Des chercheurs de l’université Duke aux États-Unis ont utilisé une imprimante à jet d’encre et des caméras à grande vitesse pour observer et résoudre le mystère centenaire sur la façon dont les spores fongiques peuvent se libérer de leurs parents.

Dans un processus observé d’abord par le mycologue britannique Reginald Buller, il y a plus de 100 ans, les spores fongiques peuvent se projeter à quelques cruciaux millimètres de distance de leurs parents en utilisant des gouttelettes d’eau à proximité.

Ces spores poussent sur les extrémités de longues et minces attaches appelées stérigmates. Une fois mûres, les spores doivent se séparer et être transportées vers un nouvel endroit pour se développer. Certaines spores s’appuient sur des animaux ou leur propre moyen pour voyager. D’autres, appelés ballistospores, sont activement éjectés de la surface de l’organisme parent et dans le cas de certains de ces champignons qui repoussent l’eau (hydrophobe), les gouttelettes d’eau fournissent le décollage.

Illustration issue d’une précédente étude (2009), dirigée par Xavier Noblin de l’université de Nice-Sophia-Antipolis (CNRS) sur la décharge par tension de surface (avec l’eau) de Ballistospores chez les basidiomycètes. Section d’un capuchon de champignon typique présentant les branchies et l’emplacement de la baside porteur de spores. La trajectoire approximative de la spore est représentée en une ligne en pointillé. (Xavier Noblin et Col./ JEB)

Bien que la façon dont cela se produise ait déjà été étudiée, cela n’a jamais vraiment été filmé, ni reproduit, en partie parce que les spores et les gouttelettes d’eau sont très petites, mais aussi parce que l’événement se produit en microseconde, encore trop rapide pour la plupart des caméras à grande vitesse.

Pour remédier à cela, une équipe dirigée par Chuan-Hua Chen de l’université Duke (États-Unis) a construit une spore artificielle en polystyrène, plus grande que celle rencontrée dans la nature. Une gouttelette d’eau a ensuite été ajoutée.

Une imprimante à jet d’encre a été utilisée pour construire progressivement la « Buller drop » (chute/ goutte de Buller), nommée d’après le mycologiste qui l’a découvert, à côté de la “spore”. Le contrôle de la taille des gouttelettes a permis aux chercheurs de réguler la vitesse et le moment du lancement afin qu’ils puissent être enregistrés.

Au bon moment, la goutte d’eau se trouvant sur la surface légèrement incurvée de la spore et la goutte de Buller ont fusionné, provoquant une libération d’énergie de tension de surface qui a ensuite propulsé la spore dans une direction alignée avec sa face plate. Vous pouvez l’observer dans l’image d’entête (de l’université Duke). C’était le secret de sa fulgurante propulsion.

Également issue d’une précédente étude (2009), dirigée par Xavier Noblin de l’université de Nice-Sophia-Antipolis (CNRS) : A-B. La décharge/ éjection d’une spore. Vous pouvez voir la toute petite goutte d’eau (de Buller) à la base de la spore dans la première image des rangées A et B et le détails de sa coalescence donnant la propulsion dans l’illustration plus bas. (Xavier Noblin et Col./ JEB)

Selon Chen. :

La libération d’énergie est si rapide qu’elle accélère l’ensemble du système avec un million de G, mais il y a tant de résistance à l’air que la spore ne parcourt que quelques millimètres au plus. C’est pourquoi il est si important pour les spores de se propulser loin du champignon.

L’étude publiée cette semaine dans The Journal of the Royal Society Interface : Asymmetric drop coalescence launches fungal ballistospores with directionality et présentée sur le site de l’université Duke : Fungal Spores Harness Physics to Launch Themselves. Sans oublier de citer l’étude de Xavier Noblin et ses collègues publiée en 2009 sous le titre : Surface tension propulsion of fungal spores.