Des scientifiques construisent un robot pour suivre les réseaux commerciaux de plantes et de champignons, révélant ainsi les chaînes d'approvisionnement souterraines de la nature

Nouvelle recherche publiée dans la revue La nature le 26 février 2025 utilise une robotique avancée pour suivre les chaînes d'approvisionnement hyperefficaces formées entre les plantes et les champignons mycorhiziens alors qu'ils échangent du carbone et des nutriments à travers les réseaux vivants complexes qui contribuent à réguler l'atmosphère et les écosystèmes de la Terre.

Les vagues se propagent, les flux de circulation et la navigation des éclaireurs

Il est urgent de comprendre le commerce des plantes et des champignons car ces réseaux fongiques s'étendent 13 milliards de tonnes de CO2 par an dans le sol, soit environ un tiers des émissions mondiales liées à l'énergie. Plus de 80 % des espèces végétales de la planète forment des partenariats avec des champignons mycorhiziens, dans le cadre desquels le phosphore et l'azote collectés par les champignons sont échangés contre du carbone végétal. Malgré leur importance mondiale, les scientifiques n'ont pas compris comment ces organismes sans cervelle construisent des chaînes d'approvisionnement étendues et efficaces à travers leurs réseaux souterrains.

À l'aide d'un robot imageur construit sur mesure, l'équipe de recherche internationale composée de 28 scientifiques a découvert que les champignons construisent un réseau mycélien semblable à de la dentelle qui déplace le carbone des racines des plantes vers l'extérieur sous forme de vague. Pour favoriser cette croissance, les champignons déplacent les ressources vers et depuis les racines des plantes en utilisant un système de circulation bidirectionnelle, contrôlant la vitesse et la largeur de ces autoroutes fongiques selon les besoins. Pour rechercher de nouvelles ressources, les champignons ont déployé des branches de croissance spéciales en tant que « découvreurs » microscopiques pour explorer de nouveaux territoires, semblant favoriser les opportunités commerciales avec les futurs partenaires végétaux par rapport à la croissance à court terme dans l'environnement immédiat. Les chercheurs décrivent comment ces comportements semblent être coordonnés par de simples « règles » locales qui empêchent le champignon de « se développer » de manière excessive et définissent une « stratégie d'ondes progressives » unique pour la croissance, l'exploration des ressources et le commerce.

« Nous avons cartographié les processus décisionnels décentralisés des réseaux fongiques mycorhiziens, exposant ainsi un plan hyperefficace pour une chaîne d'approvisionnement souterraine », a déclaré le biologiste évolutionniste et co-auteur, le Dr. Toby Kiers de la Vrije Universiteit d'Amsterdam. « Les humains s'appuient de plus en plus sur les algorithmes d'IA pour créer des chaînes d'approvisionnement efficaces et résilientes. Pourtant, les champignons mycorhiziens résolvent ces problèmes depuis plus de 450 millions d'années. C'est le genre de recherche qui vous empêche de dormir la nuit, car ces champignons sont des systèmes circulatoires souterrains si importants pour les nutriments et le carbone. »

Robotique avancée pour suivre les décisions relatives aux champignons

La découverte de ces nouveaux comportements fongiques n'a été possible que parce que l'équipe a construit un robot d'imagerie fonctionnant 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 à Amsterdam, permettant de mesurer la façon dont les champignons ont remodelé leurs routes commerciales dans le temps et dans l'espace. « Nous avons découvert que ces champignons adaptent constamment leurs routes commerciales, en ajoutant des boucles pour raccourcir les trajets afin de pouvoir fournir efficacement des nutriments aux racines des plantes », explique le Dr. Thomas Shimizu, co-auteur et biophysicien de l'institut de physique AMOLF d'Amsterdam.

À l'instar des applications de navigation qui suivent les embouteillages, l'équipe a ensuite mesuré les « flux de trafic » à des coordonnées spécifiques du réseau routier fongique, quantifiant la rapidité avec laquelle les ressources circulaient vers et depuis la racine, en suivant plus de 100 000 flux de particules. « En utilisant notre robot au lieu d'un être humain, nous avons réduit la durée du laboratoire d'un siècle à environ trois ans », a ajouté Shimizu.

« La robotique permet d'étudier le comportement fongique avec un niveau de détail sans précédent et à une échelle sans précédent », a déclaré le co-auteur, le Dr. Merlin Sheldrake. « Ces techniques ouvrent la voie à de futurs travaux visant à comprendre comment ces réseaux vivants et sensoriels régulent le fonctionnement des écosystèmes et les cycles des nutriments de la Terre ».

Des données essentielles pour comprendre la réduction des émissions de carbone

Les données collectées deviennent de plus en plus importantes à mesure que le CO2 atmosphérique augmente. Les scientifiques veulent comprendre comment les réseaux fongiques contrôlent les flux de carbone souterrains. Kiers, également directeur exécutif du Société pour la protection des réseaux souterrains (SPUN), l'organisation à but non lucratif cartographiant les réseaux mycorhiziens de la Terre ajoute : « Comme ces réseaux fongiques constituent des points d'entrée clés du carbone dans les sols mondiaux, nous pouvons désormais explorer ce qui incite les champignons à augmenter les flux de carbone souterrains. »

Comme dans les chaînes d'approvisionnement humaines, l'efficacité des chaînes d'approvisionnement en champignons mycorhiziens dépend de la capacité d'un réseau à produire et à livrer des marchandises au bon endroit, au bon moment et au moindre coût possible. Dr. Howard Stone, co-auteur et professeur de génie mécanique et aérospatial à l'université de Princeton, ajoute : « Comprendre comment ces réseaux fongiques ajustent les flux internes et le commerce des ressources pour construire des chaînes d'approvisionnement en réponse aux stimuli environnementaux constituera une orientation importante pour les recherches futures »

La question de savoir si et comment les concepteurs de chaînes d'approvisionnement créées par l'homme peuvent tirer des leçons de ces principes développés par les plantes et les champignons au cours de centaines de millions d'années constitue une nouvelle étape passionnante. L'équipe en est actuellement aux dernières étapes de la construction d'un nouveau robot qui multipliera par 10 la collecte de données, ce qui lui permettra d'explorer comment les réseaux fongiques réagissent aux changements environnementaux rapides, notamment à l'augmentation des perturbations et à la hausse des températures.

Regardez les auteurs parler de leur travail dans une vidéo, ici. Images fongiques et vidéos sur les flux à télécharger ici.

Article complet disponible : https://www.dropbox.com/scl/fi/m8t6bh7bw1qb0chh25l18/Travelling-Fungal-Wave-Nature-2025.pdf?rlkey=0gbll8fim8x5ui2qdmjgck4sm&st=ra7o8vzg&dl=0

« Une stratégie en ondes progressives pour le commerce des plantes et des champignons » La nature https://www.nature.com/articles/s41586-025-08614-x

Recherche financée par le Human Frontier Science Program (HFSP), l'Organisation néerlandaise pour la recherche scientifique (NWO), la Fondation Grantham, la Fondation Paul Allen et la Schmidt Family Foundation.

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