Des dizaines de milliers d’organismes, des champignons aux moisissures en passant par les levures, relèvent des champignons. Autrefois considérés comme de simples plantes, les champignons ont émergé comme leur propre royaume taxonomique. Les différentes espèces de champignons sont diverses, avec de nombreuses propriétés uniques : certaines inoffensives, d’autres utiles et d’autres encore nuisibles.
Classification des champignons
Il a fallu des décennies, au fur et à mesure que la technologie s’améliorait et que les connaissances scientifiques évoluaient, pour classer de manière appropriée cette myriade d’organismes.
Pas plus tard que dans les années 1960, les champignons étaient considérés comme des plantes. En fait, à cette époque, tous les organismes étaient classés en seulement deux groupes ou royaumes : les plantes et les animaux. Dans un article publié en 1969 dans la revue Science, l’écologiste Robert Whittaker a expliqué le fondement de ce système à deux royaumes. Pendant de nombreuses décennies, les seules créatures vivantes que les humains observaient autour d’eux étaient soit les plantes « enracinées » qui produisaient leur propre nourriture, soit les animaux mobiles qui cherchaient leur nourriture. Ainsi, la mobilité et la méthode d’obtention de nourriture sont devenues les critères d’un système de classification. « Les animaux se déplaçaient et les plantes ne le faisaient pas, et c’est ainsi que les champignons se sont retrouvés coincés avec les plantes », explique Tom Volk, professeur de botanique à l’université du Wisconsin-La Crosse.
Cependant, contrairement aux plantes, les champignons ne contiennent pas le pigment vert chlorophylle et sont donc incapables de photosynthèse. C’est-à-dire qu’ils ne peuvent pas générer leur propre nourriture – les glucides – en utilisant l’énergie de la lumière. Cela les rapproche des animaux en termes d’habitudes alimentaires. Les champignons ont besoin d’absorber la nutrition à partir de substances organiques : des composés qui contiennent du carbone, comme les glucides, les graisses ou les protéines.
Sur la base de ces propriétés et d’autres, Whittaker a proposé en 1969 que les champignons deviennent un royaume distinct dans le cadre d’un nouveau système de classification à cinq royaumes. La classification proposée comprenait un vaste éventail d’espèces. Parmi elles, les champignons, les levures, les moisissures, les moisissures baveuses, les moisissures aqueuses, les boules puantes et les moisissures.
Depuis lors, le système de classification et le règne fongique ont été affinés. Par exemple, les moisissures gluantes et les moisissures aquatiques ont été transférées dans un autre royaume. Aujourd’hui, les membres du royaume Fungi sont également connus comme les « vrais champignons ».
Caractéristiques des « vrais champignons »
Selon « Van Nostrand’s Scientific Encyclopedia, Vol 1, 10th Ed. » (Wiley, 2008), les nombreuses espèces de champignons ont « des habitudes et des caractéristiques très diverses », et les généralisations peuvent être difficiles. Néanmoins, il existe quelques aspects clés communs à tous les membres du règne fongique.
Cellules : Les champignons sont des eucaryotes, tout comme les plantes et les animaux. Cela signifie qu’ils possèdent une cellule bien organisée, caractéristique de tous les eucaryotes. Leur ADN est encapsulé dans une structure centrale appelée le noyau (certaines cellules peuvent avoir plusieurs noyaux, selon « Van Nostrand »). Elles possèdent également une machinerie cellulaire spécialisée, appelée organite, qui exécute diverses fonctions dédiées, comme la production d’énergie et le transport des protéines.
Les cellules fongiques sont enveloppées de deux couches : une membrane cellulaire interne et une paroi cellulaire externe. Ces deux couches ont plus de points communs avec les animaux qu’avec les plantes.
Comme les membranes des cellules animales, celles des champignons sont constituées de protéines et de molécules grasses appelées lipides. En outre, les membranes des cellules animales contiennent des quantités variables de cholestérol. De même, les membranes fongiques contiennent un stéroïde unique appelé ergostérol, selon Volk.
Les parois cellulaires végétales sont constituées de cellulose, tandis que les parois cellulaires fongiques comportent de la chitine, une substance nettement non végétale. En fait, les exosquelettes, ou la carapace externe dure de divers arthropodes (insectes, et crustacés comme les crabes et les homards) sont faits de chitine.
Structure : Les champignons peuvent être constitués d’une seule cellule comme dans le cas des levures, ou de plusieurs cellules, comme dans le cas des champignons.
Le corps des champignons multicellulaires est constitué de cellules qui se regroupent en rangées qui ressemblent aux branches des arbres. Chaque structure individuelle ramifiée est appelée un hypha (pluriel : hyphes). Le plus souvent, les cellules individuelles des hyphes sont situées les unes à côté des autres en une ligne continue (hyphes cœnocytaires), mais elles peuvent parfois être séparées en compartiments par une paroi transversale (hyphes septés). Plusieurs hyphes s’engrènent pour former le mycélium, qui constitue le corps fongique, selon « Van Nostrand ».
« Les champignons sont les rois de la surface », a déclaré Volk à LiveScience, expliquant que les hyphes étendent leur surface afin d’absorber de la nourriture, de faciliter la digestion et aussi de se reproduire.
Nutrition : Comme mentionné précédemment, les champignons ne pouvant pas réaliser la photosynthèse, ils doivent absorber des nutriments à partir de diverses substances organiques autour d’eux. Cela fait d’eux des hétérotrophes, ce qui se traduit littéralement par » une autre alimentation « , selon Volk.
Les animaux sont également hétérotrophes et doivent chercher leur nourriture. Mais dans leur cas, la digestion a lieu à l’intérieur du corps. « Les champignons sont différents », a déclaré Volk à LiveScience. « Ils trouvent leur nourriture, ils déversent leurs enzymes sur la nourriture, et la digestion a lieu à l’extérieur de leur corps. » Ces enzymes digestives spécialisées sont connues sous le nom d’exoenzymes, et sont sécrétées par les extrémités des hyphes en croissance sur leur environnement, indique Volk dans l' »Encyclopedia of Biodiversity, 2nd Ed. » (Academic Press, 2013). Ces enzymes sont la principale raison pour laquelle les champignons sont capables de prospérer dans divers environnements, des surfaces boisées à l’intérieur de notre corps.
Suite à l’activité des exoenzymes, les grosses molécules alimentaires sont décomposées en plus petites, qui sont amenées dans les hyphes. La respiration cellulaire a alors lieu à l’intérieur des cellules fongiques. C’est-à-dire que les molécules organiques telles que les glucides et les acides gras sont décomposées pour générer de l’énergie sous forme d’ATP.
Les champignons ont plusieurs sources de nourriture. Les champignons qui se nourrissent d’organismes morts – et aident à la décomposition – sont appelés saprophytes. Si un champignon tire sa subsistance d’un hôte vivant sans lui nuire, on l’appelle alors un symbiote ou un mutualiste. Les lichens – champignons et algues réunis – sont un exemple de relation mutualiste. Si un champignon se nourrit d’un hôte vivant en lui faisant du mal, alors il s’agit d’un parasite, selon l' »Encyclopédie de la biodiversité ».
Reproduction : Les différents champignons sont capables de se reproduire de manière asexuée ou sexuée. Les deux processus peuvent générer des spores. Il s’agit de cellules spéciales qui, lorsqu’elles sont libérées dans un environnement approprié, peuvent donner naissance à un nouveau corps fongique. Les spores peuvent être transportées vers de nouveaux environnements par l’air ou l’eau, selon l’université d’État de l’Utah.
La reproduction asexuée se fait par mitose, lorsqu’une cellule fongique se divise et produit des copies génétiques identiques d’elle-même. Chez les champignons plus simples et unicellulaires comme la levure, ce processus est connu sous le nom de bourgeonnement. Dans ce cas, une petite ramification ou un bourgeon émerge de la cellule mère et grandit lentement. Le noyau se divise en deux et le bourgeon se sépare lorsqu’il a atteint la même taille que la cellule mère. D’autre part, les champignons multicellulaires tels que les moisissures se reproduisent par la formation de spores asexuées.
La durée et le moment de certaines étapes de la reproduction sexuée varient assez fortement entre les espèces de champignons. De plus, les structures reproductives varient également d’une espèce à l’autre. À tel point que ces différences morphologiques constituent la base de la division du règne fongique en sous-groupes ou phyla, selon l' »Encyclopédie de la biodiversité ».
La reproduction sexuée chez les champignons produit des spores par méiose. En conséquence, ces spores contiennent la moitié du nombre de chromosomes parentaux. Une fois libérées, les spores germent en mycéliums arborescents et sont prêtes à « s’accoupler ». Dans le cas des champignons, des boules de feu et des champignons lianes, le mycélium ramifié (également appelé mycélium primaire) est divisé en segments contenant un seul noyau. L’accouplement a lieu lorsque deux mycéliums primaires entrent en contact l’un avec l’autre et forment un mycélium secondaire. Chaque segment du mycélium secondaire possède deux noyaux : un de chaque segment d’origine. Les noyaux individuels ont encore la moitié du nombre de chromosomes de la cellule mère. Au cours de plusieurs étapes, les noyaux fusionnent, donnant naissance à des cellules avec le nombre original de chromosomes. Après ce point, le cycle de reproduction sexuée recommence : la méiose se produit et des spores sont produites, selon « Van Nostrand ».
Les champignons et nous
Les champignons sont inextricablement liés à nos vies et à nos moyens de subsistance. Ils affectent notre santé, notre alimentation, notre industrie et notre agriculture de manière à la fois positive et contrariante.
Les champignons sont des sources de médicaments importants. Les antibiotiques pénicilline et céphalosporine, ainsi que le médicament ciclosporine, qui aide à prévenir le rejet des greffes, sont tous produits par des champignons, selon l' »Encyclopédie de la biodiversité. » Pourtant, par la même occasion, les champignons produisent des toxines appelées mycotoxines qui nous sont nocives. « Presque toutes les mycotoxines sont produites par des moisissures », a déclaré M. Volk. Par exemple, les champignons Aspergillus qui poussent sur le maïs et les arachides produisent des aflatoxines. Cette mycotoxine est considérée comme cancérigène et a été liée au cancer du foie.
La levure (Saccharomyces cerevisiae) est essentielle à la fermentation du vin et de la bière, ainsi qu’à la cuisson du pain levé et moelleux. La teinte azurée caractéristique des fromages bleus est due à la sporulation du champignon Penicillium roquefortii, selon l' »Encyclopédie de la biodiversité ». Les champignons tels que les chanterelles et les morilles sont des ajouts savoureux aux repas. Pourtant, les champignons de charbon et de rouille (nommés pour l’aspect coyeux et rouillé de leurs spores) détruisent régulièrement les cultures vivrières et les plantes comme les haricots, l’orge et les pins, selon « Van Nostrand ».
Des découvertes scientifiques importantes ont été faites en utilisant les champignons comme organismes modèles. La découverte que les gènes contrôlent l’expression des enzymes, et qu’un gène contrôle une enzyme, est le résultat d’expériences avec la moisissure rose Neurospora. Les scientifiques George Beadle et Edward Tatum ont remporté le prix Nobel en 1958 pour ces travaux. La levure a également été utilisée comme organisme modèle pour répondre à des questions dans le domaine de la génétique. Selon un article publié en 1997 dans la revue Science, de nombreux gènes de levure et de mammifères codent pour des protéines similaires, ce qui en fait un outil utile pour comprendre le génome humain et des maladies telles que le syndrome de Werner.
Pour autant, ce que nous savons des champignons aujourd’hui, et ce que nous pouvons faire avec les champignons, n’est que le tout début de tout ce qui est possible. Comme l’indique Volk dans l' »Encyclopédie de la biodiversité », il existe 75 000 espèces de champignons qui sont nommées. Mais ce nombre ne représenterait que 5 % des espèces existant dans la nature. « On en sait relativement peu sur les champignons par rapport aux animaux et aux plantes », a déclaré Volk à LiveScience. « Il y a encore beaucoup de nouvelles espèces à découvrir ».