Si les parties aériennes des plantes trustent généralement notre attention, ce qui se passe sous le sol n’en n’est pas moins vital pour les végétaux : croissance, rendement, capacité à prélever de l’eau et des nutriments en dépendent. Au sein du GPR Bordeaux Plant Sciences, le WP4 Mycorrhize s’articule autour de cette thématique, et plus spécifiquement autour des associations symbiotiques entre plantes et champignons qui se font au niveau des racines : les mycorhizes.

Les mycorhizes sont encore trop peu prises en compte dans les modélisations, fautes de base de données ou de cartographies précises répertoriant les types d’association mycorhiziennes rencontrées dans la nature.

Endomycorhyze ou ectomycorhize,
une histoire de latitude

Concernant les arbres, on distingue deux grands types de mycorhizes, dont les structures, les fonctions biochimiques ou encore la répartition à l’échelle du globe diffèrent. Les premières, plus anciennes, sont appelées endomycorhizes à arbuscules (AM). Les hyphes des champignons impliqués dans ces systèmes mycorhiziens pénètrent dans les cellules racinaires des végétaux où ils forment des zones d’échange. Ces associations sont prédominantes aux basses latitudes, dans des écosystèmes tropicaux où les sols sont généralement plus riches, mais aussi dans les systèmes agricoles, où elles sont très étudiées.

Les secondes, nommées ectomycorhizes (EM), sont apparues plus récemment. Elles sont largement majoritaires dans les forêts boréales, aux hautes latitudes. Les associations qu’elles forment avec les végétaux se font autour des racines, où elles forment un épais réseau, et produisent des enzymes qui permettent de dégrader la matière organique piégée dans les sols pauvres des hautes latitudes, où les litières sont récalcitrantes et les nutriments difficilement disponibles. En contrepartie, la croissance des ectomycorhizes (EM) est bien moins rapide que celle des endomycorhizes (AM).

Dans les zones tempérées, les deux types d’associations se superposent. Leur proportion suit peu ou prou un gradient latitudinal selon que l’on se rapproche ou que l’on s’éloigne des tropiques ou des pôles. A l’échelle du globe, on estime que les endomycorhizes (AM) sont associées à près de 70% des espèces végétales vasculaires, contre seulement 2% pour les ectomycorhizes (EM). Néanmoins, si l’on compte en nombre de d’arbres concernés, les EM représenteraient 67% des associations.

Au sein du GPR Bordeaux Plant Sciences, Thomas Guzman et Lisa Wingate (UMR ISPA) travaillent sur les méthodes de discrimination des différents types de mycorhizes : à savoir comment identifier un type de mycorhize sans devoir remuer l’humus ou déraciner les arbres que l’on souhaite étudier.

« Cette question de l’identification n’est pas anodine » précise Thomas Guzman « Au-delà de leurs différences fonctionnelles, les ectomycorhizes permettent par exemple un meilleur stockage du carbone. ». Une spécificité non négligeable quand, pour faire face au changement climatique, on cherche à identifier et favoriser les puits de carbone (ou ne pas les détruire). Plus généralement, les arbres pourraient répondre différemment à des stress selon qu’ils sont associés à des EM ou des AM. Disposer de ces connaissances en amont serait alors un levier et un facteur de résilience face aux changements globaux.

Signatures spectrales,
des feuilles hantées par leurs racines

Pendant sa thèse, Thomas Guzman s’est attelé à identifier les symbioses mycorhiziennes en analysant les feuilles des arbres. Ses travaux ont mis en évidence que les arbres, selon qu’ils sont associés avec des EM ou des AM, vont présenter des différences discrètes mais significatives au niveau de leurs feuilles. Les analyses, menées sur près d’une trentaine d’espèces largement réparties en Europe, montrent des différences de composition chimique (de signature chimique) mais aussi de réflectance (signature spectrale) en fonction du type d’association en jeu.

« En soumettant les feuilles prélevées à des analyses spectrales, nous avons pu mettre en évidence que les associations mycorhiziennes ont un impact significatif sur les propriétés des feuilles, notamment leur réflectance dans le visible (entre 400 et 700nm de longueur d’onde) et le proche infrarouge (700-1100nm). Des études avaient déjà essayé de séparer les canopées AM et EM avec des avions ou des satellites, et avec d’assez bons résultats, mais n’avaient pas de mesures au niveau de la feuille pouvant expliquer ce signal. »

De nouvelles mesures, effectuées du printemps à l’automne 2025, montrent que cette signature spectrale serait stable tout au long de la croissance foliaire. En d’autres mots : que les feuilles soient jeunes ou plus âgées, et tant que leur brunissement automnal n’est pas engagé, il est possible d’inférer le type d’association mycorhizienne en analysant leur réflectance.

Trahies par leur métabolisme secondaire !

D’un point de vue biochimique, les analyses métabolomiques font émerger des différences assez nettes dans la composition des feuilles en fonction du type d’association mycorhizienne de l’arbre auquel elles appartiennent… mais seulement à condition de regarder le métabolisme secondaire.

« Quand on se focalise sur les traits foliaires généraux, il est très difficile de voir émerger une différence entre une origine AM ou EM. Ce ne sont pas sur ces métabolites que la différence apparait, mais sur les métabolites secondaires. Par exemple, on retrouve beaucoup de phénylpropanoïdes chez les EM, notamment des flavonoïdes. Des composés généralement impliqués dans des mécanismes de défense, ou qui peuvent avoir des fonctions liées aux champignons. » précise Thomas Guzman. 

« Maintenant, l’idée est d’aller chercher l’origine de ces signatures spectrales et chimiques, identifier l’impact direct de la mycorhization en comparant des individus non mycorhizés, avec des individus mycorhizés AM et EM ensemencés en labo. » rajoute le chercheur.

Des expérimentations en cours, pour lesquelles l’Eucalyptus fait un très bon candidat du fait de sa croissance rapide et de sa capacité à s’associer selon les deux types de mycorhization !

 

Alexandre Reteau
université de Bordeaux

 Thomas Guzman
UMR ISPA

 

Thomas Guzman travaille actuellement en post-doctorat pour l’ERC COSMYCA (fonds européens), mais poursuit sa collaboration avec l’équipe du WP4 mycorhize du GPR-Bordeaux Plant Sciences

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Ces travaux ont été réalisés au sein du WP4 Mycorrhize - Investigating the plant-mycorrhizal trade-offs that have shape the co-evolution of leaf-fungal genomic, proteomic, and metabolic traits using a phylophenomic approach dans le cadre du Grand Programme de Recherche de l'université de Bordeaux Bordeaux Plant Sciences.

Le GPR BPS bénéficie d’une aide de l’État attribuée à l’université de Bordeaux en tant qu’Initiative d’excellence, au titre du plan France 2030 ainsi que du soutien de la Région Nouvelle-Aquitaine.

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