Biologie de Campbell #31 - Les eumycètes

 

LES EUMYCÈTES SONT DES ORGANISMES HÉTÉROTROPHES QUI SE NOURRISSENT PAR ABSORPTION 

Contrairement aux végétaux et aux algues, et comme les animaux, les eumycètes ne peuvent pas fabriquer leur propre nourriture. Cependant, contrairement aux animaux, il n'ingèrent pas leur nourriture : ils absorbent les nutriments qui se trouvent dans l'environnement.

Pour ce faire, nombre d'entre eux sécrètent de puissantes enzymes qui décomposent les molécules complexes en composés simples que les cellules peuvent absorber, utiliser, ou mettre en réserve sous forme de glycogène ou même de lipides (comme pour les animaux ; chez les végétaux, le stock se fera surtout sous forme d'amidon).

Les enzymes que l'on trouve chez les divers eumycètes peuvent digérer des composés provenant d'une grande diversité d'organismes vivants ou de matières en décomposition. Cette diversité reflète la diversité des rôles des eumycètes dans les communautés écologiques : décomposeurs, parasites ou mutualistes.

Sur le plan structural, les eumycètes se présentent sous la forme de filaments multicellulaires ou sous la forme d'organismes unicellulaires (levures). Certaines espèces produisent filaments et levures, nombre d'espèces ne forment que des filaments, et une minorité ne produit que des levures. Les levures vivent dans des environnements humides, comme la sève des végétaux ou les tissus animaux.

L'appareil végétatif des eumycètes multicellulaires leur permet d'optimier l'absorption de nutriments. Ils développent un réseau de minuscules filaments, les hyphes, alors que leur paroi cellulaire est solidifiée par la chitine, qui leur permet notamment de résister à la pression exercée par le mouvement de l'eau, qui rentre par osmose dans leurs parois à mesure que la concentration intracellulaire en nutriments augmente par rapport au milieu.

Les hyphes forment un réseau de filaments ramifiés, le mycélium, qui infiltre les matières dont se nourrit l'eumycète. La structure du mycélium maximise le rapport entre sa surface et son volume. Par exemple, 1 cm³ d'un sol riche en MO contient jusqu'à 1 km d'hyphes offrant une surface de contact de 300 cm² avec le sol. Les eumycètes améliorent leur capacité d'absorption en consacrant leurs ressources à allonger leurs hyphes en longueur plutôt qu'à en accroitre le diamètre.

L'association de certains eumycètes avec les racines des végétaux dans le but d'échanger des nutriments, se nomme mycorhize. Les eumycètes ont tendance à fournir ions phosphates et autres minéraux aux végétaux (car le mycélium leur donne une considérable capacité d'absorption par rapport aux capacités d'une plante). En échange, la plante fournit des nutriments organiques, notamment des glucides.

Les eumycètes mycorhiziens colonisent les sols en dispersant des cellules haploïdes appelées spores qui forment des réseaux mycéliens après germination.

LES EUMYCÈTES PRODUISENT DES SPORES AU COURS DE CYCLES DE DÉVELOPPEMENT SEXUÉS OU ASEXUÉS

La reproduction s'amorce souvent lorsque des phéromones, molécules sexuelles de signalisation, sont libérées. Elles permettent un test de compatibilité qui évite la fusion d'hyphes provenant d'un même mycélium ou de deux mycéliums possédant le même phénotype.

La fusion des cytoplasmes n'entraine pas forcément la fusion des noyaux, appelée caryogamie, qui peut se produire plus tard. Par la suite, la méiose restitue l'état haploïde, ce qui entraine la formation de spores génétiquement diversifiés.

De nombreux eumycètes peuvent se reproduire à la fois de façon sexuée et asexuée, mais 20000 espèces environ se reproduisent seulement par voie asexuée. Ce pour la reproduction sexuée, ce processus peut grandement différer entre les espèces. Les eumycètes qu'on appelle moisissures peuvent par exemple émettre des spores de manière asexuée. D'autres se reproduisent simplement par division cellulaire.

L’ANCÊTRE DES EUMYCÈTES ÉTAIT UN PROTISTE AQUATIQUE, UNICELLULAIRE ET FLAGELLÉ

Aujourd'hui, il est établi que les eumycètes et les animaux sont plus étroitement apparentés entre eux qu'il ne le sont aux végétaux ou à la plupart des autres eucaryotes.

Les analyses ADN laissent à penser que, chez les animaux et les eumycètes, la multicellularité s'est développée plusieurs fois, indépendamment, à partir d'ancêtres unicellulaires différents. 

Les ancêtres des animaux et des eumycètes auraient divergé il y a 1,5 à 1 MdA. Les plus anciens fossiles clairement reconnus comme des eumycètes remontent à 460 MA.

Les végétaux ont colonisé la terre ferme il y a 470 MA, mais il est possible que les eumycètes l'aient fait avant. Les eumycètes auraient pu se nourrir, avec leur système de digestion extracellulaire, d'autres organismes terrestres précoces, comme des cyanobactéries et des algues. Quant à elles, les premières relations symbiotiques avec des végétaux dateraient de 405 MA. Les premiers végétaux n'ayant pas encore de racines, il est possible qu'ils comptaient énormément sur les mycéliums pour extraire les nutriments du sol.

L’ÉVOLUTION DES EUMYCÈTES A PRODUIT UN ENSEMBLE DIVERSIFIÉ DE LIGNÉES 

Plusieurs grands groupes d'eumycètes sont identifiés, notamment par analyse moléculaire, même si les détails de la phylogenèse sont encore incertains. On connait 100000 espèces, mais il pourrait en exister 1,5 millions.

• Les chytridiomycètes (1000 espèces). Omniprésents dans les lacs et les sols. Peuvent être décomposeurs, parasites, mutualistes...

• Les zygomycètes (1000 espèces). Comprend les moisissures à croissance rapide. Certains croissent rapidement sur des aliments comme les fruits et le pain. Ils peuvent agir comme décomposeurs ou parasites. En bonnes conditions, la reproduction se fait par spores asexués. Le reproduction devient sexuée quand les conditions du milieu se détériorent. Sont ainsi produits de zygosporanges très résistants au froid et au sec. Leur métabolisme reste inactif jusqu'à ce que les conditions s'améliorent.

• Les gloméromycètes (160 espèces). Ils forment les endomycorhizes (symbiose au cours de laquelle le champignon pénètre dans les cellules végétales) avec les racines des plantes. Plus de 80 % des espèces végétales établissent de telles relations. 

• Les ascomycètes (65000 espèces) Groupe très diversifié. Ils vont de la levure unicellulaire jusqu'aux eumycètes complexes comme les morilles, ainsi que d'importants agents pathogènes pour les végétaux, et des décomposeurs. 25 % d'entre eux forment les lichens en symbiose avec algues vertes et cyanobactéries. Beaucoup d'autres vivent entre les cellules du mésophylle des feuilles, et certaines espèces libèrent des produits toxiques qui contribuent à protéger les tissus de la plante contre les insectes. 

• Les basidiomycètes (30000 espèces). Très importants comme décomposeurs (notamment du bois) ou ectomycorhiziens (le champignon entoure les racines mais ne pénètre PAS dans les cellules de la plante). L’appareil sporifère est très répandu dans les forêts de l'hémisphère nord. 

 Et pour rappel clair :

• endomycorhizes : symbiose au cours de laquelle le champignon pénètre dans les cellules végétales
• ectomycorhizes : le champignon entoure les racines mais ne pénètre pas dans les cellules de la plante

LES EUMYCÈTES TIENNENT DES RÔLES CLÉS DANS LE RECYCLAGE DES NUTRIMENTS, LES INTERACTIONS ÉCOLOGIQUES ET LE BIEN-ÊTRE DES HUMAINS

Ce sont les principaux décomposeurs (notamment de cellulose et lignine) qui renouvellent les réserves de nutriments inorganiques essentiels à la croissance des végétaux. Sans ces décomposeurs, le carbone, l'azote et les autres éléments s'accumuleraient dans les déchets organiques et ne seraient plus disponibles pour la nutrition des végétaux et des animaux. 

Ils peuvent aussi former des relations mutualistes avec les végétaux, les algues, les cyanobactéries ou les animaux. Par exemple, ils contribuent à la dégradation des matières végétales dans les intestins de certains mammifères herbivores, mais aussi d'arthropodes. Des fourmis en cultivent dans le cadre d'une évolution convergente ancienne de 50 MA.

Les lichens sont le résultat d'une association symbiotique entre un microorganisme photosynthétique (algue verte ou cyanobactérie) et un eumycète : des millions de cellules photoréceptrices enchevêtrées dans un treillis d'hyphes. L'eumycète forme l'essentiel de la structure du lichen. L'algue (ou la cyanobactérie) fournit des composés carbonés (entre 60 et 90 % de sa production de glucides par photosynthèse). La cyanobactérie peut aussi fixer le diazote et le transformer en azote organique. L'eumycète procure à son associé un environnement idéal : la disposition des hyphes favorise les échanges gazeux, protège le partenaire contre les UV, permet de retenir eau et minéraux, et sécrète des acides qui favorisent l'absorption de minéraux. Ils sont à la base de la succession végétale.

Environ 30 % des espèces connues seraient des eumycètes parasites ou pathogènes, principalement envers les plantes. Près de 500 espèces eumycètes vivraient aux dépends des animaux, d'une façon qu'on appelle souvent mycose.

Ceci dit, les eumycètes sont indispensables à la vie complexe sur Terre, notamment pour la décomposition et le recyclage de la matière organique, sans parler de tous les usages secondaires (alimentation, fromage, fermentation, levain, applications capitales en médecine et dans la recherche...).