Champignons, charbon et incendies de forêt : l’étude de l’UCR révèle la génétique de la survie

Après le passage d’un incendie de forêt, le paysage donne l’impression d’avoir été effacé. Les pentes se noircissent, les arbres s’effondrent en cendres, la faune se disperse et même le sol paraît inerte. Puis, un phénomène inattendu se produit. En quelques jours ou quelques semaines, la vie réapparaît. Pas les arbres. Pas les cerfs. Les champignons.

Certains de ces champignons étaient à peine présents avant le feu. Ils restaient invisibles, et il était difficile de les repérer dans la terre.

Pourtant, après un brasier, ils colonisent rapidement le sol brûlé. Depuis longtemps, les scientifiques cherchent à comprendre comment ils y parviennent.

Une nouvelle étude de l’Université de Californie à Riverside (UCR) apporte enfin une réponse claire à cette énigme. Et, en réalité, tout se joue dans leurs gènes.

Les champignons survivent et prospèrent après les incendies

Pendant cinq ans, des chercheurs ont prélevé des champignons sur sept sites calcinés par des incendies de forêt, répartis en Californie. Ils ont séquencé l’ADN de ces champignons et ont aussi testé la réaction de certains lorsqu’ils étaient exposés au charbon.

L’autrice correspondante de l’étude est Sydney Glassman, professeure associée de microbiologie et de pathologie végétale à l’UCR.

« Nous savions que certains champignons résistaient à la chaleur, que d’autres pouvaient pousser très vite dans des zones où les concurrents ont été éliminés par le feu, et que d’autres encore pouvaient consommer les nutriments présents dans le charbon », a-t-elle déclaré. « Maintenant, nous connaissons la génétique derrière ces capacités extraordinaires. »

L’équipe a montré que ces champignons dits pyrophiles s’appuient sur trois grandes stratégies génétiques pour tirer parti de l’après-feu.

Les champignons dupliquent des gènes pour manger le charbon

Chez certaines espèces, la clé est la duplication de gènes. On peut y voir une forme de copier-coller biologique : elles produisent des copies supplémentaires de gènes qui fabriquent des enzymes, ces minuscules machines moléculaires capables de dégrader des matières difficiles, comme le charbon.

Aspergillus, la moisissure verte que l’on observe parfois sur le pain, fonctionne ainsi. Comme il se reproduit de façon asexuée, il peut accumuler de nombreuses copies de gènes spécialisés dans la digestion du charbon.

Plus il possède de copies, plus il peut produire d’enzymes. Résultat : il se nourrit de végétaux brûlés, riches en carbone. Le charbon a l’air mort, mais il renferme encore de l’énergie. La plupart des organismes ne savent pas l’exploiter. Ces champignons, si.

Les champignons s’adaptent vite après les incendies

D’autres champignons empruntent une voie différente. Les Basidiomycota, un vaste groupe qui comprend les espèces classiques à champignons « façon Mario Bros », misent sur la reproduction sexuée.

Lors de l’accouplement, leurs gènes sont mélangés et recombinés. Ce brassage génétique peut faire émerger rapidement de nouvelles combinaisons, utiles pour métaboliser le charbon.

La surprise la plus marquante est venue d’un champignon en particulier, Coniochaeta hoffmannii. Il ne s’est pas contenté d’ajuster son propre patrimoine génétique : il semble avoir emprunté des gènes à d’autres. Chez les humains, les gènes se transmettent verticalement, des parents aux enfants. Les bactéries, elles, échangent fréquemment des gènes « de côté ».

« Le transfert horizontal de gènes, c’est comme si vous partagiez des gènes avec votre ami ou votre frère ou sœur », a expliqué Glassman. « C’est pour cela que les bactéries sont si diversifiées. »

Ici, le champignon paraît avoir récupéré, auprès de bactéries, des gènes particulièrement utiles.

« Ce type de partage de gènes entre règnes est incroyablement rare », a précisé Glassman. « Mais cela donne à ce champignon les gènes dont il a besoin pour dégrader les cicatrices laissées par le feu. »

Les transferts de gènes entre grands règnes du vivant restent exceptionnels. Mais lorsqu’ils surviennent, ils peuvent élargir de façon spectaculaire les capacités d’un organisme.

Survivre au feu lui-même

Profiter de l’après-incendie est une chose. Tenir pendant les flammes en est une autre. Certains champignons fabriquent des sclérotes : des structures denses et résistantes à la chaleur, capables de rester en dormance sous terre pendant des décennies. Elles patientent, puis germent lorsque le feu est passé et que les conditions redeviennent favorables.

D’autres se maintiennent plus profondément dans le sol, là où la température demeure plus basse. Une fois la surface refroidie, ils remontent vers une couche riche en nutriments, dans un environnement où la concurrence a été anéantie.

Cela dit, tous les champignons « amateurs de feu » ne sont pas conçus pour attaquer le charbon. Pyronema, par exemple, ne dispose pas d’un arsenal génétique aussi développé pour décomposer le charbon. À la place, il exploite surtout l’espace libéré.

Il produit très rapidement de minuscules champignons orange en forme de coupe, dans des zones où peu d’espèces peuvent rivaliser. Le feu remet les compteurs à zéro. Eux s’engouffrent dans la brèche.

Les champignons pourraient aider à dépolluer

Ces résultats ne se limitent pas à expliquer un phénomène écologique intrigant : ils ouvrent aussi des pistes d’usage.

Sur le plan chimique, le charbon ressemble à de nombreux polluants tenaces laissés par des marées noires, des rejets miniers ou des activités industrielles. Les substances qui se dégradent mal dans l’environnement partagent souvent des caractéristiques avec la matière carbonisée.

Si des champignons savent digérer le charbon, ils pourraient aussi contribuer à la dégradation de certains polluants.

« Il existe de nombreuses manières d’exploiter ces gènes pour nettoyer des marées noires, dégrader des minerais, ou aider à restaurer des paysages brûlés », a déclaré Glassman. « C’est un domaine très récent, avec potentiellement beaucoup d’applications bénéfiques. »

Les scientifiques utilisent déjà certains champignons pour la bioremédiation, c’est-à-dire la dépollution de sites contaminés grâce à des organismes vivants. Savoir précisément quels gènes rendent ces champignons pyrophiles si performants pourrait aider les chercheurs à concevoir de meilleurs outils pour restaurer des terres dégradées.

Champignons, charbon et incendies de forêt

Les bibliothèques regorgent d’ouvrages sur la façon dont les plantes repartent après un incendie. Les champignons, eux, ont suscité bien moins d’attention.

Pourtant, ils comptent énormément dans la reconstruction des écosystèmes. Ils recyclent les nutriments, modifient la chimie des sols et préparent le terrain au retour des plantes.

Après un incendie de forêt, le paysage peut sembler mort. Mais sous la surface, une histoire de survie génétique est déjà en cours. Et nous comprenons désormais beaucoup mieux ses mécanismes.

L’étude complète a été publiée dans la revue Comptes rendus de l’Académie nationale des sciences.