Décomposition des substances organiques complexes azotées et carbonées

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Importance des champignons au sein de l’écosystème

Les mycètes sont importants pour l’humanité tant par leurs effets bénéfiques que nuisibles. Les champignons jouent des rôles importa nts au sein de l’écosystème particulièrement au sein des écosystèmes forestiers.Ce sont des agents de décomposition. Comme certaines bactéries, les mycètes dégradent sle matières organiques complexes de l’environnement en substances organiques simples et en molécules inorganiques. De toute façon, le carbone, l’azote, le phosphore et d’autre s constituants essentiels des organismes vivants, se trouvent libérés et disponibles aussi ourp d’autres organismes. Ils contribuent à la santé, à la croissance et à la stabilité des différents peuplements. Ils sont aussi impliqués dans le flux d’énergie, le cycle de carbone et le transfert d’éléments minéraux (CORRIOL et coll., 2005).
La figure 2 résume l’importance des champignons au sein des écosystèmes. Les saprophytes dégradent les déchets organiques animaux ou végétaux. Les mycorhizes aident les plantes à se nourrir en substances minérales. Les parasites en produisant différents métabolites qui, même s’ils peuvent ravager une récolte entière, assurent le maintien de l’équilibre au sein d’une population.

Mode de reproduction des champignons inférieurs

Les champignons présentent deux modes de reproduction bien distincts : la reproduction sexuée ou parfaite grâce et la reproduction asexuée ou imparfaite. Les deux coexistent le plus souvent chez un même genre.

Reproduction sexuée ou parfaite

Elle implique l’union de noyaux compatibles. Certains espèces fongiques sont autofertilisantes et produisent des gamètes sexuellement compatibles sur le même mycélium. D’autres espèces requièrent un croisement entre des mycéliums différents mais compatibles sexuellement. Selon les espèces, la fusion sexuée peut se faire entre les gamètes haploïdes, des corps porteurs de gamètes appelés gamétanges.
La reproduction sexuée peut également produire desspores. Par exemple, le zygote se transforme parfois en une zygospore, une ascospore ou une basidiospore. 2+, Na +, K+, Cl-

Reproduction asexuée ou imparfaite

Elle réalise de différentes façons :
-Une cellule parentale se divise en deux cellules filles par constriction centrale et formation d’une nouvelle paroi cellulaire,
-Les cellules végétatives bourgeonnent pour produire de nouveaux organismes. Ceci est fréquent chez les levures,
-Le mode le plus commun est la production de spores
Dans la reproduction asexuée, ce sont des cellules spécialisées à fort pouvoir de dissémination qui entrent en jeu. En général, ces pores asexuées sont produites soit intérieurement dans des sporanges, soit extérieurement dans des hyphes plus ou moins spécialisés, les conidiophores.
Ces spores produites par les mycéliums fongiques vont germer en tube germinatif qui s’allonge et peu à peu se ramifie en mycélium. La sporulation dépend de l’âge du champignon et des conditions ambiantes. Elles constituent la forme de résistance des champignons assurant une survie de l’espèce sous des conditions extrêmes du milieu naturel.

Biologie des champignons

Besoins nutritionnels

Outre l’incapacité des champignons à synthétiser des composés carbonés, ils sont également incapables d’absorber par phagocytose des substances solides, à la différence de certains animaux. Ainsi, les champignons absorbent des substances organiques et minérales à l’état dissous (BOUCHET, 1999).
Du point de vue nutrition, les champignons ont besoin :
– d’eau, de sels minéraux tels que phosphates, sulfates…, d’ions Mg , …, d’oligoéléments (Fe, Cu,…) comme tout être viv ant ;
– d’une source de carbone organique apportée le plus souvent par des sucres et des acides organiques ;
– d’une source d’azote dont les nitrates, les sels ammoniacaux, les peptides et certaines molécules azotées comme l’urée.

Mode de vie des champignons

Les champignons étant incapables de synthétiser lesubstances organiques nécessaires à leur croissance contrairement aux plantes vertes, ils doivent absorber des molécules organiques disponibles, élaborées par d’autres êtres vivants. C’est la façon d’exploiter ces matières organiques qui détermine leur mode de vie: le saprophytisme, le parasitisme et la symbiose (DURRIEU, 1993).

Saprophytisme

Les champignons saprophytes vivent généralement surdes débris organiques animaux ou végétaux qui constituent leur principale sourced’éléments nutritifs.
Avec les bactéries, ce sont les plus importants détritivores de la biosphère. Ils font partie des organismes capables d’hydrolyser la lignine et la cellulose, permettant ainsi la dégradation de ces derniers (BOUCHET, 1999).

Parasitisme

Les champignons parasites se nourrissent aux dépensd’un organisme vivant (plantes, animaux ou même des microorganismes) et ils sont les seuls à tirer profit de ce mode d’existence (ROGER, 1945).
Deux sortes de parasites peuvent être distinguées:
– le parasite obligatoire qui ne peut survivre qu’à l’intérieur et ou en présence de l’hôte.
– le parasite facultatif qui est normalement saprophyte et ne s’attaque qu’à des organismes dont les défenses sont affaiblies. Cette attaque peut aller jusqu’à la mort de l’organisme (BOUCHET, 1999).
Le parasitisme se rencontre souvent chez les champignons inférieurs pathogènes.

Symbiose

La symbiose est une association bénéfique entre les champignons inférieurs et l’organisme hôte (DURRIEU, 1993).
Deux grands exemples d’association symbiotique peuvent être distingués chez les champignons:
– les lichens sont des associations de mycètes avec des algues ou des cyanobactéries.
– les mycorhiziens sont des associations entre le système racinaire des plantes vasculaires et lesmycètes.

Ecologie des champignons

Fréquence de répartition des genres fongiques

De nombreux travaux portent sur la détermination de fréquence d’espèces fongiques dans le sol. Ainsi d’après WAKSMAN (1927), les genres les plus fréquents sont:Penicillium, Zygorhyncus, Trichoderma, Fusarium, Mucor, Aspergillus et Rhizopus.

Groupe écologique

Selon WAKSMAN (1916, 1917, 1944) et GARRETT (1950, 1956), les champignons telluriques se divisent en deux grands groupes écologiques : les champignons «Habitants» c’est-à-dire qui ont la capacité de survie illimitée en saprophytes telluriques et les champignons «Envahisseurs» appelés aussi les habitants des racines qui ont la faculté de se développer sur l’hôte végétal et qui disparaissentaprès la mort de l’hôte.

Ligninolyse fongique

La lignine est la partie la plus résistante du tissu végétal. Les mécanismes de dégradation par la microflore tellurique ne sont pas encore bien élucidés. L’attaque se fait surtout en aérobiose et il semble que les champignons soient plus actifs que les bactéries. Ces processus sont étroitement liés à l’élaboration deshumus.

Assimilation d’azote minéral

En présence d’une source d’énergie appropriée, leschampignons assimilent pour leur propre synthèse les composés azotés du sol, et ce,à plus grande échelle que les bactéries et les actinomycètes d’où la compétition avec les végétauxsupérieurs vis-à-vis de l’azote tellurique (HALL et coll., 1908).
L’assimilation fongique de carbone énergétique (glucide ou cellulose) peut atteindre 30 à 40 %, suivant les exigences azotées correspondantes. Ce qui aboutit à une unité d’azote transformée en protéines cellulaires pour 30 unitésde cellulose décomposée (WAKSMAN 1927).

Formation de l’humus

Les champignons sont des agents puissants dans la formation de l’humus. D’ailleurs, JENSEN (1931) a montré la formation des substances similaires à des substances humiques dans des cultures de champignons sur cellulose ou autres composés végétaux dépourvus de lignine.

Classification des champignons

L’ensemble des caractéristiques morphologiques a permis le classement des moisissures. Il s’agit d’un véritable règne comprenant des divisions, elles mêmes subdivisées en classes; les classes englobent des ordres qui rassemblent des familles, une famille peut comprendre un ou plusieurs genres et le genre, à so n tour rassemble une ou plusieurs espèces. Chaque champignon porte un nom qui suit les règles de la nomenclature binomiale (genre et espèce) énoncée au XVIIIsiècle par Carl Von Linné. La classification de KWON CHUNG et coll., (1992) a été modifiée par DE HOOG et coll.(1995),. La figure 5 présente cette classification.

Zevo d’Analavory et de Betafo : ZevoA et ZevoB

Le terme Zevo signifie Zezika Volkanika ou produit volcanique. Les produits provenant de roches volcaniques ont été prélevés nsda les secteurs d’Ambatondramirajay Analavory- Itasy et de Betafo Antsirabe. La figure 7 montre la répartition des zones volcaniques à Madagascar et la photo 1 les stations de prélèvements. Ainsi les débris de roches ont été broyés à l’aide d’un broyeur électrique puis tamisés afin d’obtenir 3 types de granulométrie: 0,2; 0,5; 2. Ce traitement a été effectué au laboratoire du Centre National de Recherches Industrielles et Technologiques (CNRIT). Le produit obtenu après ces différents traitements est dénommé Zevo ou Zezika Volkanika. Les tableaux III et IV présentent la composition minéralogique des produits volcaniques respectivement d’Analavory Zevo A et d’Antsirabe Zevo B.

Méthodes de culture du maïs

Les sols sont répartis dans des pots en plastique de 15 litres et les fertilisants sont ajoutés à raison de 100g pour chaque traitement.
Pour le témoin, aucun traitement n’a été appliquéuxa sols.
Les graines de maïs germées sont repiquées dans lespots et placées sous serre selon les conditions suivantes: 25°C le jour, 15°C la nui t et 10h environ de photopériode (DUPONNOIS et coll., 2002).
Chaque traitement est effectué avec dix répétitions et arrosé tous les trois jours avec de l’eau du robinet.

Dénombrement et identification des mycètes dansles différents traitements

Echantillonnage

A l’aide de spatule stérile, 1 à 3 prélèvements desol ont été effectués par pied de maïs et par traitement. Les prélèvements ont été réalisétous les 14 jours.

Préparation de la solution mère des échantillons du sol

Pour le dénombrement des champignons, 225 ml d’eau physiologique stérile sont ajoutés à 22,5g d’échantillon de sol. Le tout est omogénéiséh à l’aide d’un agitateur magnétique pendant 30 minutes, c’est la suspension mère (photo 2). Ensuite, une série de dilution au 1/10 a été effectuée à partir de la solution mère de l’échantillon de sol. La méthode de MARCELOU KINTI et Coll., (1969) a été suivie. Tous les échantillons de sol ont été traités de la même façon. T T+ZevoA T+ZevoB T+ZevoA+C T+ZevoB+C T+C

Préparation des milieux de culture pour les champignons

Dans cette étude, le milieu Sabouraud a été utilisépour l’isolement et la culture des levures et moisissures. Le pH est ajusté si c’est nécessaire suivant les cas. Ces milieux sont utilisés soit liquide soit solide par ajout d’agar(photo 3). (annexe)

Stérilisation

La stérilisation des milieux est réalisée dans unutoclave à 121°C pendant 20 minutes.
Les verreries sont stérilisées à 180 °C dans une étuve universelle pendant 30 minutes.
Il est noté que toutes manipulations microbiologiques sont effectuées dans des conditions stériles c’est-à-dire autour d’une flamme d’un bec Bunsen.

Ensemencement

A l’aide d’une micropipette stérile, un millilitre d’inoculum de chacune de deux dilutions successives aux 1/10 et 1/100 est transféré en double dans des boites de Pétri stériles.
L’ensemencent est réalisé en profondeur (dans la masse)

Coulage du milieu

Environ 15 ml de milieu Sabouraud maintenu, en surfusion (47°C±2°C) a été coulé dans chaque boite de Pétri. Ensuite l’inoculum est mélangé soigneusement au milieu en décrivant des cercles et des mouvements de va et vient et le mélange est laissé se solidifier en posant les boites de Pétri sur la paillasse.

Incubation et lecture

Les boites ont été incubées pendant 5 jours à 25°Cet les colonies ont été observées e dénombrées au bout du 3è, 4è et 5è jour. Cette double ou triple numération est indispensable car les moisissures se développent rapidement et ils risquent d’envahir le milieu ce qui rend difficile le comptage des colonies. Le nombre de colonies est noté. Leur aspect est varié: les levures présentent des coloonies lenticuaires, rondes et généralemennt blanches dans la profondeur de la gélose; pour les moisissures, les colonies sont filamenteuses, duveteuses à la surface.

Dénombrement et identification des moisissure

Après incubation, les champignons ont été démbrés puis identifiés

Méthode de calcule

Les unités Formantt Colonie (UFC) sont comptées. Le comptage se fait macroscopiquement. En tenaant compte des caractéristiques des colo nies sur un milieu approprié, seules les boites a yant 30 à 300 UFC sont retenues. Les résuultats sont obtenus à l’aide de l’équation généralee suiva (DOMMERGUE et coll., 1970) : UFC/g =0.

Identifiication

Selon MOREAU (19888), l’identification des moisissures repose essentiellement sur l’observation des caractères m orphologiques révélés par un examen microscopiqu

Purification des souches

Avant toute identification, une étape primordiale doit être effectuéée, la purification de souches. Elle a pour but de débarrasser les souches non axéniques de leurs contaminants. Cette étape consiste à faire des repiquages successifs des microorganissmes isolés sur les mêmes milieux d’isolement mais sans antibiotique jusqu’à l’obtention d’unne souche pure par boîte.

Repiquage des souches

Le repiquage est l’opération qui consiste à transférer aseptiquement un organisme sur un milieu stérile pour l’isoler ou le maintenir en culture pure.
Il suffit de prélever avec une anse stérile quelques spores ou un fragment mycélien à la marge du thalle, ou un morceau de gélose sur lequel pousse le mycélium et de transférer l’inoculum sur un milieu neuf, puis incubé à 25°C.
Pour obtenir un développement typique du champignon, l’inoculation doit être réalisée en un seul point et non en stries comme en bactériologie, en déposant la bouture soit sur la pente d’un milieu en tube, soit au centre d’un mili eu en boite de Pétri.

Induction de la sporulation

L’induction de la sporulation est essentielle pour permettre leur identification morphologique. Il existe plusieurs procédés pour induire la sporulation des champignons. Les plus fréquemment utilisés sont la culture des souches à identifier sur différents milieux de cultures solides comme Potatoes Dextrose Agar (PDA), Malt Extract Agar (MEA) et l’exposition permanente des boîtes de culture sous la lumière UV à la longueur d’onde de 366nm jusqu’à ce que la souche sporule. La sporulat ion est meilleure sur des milieux pauvres en éléments nutritifs tels que Water Agar (WA), Oatmeal Agar (OA), Cormeal Agar (CA).

Etude macroscopique

La description de la morphologie des mycètes peut apporter une première appréciation de la position taxonomique du champignon isolé.
L’aspect des colonies présente un critère d’identification. Les champignons filamenteux forment des colonies duveteuses, laineuses cotonneuses, velouteuses, poudreuses ou granuleuses; parfois certaines colonies peuvent avoir une apparence glabre c’est à dire absence ou présence faible du mycélium aérien.
Le relief des colonies peut être plat ou plissé. aLconsistance des colonies peut être variable: molle, friable, élastique ou dure.
La taille des colonies varie en fonction des genres: petites colonies, colonies étendues, et colonies envahissantes.

Table des matières

TABLE DES ILLUSTRATIONS
Liste des figures
Liste des photos
Liste des tableaux
INTRODUCTION GENERALE
PREMIERE PARTIE : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I. Le mycète
II. Structure
III. Place des champignons au sein des êtres vivants
IV. Importance des champignons au sein de l’écosystème
V. Mode de reproduction des champignons inférieurs
V.1. Reproduction sexuée ou .parfaite
V.2. Reproduction asexuée ou imparfaite
VI. Biologie des champignons
VI.1. Besoins nutritionnels
VI.2. Mode de vie des champignons
VI.2.1. Saprophytisme
VI.2.2.Parasitisme
VI.2.3. Symbiose
VII. Ecologie des champignons
VII.1. Fréquence de répartition des genres fongiques
VII.2. Groupe écologique
VII.3. Influence des facteurs ambiants sur la répartition fongique
VII.3.1. Influence de l’aération et de la profondeur
VII.3.2. Influence du pH
VII.3.3. Influence de l’humidité, température et saison
VII.3.4. Influence du climat et du type de sol
VII.3.5. Influence de la fumure et de traitements divers
VIII. Rôle des champignons dans le sol
VIII.1. Effet sur la structure du sol
VIII.2. Décomposition des substances organiques complexes azotées et carbonées
VIII.2.1. Cellulolyse fongique
VIII.2.2. Ligninolyse fongique
VIII.2.3. Assimilation d’azote minéral
VIII.2.4. Formation de l’humus
IX. Classification des champignons
IX.1. Selon la morphologie du thalle
IX.1.1. Les Septomycètes
X.1.2. Les Siphomycètes
IX.2. Selon la structure des cellules
IX.2.1 Terminologie des divisions
IX.2.2. Classifications
IX.2.2.1. Les Gymnomycota
IX.2.2.2. Les Mastigomycota
IX.2.2.3. Les Amastigomycota
IX.3. Selon la taille des carpophores
IX.3.1. Les Macromycètes
IX.3.2. Les Micromycètes
DEUXIEME PARTIE : MATERIELS ET METHODES
I. Matériel végétal
II. Le sol et les fertilisants
II.1. Le sol témoin : T
II.2. Fertilisants
II.2.1. Zevo d’Analavory et de Betafo : ZevoA et ZevoB
II.2.2. Compost : C
II.2.3. Zevo mélangé avec le compost : Zevo+C
III. Méthodes
III.1. Test de germination des graines
III.2. Cultures
III.2.1. Préparation des sols de culture
III.2.2. Méthodes de culture du maïs
IV. Dénombrement et identification des mycètes dans les différents traitements
IV.1. Echantillonnage
IV.2. Préparation de la solution mère des échantillons du sol
IV.3. Préparation des milieux de culture pour les champignons
IV.3.1. Stérilisation
IV.3.2. Ensemencement
IV.3.3. Coulage du milieu
IV.3.4. Incubation et lecture
IV.4. Dénombrement et identification des moisissures
IV.4.1. Méthode de calcul
IV.4.2. Identification
IV.4.2.1. Purification des souches
IV.4.2.2. Repiquage des souches
IV.4.2.3. Induction de la sporulation
IV.4.2.4. Etude macroscopique
IV.4.2.5. Etude microscopique
IV.5. Conservation de souches
IV.5.1 Conservation sous eau et sous huile des champignons
IV.5.2. Conservation par lyophilisation
V-Mesure des plants de maïs cultivés sur les sols témoins et les sols traités
TROISIEME PARTIE : RESULTATS ET DISCUSSION
I. Numération des souches de mycètes
I.1. Evolution de la population fongique dans le sol témoin et les sols traités par les produits volcaniques et compost
I.1.1. Evolution de la population fongique dans le sol témoin :
T et les sols traités : T+ ZevoA et T+ZevoA+ C
I.1.2. Evolution de la population fongique dans le sol témoin:
T et les sols traités : T+ ZevoB et T + ZevoB + C
I.1.3. Evolution de la population fongique dans le sol témoin : T et les sols traités : T + C
I.2. Récapitulation
I.3. Variation du pH des six échantillons à chaque prélèvement
I.4. Interprétation
I.5. Conclusion partielle
II. Isolement et identification partielle des moisissures telluriques
II.1. Caractères macroscopiques des souches isolées
II.2. Observation macroscopique des treize souches
II.3.Caractères microscopiques des souches isolées
II.4. Observation microscopique des treize souches
II.5.Interprétation
II.6. Conclusion partielle
III. Evolution de la croissance des plants de maïs cultivés sur sols traités
IV. Discussions
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES

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