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Des «autoroutes fongiques»? Des alliés pour lutter contre les toxines

Les champignons jouent un rôle important dans leur écosystème, mais les scientifiques viennent à peine de découvrir l'énorme rôle qu'ils jouent réellement dans la nature. Certains champignons sont facilement reconnaissables, comme ceux qui poussent au sol. D'autres champignons...

Les champignons jouent un rôle important dans leur écosystème, mais les scientifiques viennent à peine de découvrir l'énorme rôle qu'ils jouent réellement dans la nature. Certains champignons sont facilement reconnaissables, comme ceux qui poussent au sol. D'autres champignons, toutefois, vivent sous terre où ils se propagent, en créant des filaments fongiques à travers le sol. Ces filaments fongiques fonctionnent à la manière des réseaux routiers permettant aux bactéries de se déplacer. Des scientifiques du centre Helmholtz pour la recherche environnementale (UFZ) en Allemagne ont découvert un autre voyageur important sur ces autoroutes fongiques: les agents polluants qui seraient immobiles si ces réseaux routiers n'existaient pas. En effet, ces réseaux pourraient contribuer à la restauration des zones infectées par la pollution. Publiée dans la revue Environmental Science & Technology, cette étude a été en partie financée par le projet BIOGRID («Biotechnology information and knowledge grid»), qui a reçu presque 835 000 euros au titre du domaine thématique Technologies de la société d'information (TSI) du cinquième programme-cadre (5e PC) de l'UE. La plupart des champignons existent dans l'environnement dans une relation symbiotique, parfois bénéfique, parfois antagoniste, ou tout simplement ne provoquant aucun danger ni aucun bénéfice. D'après les scientifiques, ces filaments fongiques peuvent établir une relation et aider les bactéries prédatrices de ces substances polluantes. Certaines bactéries peuvent se nourrir de substances chimiques toxiques et parallèlement les convertir en substances inoffensives, tout en restaurant le sol infecté par des moyens naturels. Mais ces bonnes bactéries ne sont pas toujours à proximité pour cela. «Le problème est que les substances polluantes ne sont pas toujours à leur portée», expliquait le chercheur de l'UFZ Lukas Y. Wick, responsable de l'étude. Les bactéries ont du mal avec les substances insolubles dans l'eau. Celles-ci incluent, par exemple, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) que l'on retrouve dans le pétrole brut et le charbon, généralement libérés dans pratiquement tous les processus de combustion. Dans le labyrinthe compliqué des pores remplis d'eau et d'air répartis à travers le sol, toutefois, les bactéries et les HAP se rencontrent rarement. Cela est dû au fait que les microorganismes existent notamment dans l'eau et les films liquides fins. «Les HAP sont pratiquement insolubles dans l'eau, de sorte qu'ils s'accrochent souvent aux particules de pores minuscules remplis d'air», que les bactéries ne peuvent pas atteindre, affirmait le Dr Wick. Des barrières d'air les empêchent d'atteindre leurs sources de nutrition. Dans une étude précédente, le Dr Wick et ses collègues ont découvert que les bactéries utilisaient l'infrastructure de ces réseaux fongiques. Le réseau fongique fonctionne bel et bien en tant qu'autoroute sur laquelle les microorganismes peuvent voyager et se propager. Ils circulent sur la surface des hyphes et surmontent ces barrières d'air entre les deux pores remplis d'eau sans aucun problème. Dans leur nouvelle recherche, en collaboration avec des collègues de l'université de Lancaster au Royaume-Uni, l'équipe de l'UFZ a exploré la possibilité que les substances polluantes pourraient également voyager à travers le même enchevêtrement fongique. Pour leur étude, les chercheurs ont utilisé un pseudo-champignon appelé Pythium ultimum, qui se développe dans le sol. Le champignon a été placé sur un plat central avec ses nutriments, ainsi, il a pu étendre ses hyphes à droite et à gauche vers deux autres sources d'alimentation. Les trois stations d'alimentations étaient connectées par des rectangles de matériel exempts de nutriments. Toutefois, il y avait de nombreux fossés entre les plats de nutriment et les rectangles ne contenaient que de l'air, un peu comme les pores d'air souterrains. Sur le bord d'un rectangle, les chercheurs de l'UFZ ont appliqué un hydrate de carbone aromatique polycyclique appelé Phénanthrène. Ils ont par la suite observé à intervalles réguliers si cette substance pouvait être détectée en d'autres endroits du site d'essai. «Les résultats se sont révélés étonnants», affirmait le Dr Wick. En l'espace de quelques heures, l'hydrate de carbone avait migré d'un bout du site expérimental à l'autre, 10 à 100 fois plus rapidement qu'il n'aurait été par une simple diffusion. Il a également été capable de traverser les vides d'air sans grande difficulté, quelque chose qui n'était pas possible par le même chemin sans les réseaux fongiques. «Les réseaux fongiques ne sont donc pas seulement des autoroutes pour les bactéries, mais également des canaux pour les substances polluantes», affirmait le Dr Wick. «Un hyphe peut transporter jusqu'à 600 fois le poids d'une bactérie individuelle par heure.» L'équipe britannique a observé ce transport dans le détail. La substance polluante migre à travers la membrane cellulaire à l'intérieur de l'hyphe. Là, il se retrouve dans de minuscules bulles, que Pythium ultimum pompe ensuite activement à travers son large réseau. Ainsi le canal fongique ne mobilise pas uniquement Phnanthrene mais également d'autres substances pratiquement insolubles dans l'eau et par conséquent des substances autrement immobiles. Les chercheurs ont répété cette expérience avec de nombreux différents HAP, et ont découvert que tous ont été transportés avec succès. Toutefois, sur des voies plus longues, le transport de petites molécules était plus efficaces qu'avec les molécules plus grandes. «Probablement ces dernières ne sont pas prises en charge par l'hyphe», commentait le Dr Wick. Les chercheurs espèrent que cet effet peut être utilisé à l'avenir pour la restauration du sol infecté par la pollution. L'utilisation ciblée des réseaux fongiques pourrait accélérer la dégradation des HAP et peut-être aussi d'autres substances virtuellement insolubles dans l'eau. «Mais cela ne peut fonctionner que lorsque l'on associe le bon champignon avec les bonnes bactéries», expliquait le Dr Wick. Certains types de ces organismes ne sont simplement pas compatibles ou s'inhibent mêmes mutuellement. Les chercheurs de l'UFZ cherchent désormais les meilleures combinaisons pour établir une équipe visant à éliminer les microbes polluants.Pour de plus amples informations, consulter: Centre Helmholtz pur la recherche sur l'environnement: http://www.ufz.de/ Environmental Science & Technology: http://pubs.acs.org/journal/esthag

Pays

Allemagne