Une cartographie mondiale des symbioses microbiennes des arbres révèle leur rôle clé dans la régulation du climat

28 000 espèces, et au total 31 millions d’arbres - de forêts, savanes, zones humides - de 70 pays de tous les continents (sauf Antarctique) ont fait l’objet d’une collecte et d’une modélisation pour produire une cartographie mondiale des relations symbiotiques entre les arbres et leurs microorganismes.

Les plus de deux cents chercheurs de l’Initiative mondiale pour la diversité biologique des forêts (GFBI), impliqués dans ce travail publié le 16 mai dans Nature , se sont concentrés sur les trois types de symbioses les plus courantes, c’est-à-dire celles avec :

• les endomycorhizes à arbuscules [1]
• les ectomycorhizes [2]
• les bactéries fixatrices d’azote.

Chacune de ces symbioses englobe des milliers d'espèces de champignons ou de bactéries qui forment des partenariats uniques avec différentes espèces d'arbres.

« Une symbiose est une relation intime, durable et profitable à deux organismes vivants appartenant à deux espèces différentes » , explique Bruno Hérault, un des auteurs principaux et spécialiste des forêts tropicales au Cirad. « Nos travaux confirment l’hypothèse émise il y a 30 ans par Sir David Read, pionnier de la recherche sur les symbioses, selon laquelle les endomycorhizes à arbuscules sont très présentes dans les forêts tropicales et les ectomycorhizes dans les climats plus froids » .

L’abondance de ces deux types de symbioses mycorhiziennes est donc très liée aux variables climatiques de température et d’humidité qui affectent par ailleurs les taux de décomposition de la matière organique dans les sols. « La litière des arbres à ectomycorhizes se décompose lentement du fait de la présence de composés secondaires inhibant la dégradation de la matière organique. Cela contribue à séquestrer du carbone dans le sol » , révèle Brian Steidinger, premier auteur de l’étude, chercheur à l’université de Stanford. « Or nous avons constaté que 60 % de tous les arbres de la planète sont à ectomycorhizes ! ». Ces symbioses ectomycorhiziennes joue donc un rôle clé pour réguler le climat.

Carte d’abondance des ectomycorhizes dans le monde. Celles-ci se concentrent dans les climats les plus froids :

Les chercheurs ont ensuite utilisé leurs modèles de distribution des symbioses pour simuler l’évolution de leur répartition sur la planète d’ici 2070, compte-tenu des changements climatiques en cours. Leurs simulations montrent une perte globale de 10 % de ces champignons ectomycorhiziens et des arbres qui leur sont associés. Etant donné le rôle de ces symbioses dans la séquestration du carbone dans le sol, cela entraînera une nouvelle augmentation de carbone dans l’atmosphère. « Nos modèles prévoient ainsi des changements massifs dans l’état et la composition des forêts du monde qui pourraient affecter, encore plus que nous ne l’imaginions, les changements climatiques en cours » , alerte Bruno Hérault du Cirad.

A l’avenir, ces travaux sur les symbioses seront poursuivis pour mieux comprendre les liens entre changement climatique et santé des écosystèmes.

[1] Endomycorhizes : Mycorhizes (champignons microscopiques) qui pénètrent à l’intérieur des racines des arbres et forment des structures intracellulaires rappelant un petit arbre (arbuscules).

[2] Ectomycorhizes : Mycorhizes qui ne pénètrent pas à travers les parois cellulaires mais qui entourent simplement les racines de l’arbre en formant un manteau de mycélium.

Référence

Climatic controls of decomposition drive the global biogeography of forest-tree symbioses, Nature 569 (2019)

La publication de ces travaux dans Nature le 16 mai a impliqué une dizaine d’auteurs principaux des Universités de Stanford et de Purdue (Etats-Unis), Oxford (Royaume-Uni), Sydney (Australie), Wageningen (Pays-Bas), Lleida (Espagne), Beijing (Chine), de l’ETH Zürich (Suisse), de la FAO (Italie) et du Cirad. Le Cirad a contribué à la coordination de la collecte des données pour les forêts tropicales, à leur analyse et a mis à disposition les données de parcelles forestières en Guyane, Côte d’Ivoire et Indonésie.

Les co-auteurs français de l’étude sont Bruno Hérault, Géraldine Derroire et Plinio Sist du Cirad, Eric Marcon et Josep M. Serra Diaz d’AgroParisTech.