La plupart des plantes entretiennent des relations symbiotiques avec les champignons endophytes et ne survivraient pas sans eux.
Les associations bénéfiques entre les plantes et les champignons endophytes existent depuis des millions d'années et font actuellement l'objet de plusieurs études car elles ont potentiellement d'étonnantes applications agricoles et médicinales.
Mais nous ne savons pas grand-chose sur les champignons endophytes, et les scientifiques n’ont classé qu’une fraction des espèces estimées.
Poursuivez votre lecture pour en savoir plus sur les champignons endophytes, pourquoi ils font l'objet de nombreuses études scientifiques et comment ils profitent aux plantes et aux humains.
Les champignons endophytes sont de minuscules champignons qui vivent à l’intérieur des tissus et des cellules d’une plante hôte. Ils peuvent vivre à l'intérieur de la plante hôte toute leur vie ou seulement une partie de leur cycle de vie.
Le mot endophyte vient des mots grecs « endon », qui signifie intérieur, et « phyton », qui signifie plante.
Les champignons endophytes sont un peu mystérieux. Comme les champignons parasites, ils envahissent une plante hôte, mais contrairement aux parasites, ils ne causent pas de dégâts ni de maladies, et cette relation profite aux plantes hôtes.
Parce qu'ils entretiennent des relations mutuellement bénéfiques avec la plante hôte, vous pourriez penser qu'ils sont mycorhiziens, mais contrairement aux champignons mycorhiziens, ils sont faciles à cultiver sans hôte.
Ils vivent aussi souvent à l’intérieur des tissus et des cellules de la plante entière, y compris les feuilles, les tiges, les fleurs et les graines, tandis que les champignons mycorhiziens n’interagissent qu’avec les racines d’une plante.
Et, si la plante hôte est stressée ou meurt, certains champignons endophytes ont le potentiel de devenir saprotrophes ou pathogènes.
Endophytes fongiques cultivés dans les forêts tropicales australiennes par Gary Wilson (ATH)
Types de champignons endophytes
Vous trouverez des champignons endophytes partout dans le monde, et les scientifiques conviennent que presque toutes les plantes contiennent des endophytes fongiques, notamment des algues, des mousses, des graminées, des fougères, des arbustes, des plantes annuelles et des arbres.
Certains champignons endophytes forment des associations avec de nombreuses espèces végétales différentes, tandis que d'autres sont spécifiques à une plante ou une famille de plantes particulière.
Les scientifiques ont divisé les champignons endophytes en deux groupes principaux, clavicipités et non clavicipités. Ceux-ci sont ensuite répartis en quatre classes.
Le groupe clavicipitacé ne forme que des associations symbiotiques avec les graminées. Les endophytes de classe 1 entrent dans ce groupe.
Vous trouverez ces champignons dans les rhizomes et les pousses des espèces de graminées, et ils sont transférés aux nouvelles plantes dans les graines de graminées.
Le groupe non clavicipité, introuvable dans les graminées, forme des associations avec d'autres types de plantes et se répartit en 3 grandes classes en fonction de leur emplacement dans les plantes.
Les endophytes fongiques de classe 2 peuvent coloniser l'ensemble de l'hôte, tandis que la classe 3 n'existe que dans les parties aériennes d'une plante et la classe 4 ne se trouve que dans les racines des plantes.
Comment identifier les champignons endophytes ?
Les champignons endophytes sont minuscules et la seule façon de les identifier est de prélever un échantillon d'une plante hôte et de l'utiliser pour cultiver une culture fongique à l'aide d'une plaque de gélose.
Cette culture est ensuite étudiée au microscope et les scientifiques utilisent les caractéristiques physiques et l'ADN pour identifier le champignon.
Image de ResearchGate
Les champignons endophytes produisent-ils des champignons ?
Les scientifiques ont encore beaucoup à apprendre sur les champignons endophytes et pourraient à l’avenir classer certains champignons comme endophytes.
Les champignons endophytes les plus connus sont minuscules et ne produisent pas de champignons, car ils utilisent souvent d’autres méthodes de reproduction.
Certains entretiennent des relations complexes avec les plantes, notamment en utilisant les structures reproductrices de la plante pour se propager à de nouveaux hôtes.
Chez ces espèces, les hyphes fongiques se développent dans toutes les cellules de la plante, y compris dans les cellules du pollen et des graines.
Ils sont ensuite transférés verticalement dans les graines qui poussent pour devenir la génération suivante ou transférés horizontalement, avec le pollen des plantes, à d'autres plantes non apparentées par le vent et les pollinisateurs.
D'autres champignons endophytes produisent des spores que le vent, l'eau et les insectes dispersent ensuite.
Comment les champignons endophytes obtiennent-ils leur nourriture ?
Les champignons endophytes obtiennent les nutriments dont ils ont besoin auprès des plantes hôtes et leur mycélium peut coloniser les espaces intercellulaires et intracellulaires de ces plantes.
Une colonisation étendue se produit généralement dans les racines d'une plante plutôt que dans les feuilles ou les tiges, car les champignons dans les parties aériennes dépendent uniquement du liquide intercellulaire de la plante pour ses nutriments.
Les champignons qui colonisent ces parties semblent croître au même rythme que les tiges et les feuilles de la plante hôte. Leurs hyphes s'attachent aux parois cellulaires de la plante mais n'envahissent pas les cellules elles-mêmes.
Mais les hyphes des champignons endophytes qui colonisent les racines des plantes envahissent les espaces entre les cellules et à l’intérieur des cellules elles-mêmes.
Ces champignons ont accès aux nutriments que les racines de la plante trouvent dans le sol et aux sucres que la plante produit par photosynthèse.
Tous les champignons sont-ils des endophytes ?
Tous les champignons ne sont pas des endophytes. De nombreux champignons utilisent d’autres méthodes pour obtenir les nutriments dont ils ont besoin.
Les scientifiques classent les champignons de plusieurs manières, mais lorsqu'ils sont classés en fonction de la manière dont ils obtiennent les nutriments dont ils ont besoin pour survivre, ils se répartissent en quatre groupes.
Les quatre groupes sont :
Certains champignons utilisent plusieurs méthodes pour obtenir les nutriments dont ils ont besoin et présentent les caractéristiques de plusieurs groupes.
Par exemple, certains champignons sont à la fois saprotrophes et parasites, et d'autres sont mycorhiziens jusqu'à ce que l'arbre hôte meure, puis survivent en tant que saprotrophes jusqu'à ce qu'ils dispersent leurs spores et trouvent de nouveaux hôtes.
Comment les champignons bénéficient-ils des relations endophytes ?
Les relations endophytes présentent plusieurs avantages pour les champignons, notamment :
- Accès aux nutriments dont ils ont besoin
- Un espace sécurisé pour grandir
- Conditions de croissance idéales
- Concurrence limitée avec d'autres micro-organismes
Comment les plantes bénéficient-elles des champignons endophytes ?
Une plante peut héberger plus d'un organisme endophyte, et différentes plantes forment des associations avec des endophytes spécifiques qui offrent des avantages variés.
Les endophytes de certaines plantes agissent comme un moyen de défense contre les ravageurs herbivores en rendant la plante toxique ou en lui donnant un mauvais goût.
Dans d'autres, la relation endophytique aide la plante à faire face à des conditions extrêmes comme les sécheresses.
Certains champignons endophytes augmentent les taux de germination des graines et favorisent la croissance des racines et des pousses, tandis que d'autres protègent les racines d'une plante contre les bactéries dangereuses et autres microbes.
Autrement dit, selon les besoins de la plante, les champignons endophytes peuvent :
- Stimuler la croissance des plantes
- Augmenter la résistance aux maladies
- Améliorer la capacité d'une plante à résister aux stress environnementaux
Les champignons endophytes sont-ils bons ou mauvais ?
Les vrais champignons endophytes sont bons, et bien que beaucoup produisent des composés toxiques, ils les utilisent pour aider la plante à décourager les parasites et les bactéries nuisibles.
Ce n’est pas la seule raison pour laquelle les champignons endophytes sont bons. Ils apportent également de nombreux autres avantages aux plantes et aux humains.
Nous examinerons certains d'entre eux plus en détail dans les sections ci-dessous.
Pourquoi les champignons endophytes sont-ils importants ?
Les relations symbiotiques que les champignons endophytes entretiennent avec les plantes se sont affinées au fil des millions d'années et rendent les plantes hôtes plus fortes et plus résilientes.
Les scientifiques mènent des études en cours pour identifier et comprendre ces champignons, car ils pourraient avoir plusieurs applications bénéfiques dans notre monde moderne, notamment :
- Agriculture – L’introduction de champignons endophytes dans les cultures peut les rendre plus rapides et plus résistantes aux maladies et à la sécheresse.
- Biocarburant – Certains champignons endophytes produisent des composés volatils semblables à des carburants qui peuvent potentiellement agir comme biocarburants.
- Phytoremédiation – Les endophytes ont le potentiel d’aider les plantes à décomposer les produits chimiques toxiques en composés moins nocifs, ce qui les rend parfaits pour régénérer les sols pollués.
- Médicinal – Les champignons endophytes produisent des composés bioactifs largement utilisés dans les antibiotiques et les médicaments anticancéreux. Ils possèdent également d'excellentes propriétés antibactériennes, antifongiques, antioxydantes et antimicrobiennes.
- Cosmétique – Certains champignons endophytes produisent des composés actifs appelés flavonoïdes, couramment utilisés en cosmétique pour leurs propriétés apaisantes antioxydantes et anti-inflammatoires.
- Insecticides et antifongiques – Plusieurs types de champignons endophytes produisent des composés que les gens ont brevetés pour une utilisation dans les cultures agricoles afin de prévenir les maladies fongiques et de repousser les insectes.
Exemples de champignons endophytes
Les scientifiques estiment qu'il pourrait y avoir plus d'un million d'endophytes fongiques dans le monde, certaines graminées abritant 50 espèces différentes et les feuilles tropicales jusqu'à 90 espèces.
Bien que les endophytes fassent l'objet de nombreuses études scientifiques, elles nécessitent encore l'analyse de nombreux hôtes végétaux, et la diversité et la répartition complète des champignons endophytes sont encore inconnues.
En 2019, Mycospere a compilé une liste mondiale de champignons endophytes avec des notes sur leur écologie et leur diversité.
Ce document est plutôt long et technique, alors pour ceux d'entre vous qui n'ont besoin que de quelques exemples, voici quelques champignons endophytes bien connus :
1. Pénicillium chrysogenum
Alexander Fleming a découvert le champignon endophyte producteur de pénicilline Penicillium notatum, maintenant connu sous le nom de Penicillium chrysogenum, en 1929.
Ce champignon endophyte est largement répandu, peut se développer dans un large éventail de conditions et colonise de nombreuses espèces végétales, mais on le trouve également souvent vivant à l'intérieur ou sur la nourriture.
Ce champignon est connu pour sa capacité à produire de grandes quantités de pénicilline et fait partie du genre Penicillium contenant plus de 200 espèces reconnues.
La découverte de la pénicilline et son utilisation comme antibiotique pour lutter contre les infections bactériennes ont radicalement changé la façon dont les médecins traitaient les infections et les maladies.
2. Taxomyces Andreanae
Taxomyces andreanae est un champignon endophyte vivant dans l'écorce interne de l'if du Pacifique (Taxus brevifolia).
Avant de découvrir ce champignon, les scientifiques savaient que l'arbre produisait une toxine importante qu'ils pourraient utiliser pour traiter le cancer du sein et des ovaires.
Mais l'arbre a produit de faibles concentrations du composé et il a fallu l'écorce de trois arbres pour traiter une personne.
Jusqu'à la découverte des champignons Taxomyces andreanae qui produisent des concentrations de composé anticancéreux beaucoup plus élevées que l'arbre hôte.
Un autre avantage du champignon endophyte est qu’il est facilement isolé et que les scientifiques peuvent le cultiver en laboratoire sur des supports courants.
En laboratoire, Taxomyces andreanae colonise complètement une plaque de milieu en 3-4 jours.
3. Curvulaire protuberata
Le champignon endophyte Curvularia protuberata a une association symbiotique avec l'herbe paniculée (Dichanthelium lanuginosum) poussant dans le parc national de Yellowstone.
La relation mutuellement bénéfique protège le champignon et l'herbe et leur permet de survivre à des températures allant jusqu'à 149°F (65°C).
Individuellement, aucun d'eux ne peut pousser à des températures supérieures à 100°F (38°C).
Mais il y a un troisième facteur impliqué dans la relation. Le champignon doit contenir un virus à ARN double brin pour fournir les effets de tolérance à la chaleur.
Les champignons non infectés n'offrent pas les mêmes avantages et mourront à des températures supérieures à 100°F (38°C).
Ce qui est passionnant, c'est que d'autres plantes, sans rapport avec l'herbe panique, subissent également des effets de protection contre la chaleur lorsqu'elles sont inoculées avec Curvularia protuberata infectée par le virus.
On espère qu'étudier la relation entre le virus infecté et l'herbe et découvrir comment fonctionne la protection permettra aux scientifiques d'aider d'autres plantes à s'adapter au réchauffement climatique.
4. Piriformospora Indica
Image de ResearchGate
Piriformospora indica est un champignon endophyte bien connu, découvert pour la première fois dans les racines d'orchidées en Inde, et qui a reçu beaucoup d'attention.
Ce champignon de type mycorhize colonise les racines d'un large éventail de plantes et contribue à l'absorption des nutriments, à la résistance aux maladies, à la tolérance au stress et à une croissance améliorée.
Piriformospora indica est facile à cultiver en laboratoire et prospère sur plusieurs substrats.
Il s’agit d’un champignon multifonctionnel et des années de recherche confirment son succès dans l’amélioration de la croissance et du rendement de diverses plantes, notamment les cultures agricoles, les plantes horticoles et les plantes médicinales.
Nous vous recommandons ce film si vous souhaitez en savoir plus sur les champignons.
Réflexions finales
Les champignons endophytes vivent à l'intérieur des plantes hôtes et obtiennent un abri et des nutriments de la plante en échange de divers avantages.
L'association symbiotique entre les champignons endophytes et les plantes est complexe et a évolué sur des millions d'années.
La plupart des champignons endophytes ne produisent pas de champignons, et bien qu'ils soient fascinants et fournissent de nombreux composés bioactifs, ce ne sont pas nos types de champignons préférés.
Nos champignons préférés sont des espèces faciles à cultiver qui produisent de délicieux champignons gourmands ou médicinaux.
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