Cette étude montre que les régimes de vent, plus que la distance géographique, façonnent la structure et la diversité des communautés fongiques du sol nord-américain, en particulier pour les champignons dispersés par le vent, soulignant le rôle critique du vent dans la dispersion des champignons et ses implications dans le cadre du changement climatique.

En suivant un demi-million d'autoroutes fongiques et les flux de trafic à l'intérieur de celles-ci, les chercheurs décrivent comment les plantes et les champignons symbiotiques construisent des chaînes d'approvisionnement efficaces.

L'équipe a construit un robot d'imagerie qui lui a permis de recueillir en moins de 3 ans des données microscopiques couvrant une période de 100 ans.

Les travaux permettent de mieux comprendre comment les champignons déplacent chaque année des milliards de tonnes de_CO2 dans les écosystèmes souterrains.

Une nouvelle recherche publiée dans la revue scientifique Nature a utilisé la robotique avancée pour suivre les chaînes d'approvisionnement hyper-efficaces formées entre les plantes et les champignons mycorhiziens lorsqu'ils échangent du carbone et des nutriments à travers les réseaux vivants complexes qui aident à réguler l'atmosphère et les écosystèmes de la Terre.

Il est urgent de comprendre les échanges entre les plantes et les champignons, car ces réseaux fongiques absorbent environ 13 milliards de tonnes de CO2 par an dans le sol, ce qui équivaut à environ un tiers des émissions mondiales liées à l'énergie. Plus de 80 % des espèces végétales de la planète forment des partenariats avec des champignons mycorhiziens, dans lesquels le phosphore et l'azote collectés par les champignons sont échangés contre du carbone végétal. Malgré leur importance mondiale, les scientifiques ne comprenaient pas comment ces organismes sans cervelle construisaient des chaînes d'approvisionnement étendues et efficaces à travers leurs réseaux souterrains.  

À l'aide d'un robot d'imagerie conçu sur mesure, l'équipe internationale de 28 scientifiques a découvert que les champignons construisent un réseau mycélien en forme de dentelle qui déplace le carbone vers l'extérieur à partir des racines des plantes dans une formation en forme de vague. Pour soutenir cette croissance, les champignons déplacent les ressources vers et depuis les racines des plantes à l'aide d'un système de circulation à double sens, en contrôlant la vitesse d'écoulement et la largeur de ces autoroutes fongiques en fonction des besoins. Pour rechercher d'autres ressources, les champignons déploient des branches de croissance spéciales qui servent d'"éclaireurs" microscopiques pour explorer de nouveaux territoires, semblant privilégier les opportunités commerciales avec de futurs partenaires végétaux plutôt que la croissance à court terme dans l'environnement immédiat. Les chercheurs décrivent comment ces comportements semblent être coordonnés par des "règles" locales simples qui empêchent le champignon de "surconstruire" et qui définissent une "stratégie de vague itinérante" unique pour la croissance, l'exploration des ressources et le commerce.

Adriana Corrales, directrice du programme Underground Explorers du SPUN, est l'auteur principal de cet article de recherche, qui porte sur les populations ectomycorhiziennes (ECM) associées aux arbres de Bogotá, en Colombie.

L'étude explore la composition de la communauté de champignons associés aux racines de Quercus humboldtii (Fagaceae), une espèce d'arbre ectomycorhizien tropical.

Les paysages urbains s'étendent dans le monde entier, ce qui signifie que la diversité et la structure des communautés ectomycorhiziennes en milieu urbain pourraient être affectées. Les auteurs expliquent que les communautés fongiques associées aux racines de cet arbre diffèrent entre celles qui poussent en milieu naturel et celles qui poussent en milieu urbain.

Cette recherche est importante car elle permet de comprendre comment les relations entre les champignons mycorhiziens et les arbres hôtes évoluent sous la pression de l'urbanisation.

Dans ce cas, les auteurs ont constaté que :

1. Les arbres urbains sont d'importants réservoirs de diversité fongique souterraine.
2. Les conditions urbaines favorisent les espèces fongiques adaptées à des écosystèmes plus perturbés.

Les champignons ectomycorhiziens établissent des relations commerciales avec les arbres. La façon dont les relations évoluent dans différentes conditions environnementales peut nous indiquer comment les deux partenaires s'adaptent au fil du temps, dans ce cas en grande partie en raison de menaces telles que l'empiètement de l'homme et l'urbanisation.

Peu d'études se sont intéressées à la structure des communautés fongiques dans les écosystèmes urbains, malgré leur importance pour la santé des arbres et des écosystèmes. En particulier, les Quercus forment des associations avec des champignons ECM qui contribuent à fournir aux arbres des nutriments essentiels et à soutenir les processus biogéochimiques du sol. En outre, les paysages urbains s'étendent et constituent de plus en plus un habitat pour les espèces sauvages à mesure que l'empiètement s'intensifie.

En conclusion, les auteurs rapportent des différences significatives dans la composition des communautés de champignons présents dans les racines des arbres ruraux et urbains, les communautés rurales étant dominées par Russula et Lactarius et les communautés urbaines par Scleroderma, Hydnangium et Trechispora. Ces résultats suggèrent un impact important des perturbations urbaines sur les communautés fongiques ectomycorhiziennes.

Comment pouvons-nous mieux comprendre, protéger et apprécier le rôle que jouent les bactéries et les champignons dans la santé des communautés végétales urbaines ?

Alors que les villes sont des environnements stressants pour les plantes, les champignons et les bactéries symbiotiques peuvent fournir des nutriments et de l'eau, et aider les plantes à faire face au stress urbain.

Les auteurs visent à :

• Identifier des solutions pour aider les plantes à pousser dans des environnements stressants
• Mieux intégrer la symbiose plantes-microbes dans l'architecture verte

Dans les écosystèmes naturels, les plantes vivent en symbiose avec des champignons, des bactéries et d'autres microbes qui peuvent contribuer à atténuer le stress. Les communautés végétales des villes contribuent à maintenir la santé et la stabilité des écosystèmes urbains et de leurs habitants. Plus précisément, les plantes des villes offrent des avantages écologiques, notamment le refroidissement des "îlots de chaleur" urbains et la création d'habitats pour d'autres plantes, animaux et micro-organismes.

De nombreux facteurs de stress peuvent être atténués par les champignons et les bactéries symbiotiques, notamment la dépendance aux engrais, les agents pathogènes, la sécheresse, la diminution du nombre de pollinisateurs, la pollution et la réduction de la biodiversité végétale.

Les auteurs soulignent que, comme c'est souvent le cas, les recherches passées se sont concentrées sur les activités en surface. Si les avantages des espaces verts sont bien connus, la vie du sol qui se trouve sous les environnements urbains est rarement reconnue pour ses importantes fonctions écosystémiques. Les auteurs soulignent que les communautés microbiennes qui soutiennent ces espaces ont été largement ignorées.

Les communautés microbiennes souterraines de champignons et de bactéries sont également responsables du cycle des nutriments, du stockage du carbone, de la protection contre les agents pathogènes et assurent des fonctions essentielles à la stabilité de l'écosystème.

La plupart des plantes ont besoin d'aide pour obtenir et absorber les nutriments et l'eau. Nombre d'entre elles obtiennent ce soutien grâce à des relations symbiotiques avec des champignons souterrains appelés champignons mycorhiziens à arbuscules (MA). Si les scientifiques en savent beaucoup sur les bienfaits de ces champignons pour les plantes, ils commencent tout juste à comprendre les gènes et l'ADN des champignons MA. Dans cette étude, les chercheurs ont créé une carte génétique (ou génome) presque complète d'un champignon AM commun appelé Rhizophagus irregularis en utilisant des techniques avancées de séquençage de l'ADN.

Grâce à cette carte génétique, les chercheurs ont identifié des gènes et des schémas d'ADN importants. Ils ont constaté que de nombreux gènes liés à l'entrée et à la sortie des nutriments dans les cellules existaient avant même l'évolution des champignons AM, ce qui montre que ces gènes sont présents depuis exceptionnellement longtemps. Ils ont également découvert de nouveaux gènes qui n'existent que dans ce groupe de champignons. Une autre découverte importante est que des zones de l'ADN ayant récemment évolué produisent de nombreuses petites molécules d'ARN, qui semblent aider le champignon à contrôler ses informations génétiques. Cette carte détaillée permet aux scientifiques de mieux comprendre comment les champignons AM ont évolué pour vivre et se développer en tant que partenaires obligatoires des plantes.