Allélopathie : une voix d’exploration pour gérer les adventices sans herbicide chimique
L’allélopathie est une voix d’exploration pour gérer les adventices sans herbicide chimique. Les plantes produisent et libèrent un grand nombre de métabolites spécialisés (autrefois appelés secondaires). Ces métabolites peuvent avoir des effets très marqués, positifs ou négatifs, sur les plantes voisines. Ce processus appelé allélopathie, peut être considéré comme une communication entre plantes. Les premières preuves de l’allélopathie remontent au troisième siècle avant JC avec Théophraste qui observait une baisse rendement de la vigne en présence de crucifères. En 1937, Hans MOLISH utilise le terme allélopathie. Ce terme est issu du grec allelo pour « l’un l’autre » et de pathos pour « souffrance ». Cette terminologie sous-entend donc des interactions négatives. En 1984, Elroy le définit de façon plus large comme « Tout effet direct ou indirect, positif ou négatif, d’une plante sur une autre par le biais de composés biochimiques libérés dans l’environnement (atmosphère et sol) ». Il existe alors deux types d’allélopathie :
- L’allélopathie vraie : libération de composés allélopathiques actifs sous la forme produite par la plante,
- L’allélopathie fonctionnelle : libération de composés devenant actifs après transformation par un microorganisme.
Nature des molécules allélopathiques
Trois grandes familles sont représentées :
- Composés phénoliques : acide férulique et p-coumarique (à l’origine des difficultés de régénération sous résineux), flavonoïdes, juglone (noyer), sorgoléone (sorgho)
- Terpènes et terpénoïdes : monoterpènes qui ont un effet inhibiteur de la germination, diterpènes, sesquiterpènes lactones (astéracées stimule la germination des orobanches), caroténoïdes
- Composés azotés : alcaloïdes (ex gramine et hordénine de l’orge), glucosinolates (brassicacées), benzoxazinoïdes ou acides hydroxamiques cycliques (poacées comme maïs)
Il existe alors quatre modes de libération :
- La volatilisation principalement pour les terpènes
- Le lessivage au niveau des feuilles soit quand il pleut soit par dessication de la feuille : ex juglone (noyer)
- La décomposition : ex des glucosinolates
- La rhizodéposition par mucilage, desquamation des cellules racinaires, émission de composés organiques volatils ou exsudation racinaire (sorgoléone photo page suivante)
La synthèse des composés allélopathiques est influencée par la génétique ou par des facteurs environnementaux. Ces derniers sont donc la lumière, la température, la disponibilité en nutriments, le stress hydrique, la densité ou encore l’attaque de pathogène.
Le devenir des composés allélopathiques dans le sol suit donc deux voies :
- activation par les microorganismes,
- absorption/désorption aux colloïdes du sol.
Modes d’actions des composés allélopathiques
Les effets allélopathiques interviennent à différents stades : germination, développement précoce et croissance. Ils interviennent également sur différents processus : division élongation cellulaire, perméabilité membranaire et respiration /photosynthèse.
Par exemple : la sorgolénone (sorgho) présente un mécanisme proche de l’atrazine en perturbant le transport des électrons.
Afin de limiter le phénomène d’autotoxicité, les précurseurs sont majoritairement inactifs. Ils doivent donc être activés par un tiers une fois libérés. Toutefois, on observe parfois ce phénomène comme pour la luzerne, ce qui oblige les agriculteurs à la resemer au bout de quelques années.
Utilisation en agriculture
L’enjeu est de diminuer l’usage des herbicides de synthèse. Pour cela, différentes voies sont étudiées :
- Développement des biopesticides comme l’acide pélargonique
- Cultures en mélanges : cette approche pose le problème de la mécanisation pour l’implantation et la récolte dans nos systèmes actuels.
- Réflexion à l’échelle de la rotation. Par exemple, le soja a un pouvoir allélopathique très intéressant contre les adventices du maïs
- Couverts intermédiaires et Biofumigation
- Paillage (exemple avec du seigle)
- Sélection variétale (exemple : avec le riz et le panic pied de coq)
Aujourd’hui, on retrouve peu de variétés allélopathiques. Car le caractère a probablement été contre sélectionné avec la recherche d’un haut potentiel de rendement. En effet, il existe un coût énergétique important pour la plante pour produire ces composés allélopathiques. Afin d’intégrer ce caractère dans la sélection, il est donc nécessaire d’identifier les zones du génomes (TL) et allèles impliqués dans l’inhibition des adventices.
L’intégration de l’allélopathie dans l’arsenal des leviers pour gérer les adventices semble prometteuse. Cela nécessite toutefois de mieux identifier les facteurs influençant la synthèse et la libération des composés allélopathiques et notamment l’importance des microorganismes dans ce processus. Il faut également mieux caractériser leurs modes d’actions afin de faciliter la sélection de cultivars allélopathiques et d’arriver à coupler ce caractère avec un niveau de rendement acceptable. Enfin, il faut veiller à prendre en compte le caractère toxique de ces composés à la fois sur les plantes d’intérêt mais également sur la santé humaine.
Source :
de Saint GERMAIN A., 2021. L’allélopathie : une communication chimique entre plantes. Webinaire AFBV du 26 mai 2021 https://www.biotechnologies-vegetales.com/webinaire-4/
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