Les champignons forestiers ajustent leurs signaux électriques dans un réseau au Japon du Nord

Des chercheurs ont montré que des champignons forestiers modifient activement la circulation des signaux électriques au sein de leur réseau, en fonction de la manière dont une perturbation se propage dans leur environnement.

Ce comportement indique que le réseau ne réagit pas de façon homogène : il ajuste plutôt ses échanges selon ce que les champignons voisins perçoivent déjà.

Signaux sous la litière de feuilles

Dans une parcelle de chênaie d’environ 4,9 × 4,9 mètres dans le nord du Japon, 37 chapeaux de champignons ont émis des pulsations d’activité électrique changeante au sein d’un même réseau.

En suivant ces pulsations, Yu Fukasawa, à l’université de Tohoku, a mis en évidence que les signaux se transmettaient d’un champignon à l’autre, au lieu de rester cantonnés à chaque chapeau.

Cette propagation franchissait à la fois les frontières entre espèces et entre clones, tandis que l’intensité du signal diminuait avec la distance.

L’ensemble des motifs observés suggère un système souple, dépendant des conditions locales, ce qui aide à comprendre pourquoi des perturbations différentes modifient le réseau de manière distincte.

Le rôle de l’urine

Ces champignons sont des champignons ectomycorhiziens : ils échangent des nutriments du sol contre des sucres fournis par les arbres, une relation indispensable à de nombreuses forêts.

Certaines espèces de champignons du genre Hebeloma prospèrent aussi après des perturbations riches en azote ; l’urine a donc offert à l’équipe un signal chimique concret à tester.

Dans le sol, des microbes transforment l’urée - un composé riche en azote présent dans l’urine - en ammoniaque, ce qui contribue à créer des conditions favorables aux champignons dits « à ammoniaque ».

L’urine constituait ainsi un déclencheur pertinent, même si les nouvelles données de terrain ont montré, globalement, peu d’augmentation de la force des signaux.

Suivre les pulsations

Sous les chapeaux, le mycélium invisible - un réseau ramifié de filaments fongiques - reliait entre eux les champignons que l’équipe pouvait mesurer.

Des électrodes ont enregistré des variations de tension chaque seconde, ce qui a permis aux chercheurs de comparer l’activité d’un champignon à celle d’un autre au fil du temps.

Comme les signaux montaient et descendaient selon des séquences, l’équipe a pu estimer les zones où l’information avait le plus de chances de circuler.

Cette méthode ne permet toujours pas d’affirmer ce que chaque pulsation signifie sur le plan biologique ; c’est précisément pourquoi l’organisation des motifs compte davantage que leur simple caractère inédit.

Des signaux qui franchissent des frontières

Les champignons proches échangeaient des signaux plus puissants que ceux séparés par une plus grande distance, même lorsque plusieurs chapeaux appartenaient au même clone.

La proximité génétique jouait également un rôle : des champignons étroitement apparentés partageaient davantage de signal que des parents plus éloignés au sein de la même zone.

Cependant, la connexion ne s’arrêtait pas aux limites clonales, ce qui implique que le système électrique traverse des lignes que les biologistes considèrent souvent comme des séparations.

Ce résultat évoque plutôt des groupes fongiques interconnectés qui ne partagent qu’une partie du signal, et non des champignons isolés agissant chacun de leur côté.

Une réaction commune à des conditions changeantes

Quand l’équipe a arrosé la base d’un seul champignon, la circulation des signaux à travers la parcelle s’est intensifiée.

Une perturbation locale n’a touché qu’une portion du réseau, ce qui a contraint les signaux à se diffuser via d’autres champignons connectés.

Parce qu’un seul endroit avait changé, la réponse électrique s’est propagée au lieu de se diluer en un bruit de fond uniforme.

Cette hausse suggère que les pulsations pourraient aider les champignons à coordonner une réaction partagée face à des conditions inégales au niveau du sol.

Quand la signalisation devient un gaspillage d’énergie

Une fois que l’eau a atteint l’ensemble des 37 champignons, la circulation des signaux dans le réseau a diminué au lieu d’augmenter.

« It’s fascinating to think about why the mushrooms communicate the way they do », a déclaré Fukasawa.

Il a expliqué qu’en arrosant tous les champignons, on supprimait probablement le besoin de signaler, puisque tout le réseau faisait déjà l’expérience de la même condition, ce qui rend compte de la baisse du flux d’information.

Cette interprétation rejoint une idée simple : dès lors que chaque chapeau connecté perçoit le même changement, communiquer davantage peut représenter une dépense d’énergie inutile.

Le mystère de la communication des champignons

Personne ne sait encore quelle action ces pulsations déclenchent à l’intérieur du champignon, et cette incertitude fait partie du constat.

La signalisation électrique - le déplacement de charges variables à travers des tissus vivants - fournit aux scientifiques une manière d’envisager ces pulsations.

Une synthèse récente soutient que les champignons produisent presque certainement de véritables événements électriques, même si leur signification reste difficile à établir.

Le résultat de terrain obtenu par Fukasawa est important, car il relie ces événements à des changements de conditions externes, plutôt qu’à un simple bruit interne aléatoire.

Des implications au-delà d’un seul réseau

Comme ces champignons vivent sur les racines des arbres, tout échange rapide d’information pourrait influencer le moment où ils se nourrissent, croissent ou fructifient.

Le troc de nutriments dans ces partenariats repose sur des décisions locales constantes concernant la circulation de l’eau, de l’azote et du carbone.

Un signal qui se déplace avant les nutriments pourrait permettre au réseau de préparer d’autres ramifications à un changement imminent.

Même si cette idée n’est pas démontrée ici, elle donne à la découverte un enjeu écologique qui dépasse largement une unique zone de champignons.

Limites et pistes pour de futures recherches

Les expériences de terrain reflètent les conditions réelles de la forêt, mais elles laissent aussi une place aux effets de la météo, de la chimie des sols et de racines non observées.

Seules deux espèces de Hebeloma étaient présentes sur cette parcelle ; pour généraliser aux champignons, il faudra donc étudier davantage d’espèces et d’autres sites.

L’urine a également provoqué moins de modifications que l’eau, ce qui fait de la réponse à l’arrosage le résultat le plus robuste.

Ce qui se dessine ici, c’est un champignon qui ajuste la circulation de ses signaux selon l’échelle, la distance et le contexte - et non selon une règle unique et fixe.

De futurs travaux pourront vérifier si ces pulsations modifient les échanges de nutriments, la croissance ou la défense, et déterminer si d’autres champignons forestiers obéissent à des principes similaires.