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Agapanthus 'Blue Heaven' (La plante du mois)

La racine interface entre la plante et le sol (2)

Image électronique de la rhizosphère © Pacific Northwest National Laboratory, USA

 

Introduction, notion de rhizosphère


Les racines permettent à la fois l’ancrage de la plante dans le sol et l’acquisition des ressources minérales indispensables à sa croissance. La plante a besoin pour se développer de 6 macroéléments (azote, phosphore, potassium, calcium, magnésium, soufre) et de 7 oligoéléments (fer, cuivre, molybdène, manganèse, zinc, bore, chlore), en plus, bien sûr, du carbone apporté par le gaz carbonique de l’air (photosynthèse) et de l’hydrogène et de l’oxygène apportés par l’eau. Pour l’observateur, les racines sont « la face cachée de la plante », difficiles à étudier in situ. Le sol est en effet un univers très complexe, une affaire de spécialistes. Les physiologistes végétaux ont donc développé des techniques visant à cultiver les plantes sans sol (cultures hydroponiques) pour pouvoir observer les racines facilement. Ainsi ont été découverts les aspects fondamentaux du fonctionnement des racines :

- La forme des systèmes racinaires est déterminée génétiquement, au moins pour une part. Certaines espèces ont des racines superficielles, par exemple
les plantes adaptées aux milieux secs qui développent leurs racines sur une surface importante, profitant ainsi de la moindre goutte de pluie. D’autres, au
contraire, enfoncent leurs racines profondément dans le sol. Certaines plantes ont des systèmes racinaires peu ramifiés, dits « en arêtes de poisson », d’autres se ramifient beaucoup, de manière dichotomique.
- Les facteurs qui déterminent la ramification racinaire, ainsi que les mécanismes cellulaires de cette ramification, ont également été élucidés grâce à ces
systèmes hors-sol.
- Les mécanismes d’absorption des éléments nutritifs commencent à être bien connus, la génétique moléculaire ayant permis de découvrir les gènes codant des transporteurs d’ions situés sur les membranes des cellules épidermiques racinaires. Certains de ces transporteurs fonctionnent lorsque la concentration en éléments nutritifs est très faible (on parle de transporteurs à haute affinité), ce qui permet à la plante d’arracher au sol la moindre ressource minérale, même si ce sol est très pauvre. Ces transporteurs recèlent encore bien des mystères et la recherche se poursuit dans ce domaine prometteur.

Mais ces démarches ne permettent pas de comprendre les processus intimes du contact entre la racine et le sol. Pour pouvoir observer la zone de contact entre la racine et le sol, il faut avoir recours à des techniques le moins destructives possibles, comme la microscopie électronique à balayage. Les clichés révèlent alors la présence sur la surface racinaire de nombreux éléments de la microflore et de la microfaune du sol, notamment des bactéries et des filaments mycéliens. L’étroite zone qui entoure la racine, un cylindre d’environ 5 mm de rayon, a été appelée « rhizosphère ».

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Sylvain Chaillou
professeur de biologie végétale à AgroParisTech
Conférence dans le cadre de la journée à thème de Paris 2013

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