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Sciences

Passionné de spores

14-05-2016

Dites «champignon» et la plupart des gens pensent moisissure, gâterie hallucinogène ou garniture à pizza. Mais pour J. André Fortin, ils sont à la base de la vie sur Terre et les sciences biologiques sous-estiment leur rôle depuis trop longtemps.

Retraité de l’Université Laval depuis quelques années, le biologiste forestier, aussi directeur-fondateur de l’Institut de recherches en biologie végétale de l’Université de Montréal, a consacré sa carrière de chercheur à comprendre la biologie des champignons, et sa carrière de professeur à diffuser ce savoir. Aujourd’hui, il s’emploie, sur toutes les tribunes possibles, à aviver l’intérêt des scientifiques pour ce monde méconnu. À la clé, une meilleure agriculture et une meilleure foresterie.

Il nous est tous arrivé de découvrir des champignons au hasard d’une promenade en forêt. Chaque fois, c’est comme une surprise. Sont-ils donc rares?

Loin de là! En réalité, les champignons sont omniprésents. C’est parce qu’ils sont sous terre qu’ils nous semblent rares. Les pleurotes, les bolets, les morilles qu’on cueille pour la cuisine ne sont qu’une petite partie de l’organisme qui émerge en surface. Le reste est sous nos pieds et c’est gigantesque. Dans chaque décimètre cube de sol, on trou­ve des mètres de filaments plus fins que de la soie d’araignée. C’est du mycélium, c’est-à-dire l’être vivant proprement dit. Sous un seul mètre carré de prairie, le mycélium présent dans le sol, si on l’étalait, pourrait dépasser 100 mètres carrés!

On connaît mal les champignons. Pourtant, vous dites qu’ils sont génétiquement proches de nous!

Évolutivement parlant, les champignons sont, en effet, plus près de nous que les plantes. Au cours du temps, les premiers êtres vivants se sont divisés en deux groupes: le premier, ce sont les plantes. Le second s’est subdivisé pour donner, d’une part, les champignons et, d’autre part, les ancêtres des animaux. Comme nous, ils sont dépourvus de chlorophylle et ne pratiquent pas la photosynthèse. Et comme nous, ils stockent les glucides sous forme de glycogène.

La vie a commencé dans l’eau, mais sans les champignons; son émergence aurait été impossible sur la terre ferme. Après l’apparition des continents à la suite de l’activité volcanique, le sol était minéral et stérile. La pluie et le vent ont érodé les continents et des sédiments se sont accumulés aux marges continentales. Mais ces sédiments ne pouvaient pas supporter les premières plantes, il fallait encore «préparer le terrain», ce que les cham­pignons ont fait.

Les champignons ont la capacité de sécréter des acides organiques. Aux premiers temps de la Terre, ils sont sortis de l’eau, ont attaqué la roche et dissous les sédiments, une molé­cule à la fois, ce qui a rendu les minéraux accessibles aux plantes. Puis, après leur mort, leurs restes ont contribué à l’apparition des premiers sols meubles. Les plantes n’ont pu sortir de l’eau à leur tour qu’une fois ce travail accompli, il y a près de 500 millions d’années.

Aujourd’hui, c’est aussi grâce à eux si la matière morte peut être métabolisée et redevenir disponible dans les cycles biogéochimiques nécessaires à la vie. Un arbre mort, un cadavre d’insecte, tout ça finit par disparaître et être réutilisé grâce aux champignons qui les digèrent doucement. Ils sont, depuis tout ce temps, le système digestif de la Terre.

Mais comment, vivant sur des sédiments stériles et incapables de faire la photosynthèse, ont-ils pu survivre sans source de carbone?

En s’associant avec des algues qui pouvaient la réaliser. Cette association donne un lichen, c’est-à-dire un organisme symbiotique constitué de deux organismes distincts. Grâce à la lumiè­re, l’algue fabrique par photosynthèse des sucres qui nourrissent le champignon, lequel, à son tour, absorbe l’eau et les minéraux de l’environnement puis les fournit à l’algue. Par ce troc, les deux peuvent vivre n’importe où et survivre dans à peu près toutes les conditions. Les premiers organismes à coloniser la terre ferme ont été des lichens.

Des espèces biologiquement différentes se seraient donc associées pour arriver à se développer. Mais la biologie ne nous dit-elle pas que le moteur de l’évolution est la compétition?

Si la compétition est un moteur évolutif efficace à l’échelle des individus et des espèces, la symbiose, elle, permet de passer à des niveaux supérieurs. Des êtres très différents se complètent et arrivent à réaliser des choses qu’aucun d’eux n’aurait pu faire indépendamment. Les algues et les champignons se sont associés pour coloniser le sol brut sous for­me de lichens. Par la suite, c’est l’association des gymnospermes (dont les co­ni­fères) avec les mycorhizes – des champignons qui vivent sur les racines des arbres –, qui a permis l’essor des premières forêts au Dévonien, il y a plus ou moins 400 millions d’années. Puis d’autres associations mycorhiziennes ont permis le peuplement des montagnes par d’autres arbres…

Les mycorhizes, justement, ont été au cœur de toute votre carrière de chercheur. Qu’avez-vous découvert?

J’ai constaté à quel point la symbiose des plantes avec les mycorhizes est fondamentale et universelle. Les racines d’à peu près toutes les plantes du monde hébergent des mycorhizes. La plante fournit au champignon souterrain du sucre qu’elle fabrique par photosynthèse; jusqu’à 30% des produits de la photosynthèse peuvent être destinés aux mycorhizes. En échange, le champignon apporte à la plante des minéraux et de l’eau. Les racines d’un arbre, aussi ramifiées soient-elles, n’ont pas une si grande surface de contact avec le sol. Mais la symbiose avec les longs et nombreux filaments du mycélium d’un champignon accroît la surface totale d’échange à laquelle l’arbre a accès indirectement.
Les mycorhizes sont non seulement très répandues, mais elles ont toujours été là: les plantes et les champignons ont évolué de concert depuis toujours. Malheureusement, les biologistes étudient encore l’arbre en tant qu’être indépendant, sans ses mycorhizes, alors que le champignon transforme en profondeur sa biologie. Par exemple, la proline, un acide aminé qui joue un rôle dans la résistance à la sécheresse, est produite plus abondamment dans une plante mycorhizée. En fait, tout le protéome – l’ensemble des protéines – s’en trouve modifié. En présence de champignons, certaines substances apparaissent dans la plante; d’autres sont amplifiées; d’autres disparaissent.

De telles connaissances ont-elles modifié notre approche de l’agriculture?

Les agronomes ont le même problème que les biologistes: ils ont toujours considéré les céréales et les légumes comme des plantes qui poussent en solo. Tous les principes de l’agriculture moderne ont été développés et sont appliqués comme si les mycorhizes n’existaient pas. Il faut repenser les pra­tiques agricoles.
Les recherches démontrent des augmentations de rendement lorsque les plantes poussent avec leurs mycorhizes. Malgré cela,  rien n’est fait pour les favoriser; au contraire, elles les déciment, notamment par le labourage intensif. En respectant l’alliance entre racines et mycorhizes, on augmente la résistance aux maladies – on peut donc utiliser moins de pesticides –, la résis­tance aux stress environnementaux – on obtient donc des plants plus vigoureux –, la résistance à la déshydratation et le rendement à l’hectare – donc plus besoin d’autant d’engrais…
De plus, on a découvert comment cultiver les mycorhizes en laboratoire, puis en usine, et il est maintenant possible de fournir aux agriculteurs de l’inoculum, c’est-à-dire des mycorhizes sélectionnées et performantes, pour enrichir leurs terres sur des centaines de milliers d’hectares en même temps qu’ils y font croître leurs plants. Les gains en production sont significatifs. Sans compter que ça coûte moins cher en engrais et en pesticides. Cette année, au Canada, la superficie cultivée avec mycorhizes atteint 600 000 hectares.

Pourquoi, alors, ces pratiques ne sont-elles pas encore généralisées?

Je suis un biologiste forestier. Lorsque je venais mettre mon nez dans le do­maine agricole, on me disait de retourner à mes forêts… Travailler avec les champignons exige une formation en mycologie que les agronomes ne reçoivent pas. C’est seulement récemment qu’on a commencé à me prêter une oreille attentive; c’est-à-dire depuis que d’autres chercheurs, ailleurs, ont commencé à obtenir des résultats similaires aux miens. Heureusement, les agriculteurs sont plus ouverts aux essais. Ils n’ont pas les œillères des scientifiques formés dans un moule. L’agri­culture durable passera par cet outil biologique insoupçonné qu’est le champignon.

Vous vous intéressez aussi au fait que les champignons peuvent absorber du CO2 sans photosynthèse.

Pour construire leur paroi cellulaire, les champignons sont en mesure d’utiliser le gaz carbonique de l’air comme source de carbone structurel. Et ils font ça sans chlorophylle! Dans la perspective de l’augmentation ac­tuelle de la concentration de CO2 atmosphérique – il y en a déjà 35% de plus qu’il y a 100 ans –, il y a lieu de se demander comment ça influencera les champignons. Tout porte à croire qu’ils pourraient augmenter leur croissance et se développer sans prévenir. Déjà, je soupçonne qu’un phénomène semblable pourrait être en jeu dans les problèmes de moisissures de nos écoles primaires. Les enfants ont un métabolisme plus élevé que le nôtre et l’air des écoles est plus riche en gaz carbonique que l’air atmosphérique. Sans une ventilation adéquate, les niveaux de CO2 demeurent élevés et favorisent le déve­loppement des champignons. Mais ce ne sont que mes intuitions qui me suggèrent cette hypothèse.

Le Québec passe-t-il à côté d’une source importante de revenus en négligeant ses champignons?

Savez-vous que des Français viennent déjà ici pour en cueillir?
Le potentiel commercial des champignons est gigantesque dans la forêt québécoise. Prenez les morilles de feu, des champignons recherchés qui poussent souvent après un incendie de forêt. En 2013, de nombreux feux ont ravagé le nord du Québec, notamment à la baie James. Des milliers de tonnes de champignons ont poussé là-haut, l’équivalent de dizaines de millions de dollars, et personne ne les a récupérés.

Autre exemple: nous avons 500 000 hectares de plantations d’épinette blan­che au Québec, le terrain idéal pour la culture du cèpe. Plusieurs milliers de tonnes de cèpes pourraient y être cultivées, si l’on s’y mettait.

Ou encore les chanterelles qui poussent dans les sapinières à bouleau blanc, un habitat typique de la forêt gaspésienne. La superficie inhabitée de cette région offre un potentiel de production phénoménal, colossal.

Et il y a un marché en attente pour des truffes du Québec. Bref, on a recensé 2 437 espèces de champignons dans la province. Ce n’est pas rien. Il faut apprendre à gérer cette ressource. Dans la région de Castille-et-León, en Espagne, l’industrie du champignon génère 65 millions d’euros par an [NDLR: environ 94 millions de dollars], dont 20 millions en «mycotourisme», dans un territoire deux fois plus petit que la Gaspésie! On y trouve 32 usines de conditionnement des champignons pour les cueilleurs commerciaux. Pourquoi pas ici?

Maintenant que vous êtes à la retraite, quel est votre souhait?

Qu’on réalise toute l’importance du rôle des champignons. Les universités au Canada où des mycologues donnent de vrais cours de mycologie sont des exceptions. La formation des biologistes, au pays, néglige tout un pan de l’histoire de la vie sur Terre et de son fonctionnement actuel. C’est cela qu’il faut maintenant corriger. Les champignons sont partout et ils ont un rôle écologique immense. Sans eux, pas de vie végétale, donc pas de vie tout court.

Pour en savoir plus:
Les mycorhizes – l’essor de la nouvelle révolution verte. J. André Fortin, Christian Plenchette, Yves Piché, Éditions MultiMondes, 2015.
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