Le monde vivant

Unité quatre. L’évolution et la diversité de la vie

18. Les champignons envahissent la terre

18.9. Rôles écologiques des champignons

Décomposeurs

Les champignons, avec les bactéries, sont les principaux décomposeurs de la biosphère. Ils décomposent les matières organiques et remettent en circulation dans l’écosystème les substances qui avaient été enfermées dans ces molécules. Les champignons sont pratiquement les seuls organismes capables de décomposer la lignine, l’un des principaux constituants du bois. En décomposant ces substances, les champignons mettent à la disposition des autres organismes le carbone, l’azote et le phosphore contenus dans les corps des organismes morts.

En décomposant la matière organique, certains champignons s’attaquent aux plantes et aux animaux vivants comme source de molécules organiques, tandis que d’autres s’attaquent aux morts. Les champignons agissent souvent comme des organismes pathogènes pour les animaux et les plantes. Le champignon Armillaria, représenté sur la figure 18.12, infecte un peuplement de conifères. Le champignon prend naissance au centre d’une zone indiquée par les cercles, et se développe vers l’extérieur. Les champignons sont responsables de milliards de dollars de pertes agricoles chaque année.

Figure 18.12. Le plus grand organisme du monde ?

Armillaria, un champignon pathogène montré ici affligeant trois régions discrètes de forêt de conifères dans le Montana, se développe à partir d’un foyer central comme un seul clone. La grande tache en bas de l’image représente près de 8 hectares.

Utilisations commerciales

Le même métabolisme agressif qui rend les champignons écologiquement importants a été mis à profit commercialement de nombreuses façons. La fabrication du pain et de la bière dépend des activités biochimiques des levures, des champignons unicellulaires qui produisent des quantités abondantes d’éthanol et de dioxyde de carbone. Le fromage et le vin acquièrent leur goût délicat grâce aux processus métaboliques de certains champignons. De vastes industries dépendent de la fabrication biochimique de substances organiques telles que l’acide citrique par des champignons en culture. De nombreux antibiotiques, dont la pénicilline, sont dérivés de champignons.

Champignons comestibles et vénéneux

Plusieurs types de champignons ascomycètes et basidiomycètes sont comestibles (figure 18.13a, b). Ils sont cultivés commercialement et peuvent aussi être cueillis dans la nature. Le basidiomycète Agaricus bisporus pousse à l’état sauvage mais est aussi l’un des champignons les plus cultivés au monde. Connu sous le nom de « champignon de Paris » lorsqu’il est petit, il est également vendu sous le nom de champignon portobello lorsqu’il est plus gros. Parmi les autres exemples de champignons comestibles, citons la chanterelle jaune (Cantharellus cibarius), les morilles (voir figure 18.7b) et le shiitake (Lentinula edodes). Il faut faire très attention lors de la sélection des champignons à consommer, car de nombreuses espèces sont toxiques en raison des toxines qu’elles contiennent. Les champignons vénéneux (figure 18.13c) provoquent toute une série de symptômes, allant de légères réactions allergiques et digestives à des hallucinations, des défaillances d’organes et la mort.

Figure 18.13. Champignons comestibles et vénéneux.

Les champignons comestibles comprennent (a) les champignons de Paris (Agaricus bisporus) et (b) les chanterelles jaunes (Cantharellus cibarius). Les champignons vénéneux comprennent (c) Amanita muscaria.

Associations fongiques

Les champignons sont impliqués dans une variété d’associations intimes avec les algues et les plantes qui jouent des rôles très importants dans le monde biologique. Ces associations impliquent généralement un partage des capacités entre un hétérotrophe (le champignon) et un photosynthétiseur (l’algue ou la plante). Le champignon apporte la capacité d’absorber très efficacement les minéraux et autres nutriments de l’environnement ; le photosynthétiseur apporte la capacité d’utiliser la lumière du soleil pour alimenter la construction de molécules organiques. Seul, le champignon n’a aucune source de nourriture, le photosynthétiseur aucune source de nutriments. Ensemble, chacun a accès à la fois à la nourriture et aux nutriments, un partenariat dans lequel les deux participants bénéficient.

Mycorrhizes. Les associations entre les champignons et les racines des plantes sont appelées mycorhizes (du grec myco, champignon, et rhizos, racines). Les racines d’environ 80 % de toutes les sortes de plantes sont impliquées dans de telles associations. En fait, on estime que les champignons représentent jusqu’à 15 % du poids total des racines des plantes dans le monde ! La figure 18.14 montre l’ampleur de cette relation. Les racines de gauche sont des racines de pins non associées à des champignons. Les racines du milieu et de droite présentent des mycorhizes. Vous pouvez voir comment les mycorhizes augmentent considérablement la surface de la racine. Dans une mycorhize, les filaments du champignon agissent comme des poils racinaires super efficaces, dépassant de l’épiderme, ou de la couche cellulaire la plus externe, des parties terminales de la racine. Les filaments du champignon aident au transfert direct du phosphore et d’autres minéraux du sol vers les racines de la plante, tandis que la plante fournit du carbone organique au champignon symbiotique.

Figure 18.14. Mycorhizes sur les racines de pins.

De gauche à droite, on trouve des racines de pins non associées à un champignon, des mycorhizes blanches formées par Rhizopogon, et des mycorhizes jaune-brun formées par Pisolithus.

Les plus anciennes plantes fossiles ont souvent des racines mycorhizées, qui auraient joué un rôle important dans l’invasion des terres par les plantes. Les sols de cette époque auraient été totalement dépourvus de matière organique, et les plantes mycorhiziennes réussissent particulièrement bien dans de tels sols infertiles. Les plantes vasculaires les plus primitives qui survivent aujourd’hui continuent à dépendre fortement des mycorhizes.

Lichens Un lichen est une association entre un champignon et un partenaire photosynthétique. Les ascomycètes sont les partenaires fongiques de toutes les espèces de lichens, à l’exception de 20 des 15 000 espèces différentes qui ont été caractérisées. La majeure partie du corps visible d’un lichen est constituée de son champignon, mais des cyanobactéries, des algues vertes ou parfois les deux sont entrelacées entre les couches d’hyphes du champignon. La lumière pénètre suffisamment dans les couches translucides d’hyphes pour permettre la photosynthèse. Des hyphes fongiques spécialisés enveloppent et parfois pénètrent les cellules photosynthétiques, servant d’autoroutes pour collecter et transférer au corps fongique les sucres et autres molécules organiques fabriqués par les cellules photosynthétiques. Le champignon transmet des signaux biochimiques spéciaux qui incitent les cyanobactéries ou les algues vertes à produire des substances métaboliques qu’elles ne produiraient pas si elles poussaient indépendamment du champignon. En effet, le champignon n’est pas capable de se développer ou de survivre sans son partenaire photosynthétique. De nombreux biologistes qualifient cette relation symbiotique particulière d’esclavage plutôt que de coopération, un parasitisme contrôlé de l’organisme photosynthétique par l’hôte fongique.

La construction durable du champignon, combinée aux capacités photosynthétiques de son partenaire, a permis aux lichens d’envahir les habitats les plus rudes, du sommet des montagnes aux parois rocheuses sèches et nues du désert. La substance orange qui pousse sur les rochers de la figure 18.15 est un lichen. Dans des zones aussi rudes et exposées, les lichens sont souvent les premiers colons, décomposant les roches et préparant le terrain pour l’invasion d’autres organismes.

Figure 18.15. Lichens poussant sur une roche.

Les lichens sont extrêmement sensibles aux polluants de l’atmosphère car ils absorbent facilement les substances dissoutes dans la pluie et la rosée. C’est pourquoi les lichens sont généralement absents dans et autour des villes – ils sont extrêmement sensibles au dioxyde de soufre produit par le trafic automobile et l’activité industrielle. Ces polluants détruisent leurs molécules de chlorophylle et diminuent ainsi la photosynthèse et perturbent l’équilibre physiologique entre le champignon et les algues ou cyanobactéries.

Résultat clé de l’apprentissage 18.9. Les champignons sont des décomposeurs clés et jouent de nombreux autres rôles écologiques et commerciaux importants. Les mycorhizes sont des associations symbiotiques entre les champignons et les racines des plantes. Les lichens sont des associations symbiotiques entre un champignon et un partenaire photosynthétique (une cyanobactérie ou une algue).

Enquête &Analyse

Les chytrides tuent-ils les grenouilles ?

Comme vous l’avez appris plus tôt dans ce chapitre, on pense que les champignons chytrides jouent un rôle majeur dans une vague mondiale d’extinctions d’amphibiens, discutée beaucoup plus en détail au chapitre 38 (page 799). Notre prise de conscience du rôle possible des chytrides a commencé dans le Queensland (la partie nord-est de l’Australie) en 1993, lorsqu’une mortalité massive de grenouilles a été signalée. Toutes les différentes espèces de grenouilles semblaient être touchées, et des populations entières ont été anéanties. Dans les forêts tropicales du nord du Queensland, les populations de grenouilles de torrent à nez pointu (Taudactylus acutirostris) ont été si gravement touchées qu’elles étaient menacées d’extinction. Des colonies captives ont été créées à l’université James Cook et aux zoos de Melbourne et Taronga pour tenter de préserver l’espèce. Malheureusement, la préservation de l’espèce a échoué. Toutes les grenouilles des colonies sont mortes.

Qu’est-ce qui tuait les grenouilles ? La réponse à cette question est venue en 1998, lorsque des chercheurs ont examiné l’épithélium (peau) de grenouilles malades au microscope électronique à balayage et ont vu ce que vous pouvez voir dans les photomicrographies à droite. Normalement une surface relativement lisse, l’épithélium des grenouilles mourantes était rugueux, avec des corps sphériques dépassant de la surface.

Ces protubérances sont des zoosporanges, des structures reproductives asexuées d’un champignon chytride. L’une d’entre elles est représentée de près (en médaillon). Chaque zoosporangie est à peu près sphérique, avec un ou plusieurs petits tubes saillants. Des millions de minuscules zoospores se développent dans chaque zoosporangium. Lorsque le bouchon bloquant l’extrémité d’un tube disparaît, les spores sont déversées sur la surface des cellules cutanées adjacentes ou dans l’eau, où leurs flagelles leur permettent de nager jusqu’à ce qu’elles rencontrent un autre hôte. Lorsqu’une des zoospores entre en contact avec la peau d’une autre grenouille, elle se fixe et forme un nouveau zoosporangium dans la couche sous la surface de la peau, renouvelant ainsi le cycle d’infection.

L’étude des chytrides infectants a révélé qu’ils étaient membres de l’espèce Batrachochytrium dendrobatidis. Ce résultat était inattendu. Les chytrides se trouvent généralement dans l’eau et le sol, et bien qu’il existe plusieurs types connus pour infecter les plantes et les insectes, aucun chytride n’avait jamais été connu pour infecter un vertébré.

Ces premiers résultats de la micrographie électronique à balayage semblaient constituer un argument assez convaincant pour affirmer que les chytrides avaient causé la mort massive des grenouilles dans le Queensland. Cependant, afin de fournir des preuves plus directes, une série d’expériences a été réalisée dans laquelle la capacité du champignon chytride à tuer les grenouilles a été directement évaluée.

Dans une de ces expériences, typique de beaucoup d’autres, certaines grenouilles du genre Dendrobates ont été exposées aux chytrides et d’autres non. Au bout de trois semaines, toutes les grenouilles ont été examinées à la recherche d’une perte de peau, signe clinique de la maladie qui tue les grenouilles. Les résultats sont visibles dans les diagrammes circulaires ci-dessus.

1. Application des concepts. Dans cette étude, y a-t-il une variable dépendante ? Si oui, quelle est-elle ?

2. Interpréter les données. Quelle est l’incidence de la maladie chez les grenouilles non exposées ? Chez les grenouilles exposées ?

3. Faire des inférences. Existe-t-il un lien entre l’exposition au chytride B. dendrobatidis et le développement de l’infection cutanée qui est un signe clinique de maladie mortelle chez les grenouilles ?

4. Tirer des conclusions. Quel est l’impact de l’exposition aux chytrides sur la probabilité de développer la maladie mortelle pour les grenouilles ?

5. Analyse complémentaire

a. De nombreuses espèces de grenouilles et de salamandres meurent dans le monde entier. Cette expérience suggère-t-elle un moyen de déterminer à quel point la susceptibilité des amphibiens à l’infection par le chytride est générale ?

b. Bien que quelques décès de grenouilles aient eu lieu dans le passé, aucun n’a été aussi grave. Pensez-vous que B. dendrobatidis est une nouvelle espèce, ou pensez-vous que des changements environnementaux comme le réchauffement climatique ou l’augmentation du rayonnement UV résultant de l’appauvrissement de la couche d’ozone pourraient en être la cause ? Discutez.

Tester votre compréhension

1. La caractéristique la plus importante des organismes multicellulaires complexes est

a. la communication intercellulaire.

b. le développement cellulaire.

c. la spécialisation cellulaire.

d. reproduction cellulaire.

2. Lequel des éléments suivants n’est pas une caractéristique du règne des champignons ?

a. hétérotrophe

b. parois cellulaires en cellulose

c. mitose nucléaire

d. sperme non mobile

3. Le corps principal d’un champignon est le

a. hyphes.

b. septa.

c. champignon.

d. mycélium.

4. Les champignons se reproduisent

a. à la fois sexuellement et asexuellement.

b. uniquement sexuellement.

c. uniquement asexuellement.

d. par fragmentation.

5. Les morilles et les truffes appartiennent à l’embranchement des champignons

a. Zygomycota.

b. Ascomycota.

c. Basidiomycota.

d. Chytridiomycota.

6. Les zygomycètes sont différents des autres champignons car ils ne produisent pas

a. de mycélium.

b. de fructifications.

c. d’hétérocaryon.

d. de sporangium.

7. Les ascomycètes forment des spores reproductives dans

a. un sac spécial appelé l’ascus.

b. des branchies sur le basidiocarpe.

c. des sporangiophores.

d. le mycélium.

8. La méiose chez les basidiomycètes se produit dans les

a. hyphes.

b. basides.

c. mycélium.

d. basidiocarpe.

9. Les lichens sont des associations mutualistes entre

a. les plantes et les champignons.

b. les algues et les champignons.

c. les termites et les champignons.

d. le corail et les champignons.

10. Les mycorhizes aident les plantes à obtenir

a. de l’eau.

b. de l’oxygène.

c. du dioxyde de carbone.

d. des minéraux.

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