Rhizophagie
De Triple Performance
Le cycle de la rhizophagie est un processus symbiotique au niveau des racines des plantes, la rhizosphère. Les micro-organismes du sol pénètrent dans les cellules racinaires pour échanger des nutriments.
La rhizophagie permet aux plantes d'obtenir des nutriments directement à partir des micro-organismes, tels que, de l'azote, et d’autres minéraux. De plus, ces micro-organismes peuvent également supprimer des agents pathogènes des plantes et augmenter leur tolérance au stress oxydatif.
Le cycle de la rhizophagie
- Colonisation : Les micro-organismes se développent initialement sur l’extrémité de la racine, au niveau du méristème, là où sont sécrétés des glucides et d'autres nutriments qui les attirent.
- Pénétration : Les micro-organismes pénètrent dans les cellules racinaires au niveau du méristème apical, la zone de croissance des racines, en tant que protoplaste, c'est-à-dire sans paroi cellulaire.
- Extraction des nutriments : À l'intérieur des cellules racinaires, les plantes produisent des espèces réactives de l'oxygène (ERO), comme le superoxyde, qui dégradent une partie des bactéries, libérant ainsi, dans la plante, les nutriments qu'ils contiennent.
- Libération des micro-organismes : Les bactéries survivantes stimulent la formation de poils absorbants et sont expulsées à l'extrémité de ces poils, retournant ainsi dans la rhizosphère.
- Récupération des nutriments du sol : Nourris d’exsudats, les micro-organismes sont libérés dans le sol, ils reconstituent leurs réserves en nutriments en utilisant diverses stratégies comme la production de sidérophores (molécules qui ont une forte affinité avec le fer), la rétention sur leurs parois cellulaires, l'absorption directe... Le cycle recommence alors.
Bénéfices
- Meilleure croissance et un meilleur rendement des cultures : Les micro-organismes impliqués dans ce cycle peuvent extraire des nutriments de sources organiques complexes que les plantes seules ne peuvent pas assimiler.
- Apport supplémentaire d’azote : La rhizophagie augmente le mouvement de l'azote dans les plantes. Selon une recherche[1], les plantes avec des micro-organismes de la rhizosphère reçoivent et absorbent, en moyenne, 30 % d'azote en plus que les plantes sans micro-organismes présents dans leur rhizosphère.
- Meilleure disponibilité du bore : La carence en bore est une des carences en micronutriments les plus répandues, or il est très important pour le développement des racines. L'activité microbienne permet d’améliorer la structure du sol grâce à une augmentation de la stabilité globale du sol.
- Meilleure accessibilité aux micronutriments (oligo-éléments): Les micro-organismes absorbent les micronutriments, qui sont plus difficiles à obtenir, comme le bore, le cobalt, le cuivre, le fer, le manganèse, le magnésium et le zinc, en utilisant des ligands biogéniques appelés sidérophores. Les sidérophores, par leur forte affinité pour les métaux, se lient notamment aux molécules de fer.
- Protection des cultures : Les micro-organismes bénéfiques associés au cycle de rhizophagie peuvent contribuer à la suppression des pathogènes telluriques. Certains micro-organismes qui deviennent intracellulaires à l'intérieur des racines des plantes, inhibent les champignons pathogènes. D’autres, les bactéries du genre Pseudomonas, peuvent produire des composés antifongiques.
- Meilleure santé des sols : L'augmentation de l'activité microbienne et de la matière organique du sol contribue à la santé globale du sol, favorable à la bonne assimilation des nutriments.
- Agriculture plus durable : En réduisant les besoins en engrais (meilleure assimilation des nutriments) et en pesticides chimiques, le cycle de rhizophagie favorise des pratiques agricoles plus durables.
Favoriser ce processus
Le cycle de rhizophagie est un processus naturel qui se produit spontanément dans des conditions de sol saines. Pour favoriser ce cycle, on peut :
- Préserver la vie microbienne du sol : Éviter le travail du sol excessif (agriculture sans labour), pratiquer le semis direct pour maintenir l'intégrité de la communauté microbienne de la couche arable, éviter l'utilisation de pesticides qui perturbent les communautés microbiennes.
- Favoriser la matière organique du sol : L'ajout de matière organique au sol favorise la croissance et l'activité des micro-organismes, intensifiant ainsi le cycle de la rhizophagie.
- Préserver les micro-organismes indigènes des semences : Éviter l'utilisation d'antimicrobiens sur les semences et la suppression des tissus des semences (nettoyage, décorticage), car ils éliminent les micro-organismes bénéfiques. Les graines portent naturellement des micro-organismes pour aider à leur développement.
- Réduire la dépendance aux engrais inorganiques : L'apport d'engrais inorganiques, comme les nitrates, peut inhiber les processus naturels tels que la fixation de l'azote dans le sol, réduisant ainsi les avantages de l'acquisition de nutriments par le cycle de la rhizophagie.
- Utiliser des biostimulants : Ce sont des substances dont la fonction, appliquée aux plantes ou à la rhizosphère, est la stimulation des processus naturels par le développement d'une vie microbienne favorable.
Constater la présence du cycle
Pour constater la présence du cycle de la rhizophagie, il faut rechercher des signes d'interaction entre les micro-organismes et les racines des plantes :
- Présence de micro-organismes dans et autour des racines.
- Augmentation de la formation de poils absorbants. Sans micro-organismes, il n’y a pas de poils sur les racines.
- Présence d'espèces réactives de l'oxygène (ERO) dans les cellules racinaires. A l'aide d'une de la coloration à la diaminobenzidine. (DAB), réaction utilisée pour visualiser les infections bactériennes des cellules racinaires des plantules, un composé organique qui réagit avec le peroxyde d'hydrogène pour former une coloration brune/rouge.
Des similitudes avec l’allélopathie
La rhizophagie aide les plantes à obtenir des nutriments essentiels à partir de micro-organismes et l’allélopathie aide la plante dans la compétition pour les ressources (eau, lumière, nutriments) et la défense contre les pathogènes et les herbivores. L’allélopathie est un phénomène où une plante libère des substances chimiques dans l'environnement ayant des effets inhibiteurs ou stimulants sur d'autres organismes (plantes et microorganismes).
La rhizophagie et l'allélopathie sont deux phénomènes distincts mais avec des points communs dans le cadre des interactions plantes/micro-organismes et des stratégies de survie et de compétitivité des plantes. Ils peuvent également interagir de manière complexe dans les écosystèmes naturels, contribuant à la dynamique des communautés végétales et microbiennes :
- Micro-organismes du sol : Les deux processus impliquent des interactions avec des micro-organismes du sol. La rhizophagie dépend de leur capture et de leur digestion partielle, tandis que l'allélopathie peut influencer la composition microbienne du sol en inhibant ou stimulant certaines populations microbiennes.
- Sécrétion de substances : Les plantes pratiquant la rhizophagie peuvent sécréter des enzymes et d'autres substances chimiques dans le sol pour attirer et manipuler les micro-organismes. De même, les plantes allélopathiques libèrent des composés chimiques qui peuvent affecter les organismes voisins, y compris les micro-organismes.
- Compétition et survie : Les deux processus ont des stratégies pour améliorer la compétitivité et la survie des plantes. Par la rhizophagie, les plantes obtiennent des nutriments supplémentaires, tandis que par l'allélopathie, elles peuvent réduire la compétition en inhibant la croissance des plantes concurrentes et en modifiant la communauté microbienne du sol.
Références
Sources
- How Plants Extract Nutrients, James F White, 2019
- How Plants Harness Microbes to Get Nutrients, Rutgers, 2018
- Rhizophagy Cycle: An Oxidative Process in Plants for Nutrient Extraction from Symbiotic Microbes, Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2018
- Unlocking Plant Root Potential: A Conversation with Dr. James White, Borax, 2020
Annexes
