Une étude menée sur des champignons du genre Trichoderma isolés des sols de la région semi-aride de la Caatinga a révélé que les espèces indigènes de ce biome possèdent des caractéristiques importantes pour la lutte biologique contre les maladies agricoles, en plus d'une résistance thermique élevée et de la capacité de s'adapter à des environnements extrêmes.
Des chercheurs ont étudié des champignons prélevés dans des zones de végétation indigène et de cultures de melons irriguées dans les États de Bahia et de Piauí. Au total, 14 isolats appartenant à cinq espèces différentes de Trichoderma ont été identifiés : Trichoderma asperellum, Trichoderma asperelloides, Trichoderma koningiopsis, Trichoderma virens et Trichoderma spirale. Les résultats indiquent que la composition de ces communautés microbiennes varie en fonction de l’utilisation des terres et des caractéristiques chimiques du milieu.
Ces recherches confirment que le biome de la Caatinga abrite une diversité microbienne encore largement inexplorée, capable de fournir des organismes adaptés aux conditions extrêmes de chaleur et de rareté de l'eau. Ces micro-organismes pourraient devenir des alliés précieux dans le développement de biofongicides destinés à une agriculture durable dans les régions semi-arides.
La Caatinga est le seul biome exclusivement brésilien et se caractérise par des précipitations rares et irrégulières, des températures élevées et une végétation adaptée à la sécheresse. Malgré ces conditions climatiques défavorables, l'agriculture irriguée s'est fortement développée dans le Nord-Est, y compris dans la zone couverte par le biome, principalement pour des cultures à forte valeur commerciale comme le melon.
Cependant, la culture intensive favorise l'apparition de maladies telluriques difficiles à maîtriser. Des champignons, tels que Fusarium, Macrophomina, Rhizoctonia et les oomycètes (une classe de micro-organismes filamenteux ressemblant à des champignons), comme Pythium, provoquent des pourritures racinaires et des flétrissements vasculaires, maladies qui réduisent considérablement la productivité agricole.
Selon Gabriel Mascarin, chercheur à Embrapa Meio Ambiente (SP) et l'un des auteurs de l'étude, « comprendre les interactions écologiques des micro-organismes bénéfiques avec les agents pathogènes est fondamental pour créer des stratégies agricoles moins dépendantes des fongicides chimiques et plus résilientes au changement climatique ».
Les champignons du genre Trichoderma sont déjà connus dans le monde entier pour leur potentiel de lutte contre les maladies des plantes. Ils agissent par différents mécanismes : ils entrent en compétition pour les nutriments, parasitent d’autres champignons, produisent des substances toxiques contre les agents pathogènes et peuvent même stimuler les mécanismes de défense naturels des plantes, explique Wagner Bettiol, également chercheur à Embrapa Meio Ambiente.
En plus de la lutte biologique, plusieurs espèces de ce genre favorisent la croissance des plantes et les aident à résister aux stress environnementaux tels que la sécheresse et la salinité.
Dans cette étude, les chercheurs ont évalué deux principaux mécanismes d'antagonisme parmi les isolats de la Caatinga : la confrontation directe — impliquant la compétition et le mycoparasitisme, un phénomène dans lequel un champignon en consomme un autre pour obtenir des nutriments — et la production de composés volatils capables d'inhiber la croissance des agents pathogènes même sans contact physique.
Les tests ont été menés sur cinq organismes responsables de maladies agricoles : Fusarium sulawesiense, Fusarium solani, Macrophomina phaseolina, Rhizoctonia solani et Pythium myriotylum.
L'une des conclusions de la recherche a été que les isolats provenant des zones de culture du melon présentaient une plus grande tolérance à la chaleur que ceux trouvés dans les zones d'origine.
Des scientifiques ont testé la croissance de champignons à des températures allant jusqu'à 40 °C. Bien que leur croissance ait été similaire à 25 °C et 30 °C, des différences significatives sont apparues uniquement à 35 °C. L'étude a ainsi démontré que des isolats de Trichoderma asperellum, Trichoderma asperelloides et Trichoderma virens provenant de sols agricoles présentaient une tolérance supérieure au stress thermique.
Les auteurs interprètent ce résultat comme le reflet possible d'une adaptation écologique à l'environnement agricole irrigué de la région semi-aride, où les températures élevées et les fluctuations thermiques sont fréquentes.
Cette tolérance à la chaleur est considérée comme une caractéristique stratégique pour les futurs intrants biologiques agricoles, car de nombreux micro-organismes utilisés commercialement perdent de leur efficacité lorsqu'ils sont appliqués dans des régions climatiques différentes de celles d'où ils ont été initialement isolés.
Dans le cas des maladies agricoles, les tests en laboratoire ont révélé que les mécanismes de lutte biologique variaient selon l'agent pathogène ciblé.
Contre Rhizoctonia solani et Macrophomina phaseolina, la confrontation directe s'est avérée plus efficace. Dans ces cas, les isolats de Trichoderma se sont développés rapidement sur les pathogènes, dominant leurs colonies par compétition et parasitisme.
Contre Pythium myriotylum et les espèces de Fusarium, notamment Fusarium solani, les composés volatils produits par les champignons ont joué un rôle prépondérant. Dans certains cas, les composés libérés par les isolats ont réduit la croissance des pathogènes de plus de 70 %.
Les chercheurs soulignent que différentes espèces de Trichoderma semblent utiliser des stratégies distinctes selon le ravageur présent dans le sol. Ceci renforce la nécessité de sélectionner des souches spécifiques pour chaque système agricole et type de maladie.
Parmi toutes les souches isolées et évaluées, Trichoderma koningiopsis s'est révélée la plus prometteuse. Elle a démontré une efficacité constante contre tous les pathogènes testés et selon différents mécanismes d'antagonisme.
D'autres isolats, tels que Trichoderma virens, ont également démontré une activité antagoniste élevée, bien que les résultats soient moins uniformes.
Outre son efficacité en matière de lutte biologique, les chercheurs ont également analysé sa capacité à produire des spores, cellules reproductrices également présentes chez les champignons, qui sont utilisées dans la fabrication de biofongicides commerciaux.
« Ce facteur est crucial pour permettre la production à grande échelle de produits biologiques. Au Brésil, la plupart des biofongicides à base de Trichoderma sont encore produits par fermentation en milieu solide à partir de céréales », explique Mascarin.
Dans cette expérience, les champignons ont été cultivés dans du riz étuvé. Les meilleurs producteurs de spores étaient des isolats appartenant aux espèces Trichoderma asperelloides et Trichoderma asperellum, qui ont atteint plus de 1,4 milliard de conidies (spores asexuées produites par certains champignons) par gramme de substrat après dix jours de culture.
En revanche, certaines des souches les plus agressives contre les agents pathogènes ont montré une faible production de spores, indiquant que l'efficacité du contrôle biologique et la productivité industrielle ne vont pas toujours de pair.
Selon les auteurs, cela suggère que différentes espèces de Trichoderma investissent de l'énergie dans des stratégies écologiques distinctes : certaines privilégient la compétition et l'antagonisme, tandis que d'autres présentent une plus grande capacité de reproduction.
L'étude a également démontré que les propriétés chimiques du sol influencent fortement la répartition des espèces de Trichoderma. Les chercheurs ont observé que Trichoderma virens et Trichoderma asperellum étaient associés à des sols plus fertiles, plus riches en phosphore et en matière organique.
En revanche, Trichoderma spirale semble être associée à des sols plus acides, riches en aluminium et en fer, caractéristiques communes aux milieux naturels moins aménagés. Ces résultats indiquent que la composition microbienne de la Caatinga est influencée à la fois par les conditions naturelles et les pratiques agricoles, explique Rodrigo Mendes, chercheur à Embrapa Meio Ambiente.
Les auteurs affirment que ces résultats renforcent l'importance d'explorer la biodiversité microbienne brésilienne afin de trouver des solutions agricoles adaptées aux conditions locales.
Les biofongicides produits à partir de micro-organismes indigènes du biome de la Caatinga peuvent présenter une survie, une persistance et une efficacité supérieures dans les environnements semi-arides par rapport aux produits importés ou à ceux développés pour d'autres régions climatiques.
« De plus, l’utilisation d’agents biologiques réduit la dépendance aux fongicides de synthèse et contribue à des systèmes agricoles plus durables », commente Bettiol.
Les chercheurs préconisent, comme prochaines étapes, de mener des essais sur le terrain, d'évaluer la capacité de ces champignons à coloniser les plants de melon et d'étudier les effets possibles sur la croissance des plantes et la productivité agricole.
Ils suggèrent également d'étudier l'utilisation de consortiums microbiens, combinant différentes espèces ou isolats de Trichoderma pour renforcer la protection contre les maladies et accroître la résistance des plantes au stress hydrique et thermique.
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