Comment les symbioses entre plantes et champignons peuvent favoriser une agriculture durable
Les champignons mycorhiziens à arbuscules (AMF) sont des micro-organismes bénéfiques présents dans les sols. Ils s’associent naturellement aux racines de la plupart des cultures et améliorent l’absorption de nutriments tels que le phosphore et l’azote. «Ces champignons peuvent renforcer la résilience des cultures et réduire leur dépendance aux engrais synthétiques», explique Stéphane Declerck, coordinateur du projet MycUpscaling(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) à l’UCLouvain(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), en Belgique. «Leur utilisation en agriculture reste toutefois limitée, car la production à grande échelle des AMF est complexe. Dépendants de plantes vivantes, ils sont principalement produits dans des systèmes en sol sous serre.» Cette méthode nécessite beaucoup d’espace et présente un risque élevé de contamination. Les systèmes in vitro constituent une alternative prometteuse, mais ils sont coûteux et produisent souvent des quantités de spores plus faibles.
Transformer les racines en véritables usines biologiques
Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), le projet MycUpscaling entend développer des méthodes plus efficaces de production à grande échelle des inoculums d’AMF de haute qualité et exempts de contaminants. Pour ce faire, le projet a réuni les expertises complémentaires de la Washington State University et de l’UCLouvain. La solution proposée consistait à développer une nouvelle plateforme de production in vitro où les racines de la plante hôte sont modifiées afin de mieux nourrir les AMF et de soutenir leur croissance. «L’idée était d’augmenter la biosynthèse lipidique dans les racines, de favoriser le transfert des lipides vers les AMF et d’encourager la formation de spores fongiques riches en lipides», explique Stéphane Declerck. «Concrètement, il s’agissait de transformer les cultures d’organes racinaires en usines biologiques plus performantes pour la production d’inoculums d’AMF.» Les racines modifiées ont été évaluées en fonction de la colonisation par les AMF, de la production de spores, de l’accumulation lipidique et des flux métaboliques. Les lignées les plus performantes ont ensuite été analysées afin d’évaluer la dynamique de production des spores, leur morphologie et l’architecture des réseaux fongiques.
Améliorer le métabolisme lipidique des plantes
Le projet a débouché sur plusieurs avancées majeures. Il a tout d’abord développé et validé une vaste boîte à outils moléculaire dédiée à l’ingénierie du métabolisme lipidique des plantes. Celle-ci comprend 116 constructions génétiques ainsi que plusieurs lignées racinaires modifiées destinées à agir sur la biosynthèse, le transfert et le transport des lipides. Le projet a ensuite identifié des lignées racinaires modifiées capables d’augmenter significativement la production de spores d’AMF, démontrant ainsi que l’ingénierie lipidique de la plante hôte peut améliorer les performances symbiotiques. Le projet a fourni des données de preuve de concept directement liées au potentiel de passage à l’échelle. «Une des lignées sélectionnées a notamment enregistré une multiplication par 6,55 de l’indice de surface et par 9,6 de l’indice de volume par rapport au témoin», ajoute Stéphane Declerck. «Cela démontre que le système modifié améliore à la fois l’abondance des spores et les indicateurs de biomasse de l’inoculum liés à leur taille.»
Renforcer la résilience des cultures et la santé des sols
Ces travaux seront désormais poursuivis dans le cadre du projet européen AMFactory, lancé en mai 2026. Les prochaines étapes consisteront à reproduire et à approfondir les résultats de MycUpscaling afin d’adapter les systèmes les plus prometteurs à des configurations orientées vers les bioréacteurs. Cela permettra d’évaluer les coûts de production, la reproductibilité des procédés et leur viabilité industrielle. «À long terme, l’objectif est de disposer de biofertilisants à base d’AMF plus fiables, plus faciles à produire à grande échelle et plus abordables pour le secteur agricole», souligne Stéphane Declerck. «Si elle aboutit, cette technologie pourrait aider les agriculteurs à réduire leur dépendance aux engrais chimiques, à améliorer l’efficacité des nutriments, à renforcer la résistance des cultures face à la sécheresse et à d’autres stress, tout en favorisant des systèmes agricoles plus durables et une meilleure santé des sols.» Cette approche s’inscrit pleinement dans les objectifs du Pacte vert pour l'Europe(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et de la stratégie De la ferme à la table(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), en proposant une solution biologique qui réduit l’impact environnemental sans compromettre la productivité agricole. «Plus largement, MycUpscaling a démontré le potentiel des symbioses plantes-champignons comme systèmes de production vivants bénéfiques», conclut Stéphane Declerck.
