La mycoremédiation (parfois aussi appelée fongoremédiation) est l'ensemble des techniques utilisant une ou plusieurs espèces de champignons pour épurer un milieu (eau, air, sol) ou un substrat de culture d'un ou plusieurs polluants ou éléments chimiques indésirables. C'est une technique initialement promue par Paul Stamets et d'autres mycologues qui préconisent de développer la culture de champignons, et qui considèrent la fungiculture comme une source importante de nourriture et de molécules utiles pour le futur, mais aussi comme un moyen d'améliorer les techniques de bioremédiation. Ils pensent que les champignons peuvent aussi jouer un rôle très important dans le domaine de la dépollution ; en accompagnement de la phytoremédiation ou de l'utilisation de divers microorganismes ; utilisés seuls ou en association épuratrice…
Cette technologie environnementale fait partie des techniques dites de bioremédiation et est parfois classée parmi les techniques de phytoremédiation, improprement car les champignons ne sont pas des plantes. Quand il s'agit dépurer de l'eau, de l'air ou un autre fluide, on parlera plus précisément de mycofiltration. Si l'opération se passe dans un bioréacteur, celui-ci peut être qualifié de biofiltre.
La mycoremédiation est nouvelle en tant que concept scientifique et technique, mais elle est en fait utilisée depuis des millénaires dans les processus de compostage.
La mycoremédiation est ainsi utilisée dans le domaine des biotechnologies dites « vertes », qui sont les biotechnologies liées à l'agriculture, l'environnement…
Étymologie Le mot « mycoremédiation » est un néologisme créé par Paul Stamets à partir du grec « mycos» = champignon, et du latin « remedium » = rétablissement de l'équilibre, remédiation.
Principe La technique utilise deux des capacités des mycéliums :
capacité à intimement coloniser le sol, des cadavres, des excréments contaminés (tant que le contaminant n'est pas fongicide) ; sécrétion extracellulaire d'enzymes et d'acides capables de décomposer des molécules très stables telles que la lignine et la cellulose, les deux principales composantes de la fibre végétale. Certains champignons sécrètent des enzymes capables de dégrader d'autres composés organiques également composés de longues chaînes de carbone et d'hydrogène, structurellement proches de nombreux polluants organiques.
La mycoremédiation repose sur la connaissance de l'affinité marquée de certains champignons pour certains polluants.
Intérêt et avantages L'intérêt de la mycoremédiation est technique mais aussi économique ; il s'agit d'épurer un milieu en y captant ou détruisant un produit toxique ou indésirable, comme on peut le faire avec d'autres solutions techniques physico-chimiques, mais souvent bien moins couteusement qu'avec ces dernières. La mycoremédiation s'apparente pour sa méthode et ses moyens à la phytoremédiation ou à l'utilisation de bactéries. Les champignons existants ne pouvant théoriquement être brevetés, ils peuvent être utilisés dans les pays pauvres à moindre coût que d'autres techniques demandant le versement de royalties à ses inventeurs ou ayants droit du brevet.
Certains champignons, dans certaines conditions qu'on peut chercher à reproduire dans des bioréacteurs semblent capable de dégrader ou d'accélérer la dégradation de composés organiques toxiques réputés très stables (dioxines ou PCB, ou certains pesticides par exemple) ou très toxiques (On a par exemple trouvé des souches capables de dégrader deux gaz de combat utilisés comme arme chimique : le gaz neurotoxique VX et le sarin).
Efficacité
Pour certains polluants, la mycoremédiation pourrait agir plus efficacement et plus rapidement (à coûts égaux ou moindres) que via la phytoremédiation ou l'usage de bactéries. Ce semble être par exemple le cas des hydrocarbures et de nombre de leurs dérivés S Thomas, P Becker, MR Pinza, JQ Word ; Rapport de Recherche intitulé : Mycoremediation of aged petroleum hydrocarbon contaminants in soil, Washington State Department of Transportation, réalisé en coopération avec l'administration fédérale chargée des routes par le Pacific northwest national laboratory de la fondation Battelle, novembre 1998, pdf, 76 pages, (Consulté 2009/05/31).
Contrairement aux traitements chimiques ou électriques, les coûts de la mycoremédiation sont faibles et ne laissent a priori pas de séquelles négatives sur les sols (au contraire, ces derniers en sont fonctionnellement et structurellement améliorés)
Limites La culture des mycéliums dans le sol ou dans un biofiltre demande, pour de nombreuses espèces de champignons, des conditions thermo-hygrométriques, certains apports en oligo-éléments, nutriments ou régulateurs de pH et d'autres conditions d'environnement encore mal comprises (ex. : probables synergies entre plusieurs champignons, ou avec des bactéries accélérant la dégradation de composés nocifs ou nécessaires à celle-ci).
Certains toxiques, parce qu'ils ont une action fongicide sont inaccessibles à la mycoremédiation (hormis si l'on utilise des souches résistantes).
Dans le cas de fongocultures à vocation épuratoire pratiquées en plein air, il faut aussi prendre certaines précautions afin que les carpophores ou fructifications souterraines (dans le cas de champignons de type truffe, elaphomyces) ne soient pas mangées par des humains ou des animaux, qui risqueraient alors de gravement s'intoxiquer.
Le Processus de Dégradation : Connaître les Molécules Mères et les Risques des Molécules Filles
Les champignons, en particulier ceux qui sont utilisés pour la mycoremédiation, peuvent décomposer les longues chaînes carbonées des hydrocarbures, transformant ainsi les molécules mères en sous-produits plus simples. Toutefois, bien que les structures chimiques des molécules mères soient relativement bien comprises, les produits de leur dégradation, appelés molécules filles, restent encore largement inconnus. Ce manque de connaissance suscite des inquiétudes, car certaines de ces molécules filles peuvent être tout aussi, voire plus, toxiques que les composés d’origine. Leur potentiel danger pour l’environnement et la santé humaine demeure une zone d’incertitude qui exige une surveillance continue lors de l’utilisation de champignons pour la dépollution.
L’Asymptote de la Dépollution : Vers une Efficacité Limitée
Il est crucial de comprendre que la dépollution des sols ne mène jamais à un résultat zéro. En effet, l’objectif de cette démarche est plutôt d’atteindre une asymptote, c’est-à-dire un niveau de dépollution proche de la perfection, mais impossible à atteindre complètement. En France, cette réalité est telle que les sols considérés comme dépollués ne sont pas réutilisés à des fins agricoles ou urbaines, car ils contiennent encore des traces résiduelles de polluants. Toutefois, dans un cadre industriel fermé, un acteur peut dépolluer un sol pour le réutiliser sur le même site, tant que la contamination résiduelle reste en dessous des seuils définis pour la réutilisation.
La Variabilité des Polluants : Un Savoir-Faire Essentiel
Les sols contaminés par des hydrocarbures, mais aussi par des métaux lourds, varient considérablement en fonction de leur historique de pollution, de leur composition et de leur localisation. Ce qui fonctionne sur un sol donné ne sera pas forcément efficace sur un autre, même si les polluants en question semblent similaires. Ainsi, le traitement des sols pollués nécessite un savoir-faire spécifique et une approche personnalisée, adaptée aux particularités de chaque site. Un traitement standardisé pourrait ne pas être suffisant pour obtenir des résultats optimaux.
Exemple d'utilisation et expérimentations
Un échantillon de sol contaminé par du fioul a été ensemencé avec un mycélium de Pleurote en huître (champignon dont la culture est aujourd'hui bien maîtrisée) alors qu'une bioremédiation plus « traditionnelle » (c'est-à-dire par des bactéries ou des produits chimiques) était pratiquée sur des échantillons de contrôle identiquement pollués. Les tas ont été ensuite bâchés. Après seulement quatre semaines, le tas de terre polluée et ensemencé était couvert de Pleurotes dont certains mesuraient 12 pouces (30 cm) de diamètre. Et plus de 95 % du nombre des HAP (hydrocarbures aromatiques polycycliques) initialement présents étaient détruits, et les champignons ne contenaient pas de HAP, ce qui signifie que dans ce cas les HAP avaient bien été dégradés (a priori en et en vapeur d'eau) et non qu'ils ont simplement été déplacés et concentrés par les pleurotes. Les auteurs précisent qu'après 8 semaines, les carpophores des champignons ont produit leurs spores et ont commencé à pourrir ce qui a attiré un grand nombre de mouches (principalement de la famille des Sciaridae et Phoridae) et d'autres invertébrés mangeurs de champignons venant se gorger de spores, qu'ils contribuent à diffuser). Ces invertébrés ont à leur tour attiré des oiseaux, ce qui fait que le tas de terre traité par les champignons grouillait de vie et évoquait une oasis, alors que les autres semblaient morts.
Par hasard lors d'une autre expérience, impliquant un autre champignon trouvé dans une forêt ancienne, Paul Stamets et son équipe ont observé que ce champignon développait une « colonie » d'entités cristallines sur le front de croissance de son mycélium. cette structure se désintègre quand elle rencontre des bactéries E. coli, en envoyant un signal chimique au mycélium-père qui, en réponse, génère une structure macrocristalline qui attire les bactéries motiles par milliers. L'activité de ces bactéries est alors inhibée par le champignon et le mycélium « mange » ensuite les E. coli en les éliminant de son environnement, ce qui contribue aussi à l'épuration du sol.
Des zones tampons (berges naturelles, bandes enherbées, ripisylves) sont recommandées le long des cours d'eau (en Amérique du Nord et dans différents pays. Elles sont même depuis les années 2000 maintenant localement obligatoires en France, à la demande de l'Europe, mais aussi en tant que zone tampon ou substitut à un corridor biologique dans la trame verte et bleue). Pour Paul Stamets et son équipe, ces zones n'auront un rôle efficace de filtration et d'épuration que si des mycéliums colonisent partout les premiers centimètres de leur sol. Les zones tampons couvertes par une mosaïque de zones enherbées et de boisements multi-étagés et d'arbustes où de nombreux débris tombent sur le sol en nourrissant les champignons sont les plus épuratrices, car abritant et entretenant un tapis de mycéliums durablement apte à filtrer et décomposer de nombreux toxiques organiques et certains microbes. Les zones rivulaires mycologiquement les plus riches sont plus fraîches, attirent plus d'insectes dont les larves ou descendants nourriront les poissons et amphibiens, en favorisant aussi la vie de nombreux oiseaux et chiroptères. Quand ces zones rivulaires ont atteint un « plateau de complexité écologique », elles deviennent autonomes (système auto-catalytique). Paul Stamets s'étonne qu'on ne mentionne pas plus souvent l'importance vitale des champignons dans les zones tampons de corridors écologiques telles que les cours d'eau, sans parler de l'introduction ciblée de colonies mycéliales qui permettraient de mieux protéger ou restaurer des bassins hydrographiques entiers. L'usage croissant par l'agriculture intensive des pesticides (dont fongicides) depuis plusieurs décennies, associé à un déficit chronique en matière organique a hélas et justement contribué à fortement réduire la présence des mycéliums et champignons dans les parcelles agricoles cultivées.