Le rôle des archées dans la santé des sols

Que sont les archées ? Que font-ils pour améliorer la santé de mon sol? Voici un indice : ce sont des organismes unicellulaires qui recyclent les nutriments du sol, entre autres fonctions. Regardons le monde microscopique étonnant du phylum des archées.

Pendant longtemps, les scientifiques ont pensé que les archées étaient des bactéries qui ne vivaient que dans des environnements extrêmes.

Vraiment extrême; bouches hydrothermales, sources chaudes, pergélisol, environnements hautement salins, acides ou anaérobies.  

Mais en 1977, Carl Woese, un microbiologiste américain, a découvert que les archées ont de nombreuses différences avec les bactéries et se trouvent dans tous les environnements, y compris vos champs ou votre verger. Ils sont si différents qu'ils ont leur propre branche de l'arbre de vie phylogénétique. (1) 

Les archées sont les 3rd micro-organisme le plus abondant au monde et les scientifiques découvrent encore de nouvelles espèces. Elles sont micro-organismes dans votre sol, les entrailles des mammifères (y compris nous, les humains) et dans les environnements les plus extrêmes sur terre. Il s'agit d'un domaine d'études en pleine expansion. Mais qu'est-ce que tout cela a à voir avec la productivité de votre sol ? Une bonne question, mais avant de pouvoir répondre, nous devons nous mettre d'accord sur les caractéristiques qui définissent un sol sain.

Comment définir un sol sain ?

Le sol, tel que défini par l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture

« ... est la capacité du sol à fonctionner comme un système vivant, avec des limites d'écosystème et d'utilisation des terres, à soutenir la productivité végétale et animale, à maintenir ou à améliorer la qualité de l'eau et de l'air et à promouvoir la santé des plantes et des animaux. Des sols sains maintiennent une communauté diversifiée d'organismes du sol qui aident à contrôler les maladies des plantes, les insectes et les mauvaises herbes nuisibles, forment une association symbiotique bénéfique avec les racines des plantes, recyclent les éléments nutritifs essentiels des plantes, améliorent la structure du sol avec des répercussions positives sur l'eau du sol et la capacité de rétention des éléments nutritifs, et finalement améliorer la production agricole » (FAO 2008).

Cette définition peut être vécue par vous lorsque vous marchez à l'extérieur et que vous voyez de nombreuses couleurs de vert différentes provenant de plusieurs espèces d'arbres, d'arbustes et de plantes. Quand vous entendez le bourdonnement de nombreux insectes, le gazouillis des oiseaux. Quand vous sentez l'air après une pluie, le parfum des arbustes sauvages. Lorsque vous entrez dans votre champ avec une pelle, creusez de la terre et sentez-la, sentez-la, goûtez-la et voyez les vers de terre et autres arthropodes visibles à l'œil nu. Il y a de bonnes chances que vous ayez un sol sain s'il sent bon, se sent, a bon goût et a l'air bien.

Un sol sain contient des milliards de micro-organismes et est riche en matière organique. C'est un écosystème étonnant qui réagit aux événements météorologiques, aux saisons et même aux cultures particulières que nous plantons. Si nous le traitons bien en ne labourant pas ou en n'appliquant pas de produits synthétiques, il répond en nous donnant des récoltes abondantes, de belles forêts et une myriade d'organismes, microscopiques et visibles à l'œil nu. Certains de ces micro-organismes sont des archées, des micro-organismes unicellulaires très utiles pour la santé du sol.

Comment les archées profitent-elles à votre sol?

La famille des archées a des membres qui peuvent vivre dans n'importe quel environnement et peuvent utiliser de nombreuses sources d'énergie organiques et inorganiques différentes. Les scientifiques estiment que jusqu'à 10 % des micro-organismes des sols tempérés sont des archées(2). La partie de votre champ qui retient l'eau plus longtemps en été devient inhospitalière pour les micro-organismes aérobies, de sorte que les archées anaérobies se déplacent et recyclent les nutriments. La rhizosphère autour des racines de vos plantes peut devenir anaérobie lorsque le biote du sol consomme de l'oxygène plus rapidement qu'il ne peut être recyclé. Cela peut être dû à une humidité localement élevée ou surtout dans les sols argileux, au compactage. Archaea à nouveau à la rescousse !

Les archées sont également dans vos champs pendant la chaleur de l'été. Les espèces d'archaea peuvent vivre dans des conditions aérobies ou anaérobies. Leur polyvalence est un atout pour la santé de votre sol.

« Les archées améliorent la santé des plantes en favorisant la croissance, y compris la résistance, et en augmentant la tolérance au stress abiotique. Le cycle des nutriments (N, C, P et S) et la production de sidérophores par les archées pourraient fournir des nutriments qui soutiennent et favorisent la croissance des plantes.

« Les composés organiques volatils (COV) non encore identifiés des archées déclenchent la croissance des plantes et induisent une résistance systémique… Les signatures fonctionnelles de la résistance au stress oxydatif et de la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) suggèrent que les archées pourraient protéger les plantes dans des conditions de stress abiotique. » (2)

Cela signifie que les archées pourraient être très bénéfiques pour maintenir, voire augmenter, la productivité de votre ferme. Archaea travaille sur plusieurs fronts en même temps.

Les archées utilisent plusieurs sources d'énergie pour la santé des sols

Les archées se sont adaptées à presque tous les extrêmes de la planète et apportent cette adaptabilité à vos champs. Certaines archées, les photoautotrophes, utilisent la lumière du soleil comme source d'énergie et le dioxyde de carbone comme source de carbone. Leur processus énergétique n'est pas photosynthétique, ils ne créent donc pas d'oxygène à partir du processus. D'autres archées utilisent des produits chimiques inorganiques (tels que le soufre ou l'ammoniac) comme source d'énergie et sont appelées chimiotrophes. Certaines archées fixent même le carbone à partir de sources inorganiques. Les autotrophes utilisent le CO2 de l'atmosphère comme source d'énergie, fixant efficacement le carbone dans le sol. L'adaptabilité des archées pourrait s'avérer précieuse à l'avenir.

Les bactéries aiment un environnement chaud, humide, riche en protéines, au pH neutre ou légèrement acide. Il existe quelques exceptions, mais les nombreuses espèces différentes d'archées peuvent gérer presque n'importe quel environnement. Si vous avez un sol salin ou sodique, les archées peuvent vous aider à le ramener à la santé. Au fur et à mesure que votre sol change, les espèces de micro-organismes changent également. La santé du sol dépend d'un équilibre entre les micro-organismes, y compris les bactéries et les archées.

Les Archaea sont des recycleurs de nutriments efficaces pour la santé de vos plantes et de votre sol

Les plantes et le sol reçoivent les nutriments sous les formes les plus bénéfiques pour une santé optimale. Les archées fonctionnent souvent en tandem avec des bactéries pour décomposer les nutriments du sol en formes disponibles pour les plantes. La plupart des cycles nutritifs des archées se produisent dans la rhizosphère des plantes. Les archées forment des relations avec d'autres micro-organismes et sont mutualistes, augmentant l'efficacité de l'ensemble.

Azote est crucial pour la croissance des plantes. La majeure partie de l'azote du sol est sous forme d'ammonium et de nitrate, et non sous les formes disponibles pour les plantes. Les archées oxydent l'ammoniac en nitrite qui est ensuite oxydé par les bactéries en nitrate pour l'absorption par les plantes. Parce que ce processus se produit principalement dans la rhizosphère de la plante, les nutriments peuvent être facilement absorbés par la racine de la plante.  

Phosphore est un autre élément important pour la santé des plantes. Les archées et les plantes peuvent solubiliser l'orthophosphate du P organique, mais les archées se sont avérées plus efficaces dans le processus. Cela signifie que le phosphore de votre sol se retrouve dans vos plantes sans que vos plantes n'aient à utiliser une partie de leur énergie pour la métabolisation. Cela laisse à vos plantes plus d'énergie et des niveaux de P corrects, pour plus de croissance.

Soufre existe dans tous les sols principalement sous forme d'esters sulfatés et de sulfonates. Ceux-ci ne sont pas solubles dans les plantes et doivent être métabolisés par les organismes du sol avant d'être biodisponibles. Les archées qui utilisent le soufre comme source d'énergie réduisent les sulfates du sol en sulfures par le biais d'enzymes, gagnant de l'énergie et rendant le soufre disponible pour vos plantes.

Carbone le vélo est crucial non seulement pour vos plantes mais pour notre planète. Un sol sain doit contenir du carbone, à la fois pour la séquestration et une forte croissance des plantes. Les archées aérobies et les bactéries agissent comme des décomposeurs de la matière organique qui reste dans et sur vos champs et recyclent le carbone dans le sol et vos cultures. 

Les zones anaérobies telles que les marécages et les zones humides sont habitées par un groupe d'archées appelées méthanogènes. Ils recyclent le carbone et génèrent du méthane. Une partie du méthane est utilisée par les bactéries anaérobies et une partie contribue aux émissions de méthane dans l'atmosphère. Ceci est inévitable dans une situation de zone humide mais peut être évité dans vos champs. Vous pouvez repousser cet endroit humide de votre champ, qui deviendra anaérobie et improductif, en plantant des cultures de couverture et en évitant le compactage.

Santé des sols et stress biotiques et abiotiques des plantes

Les archées se sont avérées bénéfiques pour aider les plantes à éviter le stress biotique et abiotique. Leur adaptabilité aux extrêmes a conduit les chercheurs à examiner comment les archées peuvent améliorer les réponses des plantes aux stress.(3)

Vos cultures sont-elles stressées par des micro-organismes pathogènes, des insectes et des mauvaises herbes en compétition pour l'eau et les nutriments ? C'est le stress biotique et avant de sortir les synthétiques, réfléchissez à la façon dont les plantes dans les zones non cultivées ont survécu pendant des éons.

Au fil du temps, les plantes ont développé des mécanismes de défense élaborés contre les agents pathogènes et les insectes. Les archées sont étudiées comme bénéfiques pour déclencher une résistance systémique induite (ISR) chez les plantes contre les agents pathogènes. L'analyse des gènes des espèces d'archées montre la production de terpènes et de bactériocines, qui découragent l'alimentation des herbivores et la colonisation microbienne. Ces substances produites par les archées sont ensuite dans le sol et éventuellement absorbées par la plante. Une belle association de microbe et de plante pour éviter une mort certaine des plantes.

Les stress abiotiques sont de plus en plus fréquents. Des facteurs environnementaux tels que la sécheresse, la chaleur, les inondations et d'autres phénomènes météorologiques extrêmes rendent l'agriculture plus difficile. Des conditions environnementales défavorables affectent et limitent la productivité des cultures dans le monde entier, pas seulement sur votre ferme. Des décennies d'agriculture conventionnelle ont apporté des conditions de sol néfastes telles que la salinité, la toxicité des métaux et le stress oxydatif. Des études ont montré que les archées peuvent aider les cultures à surmonter les stress abiotiques.(4) Certains des premiers endroits où les archées ont été découvertes étaient très salés, chauds ou sulfuriques. Peut-être que le fait que les archées se trouvent dans les endroits les plus inhospitaliers profitera à vos champs car ils subissent des stress abiotiques.

Archaea peut être un excellent allié dans votre système de culture. Ce micro-organisme commence tout juste à être étudié et les avantages complets pour vous sont encore inconnus. Avec l'évolution des conditions climatiques, l'agriculture deviendra moins rentable si vous n'êtes pas au courant des recherches sur les archées, la santé des plantes et la santé des sols.

« Les archées sont connues comme des « artistes de la nourriture et de la survie » et pour leur capacité à s'adapter au stress énergétique chronique», selon Julian Taffner.(5) Cette caractéristique serait-elle précieuse pour la rentabilité de votre ferme à l'avenir ? Ou même au présent ? Pour plus d'informations sur la santé des sols, abonnez-vous à notre newsletter.

 

 

Références:

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Phylogenetic_tree
  2. org
  3. Jihye Jung et al, Archaea, petits auxiliaires des plantes terrestres, Comput and Struct Biotech Journal 18 (2020) 2494-2500
  4. Wang et al, Caractérisation des amas de gènes de biosynthèse des métabolites secondaires chez les archées. Comput Biol Chem, 78 (2019), pp165-169
  5. Taffner, J et al, Quel est le rôle des archées chez les plantes? Nouveaux aperçus de la végétation des tourbières alpines, mSphere 3 3 10.1128/mSphere.00122-18
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