Première carte mondiale du réseau mycorhizien : 110 quadrillions de kilomètres d’hyphes AM

Le sol sur lequel nous marchons n’est pas immobile.

Il vibre et crépite d’une activité intense, largement alimentée par une alliance entre plantes et champignons qui remonte à au moins 450 millions d’années.

Le réseau mycorhizien, une infrastructure souterraine essentielle

Cette coopération forme le réseau mycorhizien : un immense maillage de filaments fongiques engagés dans un échange réciproque avec les plantes qui recouvrent la planète. Les champignons y acheminent des nutriments depuis le sol et reçoivent en retour le carbone issu de la photosynthèse.

L’ensemble est à la fois gigantesque et crucial. Environ 70 % des espèces végétales dépendent d’une symbiose mycorhizienne.

Pour la première fois, des scientifiques ont mis en commun des données afin d’établir une carte mondiale de cette infrastructure discrète. Elle révèle un réseau souterrain de fils de champignons mycorhiziens arbusculaires (AM) qui totaliserait environ 110 quadrillions de kilomètres à travers les sols terrestres.

Une telle longueur suffirait à parcourir la distance de 150 millions de kilomètres (93 millions de miles) entre la Terre et le Soleil près d’un milliard de fois.

"Il est difficile d’exagérer l’importance et l’ampleur de ces champignons", explique l’écologue de l’évolution Justin Stewart, de la Society for the Protection of Underground Networks (SPUN) et de la Vrije Universiteit Amsterdam.

"Il pourrait y avoir jusqu’à 10 mètres (32 pieds) de réseau mycorhizien dans une simple cuillère à café de terre."

Les réseaux fongiques sont constitués de fils souterrains, les hyphes, qui se déploient sous la surface dans les forêts et d’autres communautés végétales. Ils jouent souvent un rôle déterminant dans la bonne santé et la stabilité de ces écosystèmes.

En échange du carbone fourni par les plantes, ils déplacent des éléments nutritifs comme le phosphore, ainsi que de l’eau généralement hors de portée des racines. C’est ce qui fait du "wood wide web" un rouage important du cycle du carbone de la planète - mais il reste difficile d’en mesurer l’impact réel tant que l’on ignore l’étendue exacte du réseau.

Comment les chercheurs ont cartographié les hyphes AM à l’échelle du globe

C’est précisément ce que Stewart et ses collègues ont entrepris d’estimer, via une démarche particulièrement ambitieuse.

Ils ont rassemblé des informations issues de 322 études, couvrant plus de 16 000 carottes de sol réparties dans neuf biomes mondiaux. Ces travaux totalisaient plus de 4 000 mesures de densité d’hyphes AM, ce qui a permis aux chercheurs de dégager des régularités dans les conditions où ces réseaux ont le plus de chances d’être présents.

Ils ont ensuite appliqué des méthodes de machine learning pour prédire la densité des réseaux AM non observés à travers le monde. En parallèle, une imagerie robotisée a servi à mesurer l’épaisseur de plus de 300 000 filaments fongiques vivants, afin de convertir des longueurs de réseau en biomasse.

Les chiffres obtenus sont considérables.

"Nous avons fourni, à notre connaissance, la première estimation mondiale des densités d’hyphes AM, en prédisant 110 quadrillions de kilomètres d’hyphes AM dans les 15 centimètres supérieurs des sols de la Terre", écrivent les auteurs dans leur article.

Des résultats massifs… et des surprises selon les biomes

Selon ces estimations, le réseau pèserait environ 300 millions de tonnes - soit quatre à six fois la biomasse humaine vivante totale - et constituerait une voie de transfert d’environ 4 milliards de tonnes d’équivalent CO2 chaque année, des plantes vers les écosystèmes souterrains.

Mais la surprise la plus marquante concerne les endroits où ces réseaux sont les plus denses.

Au lieu d’être majoritairement concentrées dans les forêts tropicales humides, les densités maximales apparaissent dans des milieux tels que les prairies, les steppes, les grandes plaines herbeuses et les zones humides. À eux seuls, ces territoires regrouperaient environ 40 % de la biomasse mondiale des champignons AM.

Les chercheurs avancent une explication : les plantes herbacées, comme les graminées, achemineraient davantage de carbone vers les champignons mycorhiziens que les plantes ligneuses.

Terres cultivées, zones mal échantillonnées et inconnues persistantes

Autre point, plus préoccupant : la densité des réseaux fongiques serait en moyenne 47 % plus faible dans les terres agricoles cultivées.

Cette baisse pourrait être liée à l’usage d’engrais (notamment au phosphore et à l’azote), à l’emploi de fongicides, ainsi qu’à des pratiques agricoles qui limitent la présence des champignons - avec, à plus long terme, un risque de diminution de la capacité des sols à stocker du carbone et à transporter des nutriments.

Malgré ces avancées, de nombreuses incertitudes demeurent.

De vastes régions du globe restent peu documentées, notamment les déserts, les forêts tropicales et la toundra. En outre, la plupart des mesures proviennent des couches les plus superficielles du sol, ce qui laisse des horizons plus profonds encore mal connus.

Dans ces conditions, il est difficile d’évaluer précisément la part du réseau souterrain qui échappe encore aux estimations, d’autant qu’une large fraction du fonctionnement du "wood wide web" reste elle-même insuffisamment comprise.

Pour autant, ce travail fournit la carte la plus complète à ce jour : il met en lumière l’activité dissimulée dans l’obscurité sous nos pieds et rappelle l’ampleur de ce qu’il reste à apprendre.

"Les champignons mycorhiziens façonnent la vie sur Terre depuis des centaines de millions d’années, mais nous comprenons encore trop mal comment l’infrastructure de ces systèmes de transport vivants est répartie à l’échelle de la planète", souligne le mycologue Merlin Sheldrake, de SPUN et de la Vrije Universiteit Amsterdam.

"Cette étude est une étape enthousiasmante vers la compréhension du fonctionnement de ce système circulatoire planétaire et elle suggère des pistes pour mieux travailler avec les champignons afin d’aider à relever plusieurs défis qui se déploient à notre époque, de la sécurité alimentaire au changement climatique."

Ces travaux ont été publiés dans Science.