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Biologie des lichens : symbiose lichénique et reproduction

Dossier - Les lichens : témoins de la pollution atmosphérique
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Les lichens sont des organismes symbiotiques associant un champignon à une algue. Ils sont utilisés depuis plusieurs décennies pour évaluer la qualité de l’air. Tentons de comprendre pour quelles raisons ces organismes vivants sont de bons témoins de la pollution atmosphérique.

  
DossiersLes lichens : témoins de la pollution atmosphérique
 

La symbiose lichénique (champignon et algue) nécessite une relation étroite entre les deux partenaires pour le bon déroulement des fonctions biologiques : développement, nutrition ou encore reproduction. Débutons par quelques notions de biologie pour mieux comprendre ces organismes.

Diversités lichéniques en formes, couleurs et structures. © Yannick Agnan - Tous droits réservés

La symbiose lichénique

Les lichens sont issus d'une symbiose entre un champignon appelé mycobionte ou mycosymbiote, en majorité un Ascomycète, et une algue appelée photobionte ou photosymbiote. Dans 90 % des cas, le photobionte est une algue verte (chlorolichens), alors qu'il s'agit d'une cyanobactérie (cyanolichens) dans les 10 % restants. Ces deux partenaires sont indispensables au bon fonctionnement de leur association. L'algue synthétise la matière organique à partir du dioxyde de carbone (CO2) de l'air et du rayonnement solaire (photosynthèse). En contrepartie, le champignon prélève dans le milieu l'eau et les sels minéraux indispensables à la symbiose lichénique. Les éléments nutritifs n'étant pas puisés dans le substrat, les lichens ne sont donc pas néfastes au développement de l'arbre. Le partenaire fongique est également responsable de l'ancrage de la structure et protège l'association lichénique des rayonnements ultraviolets trop agressifs et de leurs possibles effets délétères.

Les chlorolichens (Parmelia sulcata, à gauche) et les cyanolichens (Lobaria virens, à droite) sont les deux catégories de lichens. © Yannick Agnan - Tous droits réservés.

Le mycobionte est constitué d'un réseau plus ou moins dense de filaments fongiques appelés hyphes. Les cellules algales, appelées gonidies, sont localisées sous une couche d'hyphes dans la partie la plus superficielle du lichen : la zone la plus exposée aux rayonnements solaires nécessaires à la photosynthèse. 

C'est le champignon, partenaire dominant de la symbiose, qui donne la morphologie générale du lichen.

Coupe transversale d’un échantillon de Xanthoria parietina observé au microscope électronique à balayage. La face supérieure est située sur la partie gauche de l’image. On remarque un dense réseau d’hyphes (en jaune-orangé) et quelques cellules d’algues (en vert). © Yannick Agnan - Tous droits réservés.

La reproduction les lichens

La multiplication des lichens peut se faire de deux façons distinctes : par brassage génétique (reproduction sexuée) ou non (reproduction asexuée). La reproduction sexuée ne fait intervenir que le partenaire fongique. Elle s'opère via trois structures : l'apothécie (petite coupelle), la lirelle (apothécie allongée sous forme de fente dans le thalle) et le périthèce (petit dôme présentant un orifice apical). Celles-ci produisent les spores qui, émises dans l'air, se développeront après la rencontre avec une algue appropriée.

Structures de reproduction sexuée chez les lichens : apothécies (à gauche), lirelles (au centre) et périthèces (à droite). © Yannick Agnan - Tous droits réservés.

Le second type de reproduction - la reproduction asexuée - fait intervenir deux structures particulières : les soralies (amas poudreux libérant des sorédies) et des isidies (excroissances du thalle). Sorédies et isidies sont constituées des deux partenaires (hyphes mycéliens et gonidies). Ces fragments lichéniques sont transportés par le vent et peuvent, en conditions favorables, coloniser de nouveaux milieux.

Structures de reproduction asexuée chez les lichens : soralies (à gauche) et isidies (à droite). © Yannick Agnan - Tous droits réservés.