi à des blocages psychologiques : cela n’est pas toujours évident de remettre en cause des pratiques utilisées depuis des décennies. Pour accompagner les agriculteurs dans le changement de leurs pratiques, de nombreux projets et expérimentations se sont lancés ces dernières années. Ils sont portés à la fois par des associations, des organisations non gouvernementales, des instituts nationaux ou internationaux, voire même des grands groupes de l’agro-industrie, preuve de l’intérêt grandissant de nombreux acteurs pour la vie des sols.

(1) Raoul Calvet, Le Sol, Editions France Agricole, 2013, 678 pages.