Découvrez comment les plantes compagnes pourraient contribuer à une gestion durable de la jaunisse de la betterave.

Depuis 2018, l’interdiction des néonicotinoïdes en traitement de semences a placé un certain nombre de filières en difficulté pour la gestion des insectes ravageurs. En 2020, la filière de la betterave sucrière a vu ses rendements chuter. Cela s’explique en partie par la jaunisse, une maladie virale dont le vecteur principal est le puceron vert du pêcher, Myzus persicae. En réponse à cette situation, le Ministère a déployé un Plan National de Recherche et d’Innovation pour identifier des solutions opérationnelles pour gérer durablement la jaunisse. 

Les solutions testées

Parmi les solutions testées, l’implantation de plantes compagnes pendant les stades sensibles de la culture figurait parmi les plus prometteuses. Plusieurs essais en parcelles agriculteurs ont été mis en place au nord de la France afin d’évaluer leur intérêt. Le choix s’est ainsi porté sur trois espèces : avoine de printemps, orge de printemps et féverole de printemps. Cette expérimentation a inclus une évaluation des populations de pucerons Myzus persicae, des symptômes de jaunisse et des pertes de rendement liées à la compétition entre les plantes compagnes et les betteraves. 

Résumé des résultats des essais

Les plantes compagnes permettent de réduire les populations de pucerons sur betterave, mais elles sont moins efficaces qu’un traitement aphicide. Ces essais n’ont pas démontré d’intérêt des plantes compagnes en combinaison d’un traitement aphicide. Mais cela n’exclut pas qu’elles pourraient en avoir un dans les cas où la protection aphicide ne serait pas suffisante. Par ailleurs, les trois espèces ont permis une réduction des symptômes de jaunisse. Les résultats sont toutefois très variables entre les essais. Enfin, on a observé une perte de rendement. Et elle était d’autant plus importante que la destruction des plantes compagnes était tardive. La réussite de ce levier repose donc sur une réduction du nombre de pucerons verts, des symptômes de jaunisse et une absence de concurrence avec les betteraves notamment en jouant sur la date de destruction des plantes compagnes. 

Une expérimentation pour tester l’effet des plantes compagnes sur la jaunisse de la betterave

Deux objectifs

Le premier objectif de cette étude est d’évaluer l’effet de plantes compagnes sur :

• les populations de Myzus persicae
• et les symptômes de jaunisse dans la culture de betterave sucrière

L’efficacité du levier est évaluée seul et en combinaison avec une protection aphicide. Cela a permis de déterminer l’intérêt des plantes compagnes par rapport aux stratégies de protection déjà existantes et utilisées par les agriculteurs. 

Le second objectif est d’identifier un itinéraire technique cultural limitant les pertes de rendement dues à la compétition. Pour cela, trois espèces de plantes compagnes sont testées : l’avoine rude (Avena strigosa), l’orge de printemps et la féverole de printemps et ce avec des dates de destruction différentes.

Un réseau de parcelles agriculteurs pour tester l’effet des plantes compagnes sur la jaunisse de la betterave

Le dispositif choisi est un dispositif en bandes de betteraves alternées avec et sans plante compagne. Par ailleurs, sur certaines parcelles, on a mis en place un dédoublement des bandes pour évaluer l’effet des plantes compagnes en combinaison avec une protection aphicide (Teppeki®). L’objectif est d’évaluer l’intérêt du levier dans une stratégie de protection classiquement utilisée par les agriculteurs. Au total, on a 54 essais mis en place et exploités en 2021 et 2022. 

L’itinéraire technique des plantes compagnes testées pour réduire les symptômes de la jaunisse de la betterave

Les plantes compagnes ont été semées en plein, au moment du semis des betteraves ou deux à trois semaines avant, pour favoriser leur développement à l’arrivée des pucerons. La densité de semis visée des graminées est de 100 grains/m² en 2021 et de 75 grains/m² en 2022. La densité pour la féverole est de 20 grains/m² en 2021 et 2022. Les graminées ont été détruites à partir du stade six feuilles des betteraves. Et les légumineuses au stade huit à dix feuilles des betteraves.

Les observations réalisées dans le cadre de l’expérimentation plantes compagnes pour réduire les symptômes de la jaunisse de la betterave

Caractérisation des populations de betteraves et de plantes compagnes 

Au stade deux à quatre feuilles des betteraves, on a compté le nombre de betteraves sur quatre rangs de dix mètres pour décrire la population de betteraves et noter une éventuelle hétérogénéité de levée sur l’essai. Puis, on a mesuré le nombre de plantes compagnes par mètre carré avec des quadrats. Enfin, à chaque date d’observation, on a noté le stade des betteraves et des plantes compagnes pour chaque objet (une valeur par objet). Un objet correspond au croisement de deux modalités (ex : Avoine rude X Sans protection aphicide, Sans plante compagne X Avec protection aphicide…).

Suivi des populations de pucerons

Dans chaque unité expérimentale, on a réalisé un comptage des pucerons verts (Myzus persicae), noirs (Aphis fabae), aptères et ailés sur deux rangs de cinq betteraves. Les comptages débutent à l’observation du premier puceron vert dans la parcelle, puis tous les 15 jours, et jusqu’à 15 jours après la destruction des plantes compagnes (stade 8 à 12 feuilles des betteraves selon les sites).

Suivi des symptômes de jaunisse

Avant la récolte, une échelle de notation de gravité visuelle permet de mesurer les symptômes de jaunisse. Une photographie par drone la complète en cas de difficulté : 

• 0 : 0 % de la surface touchée ; 
• 1 : 1 à 10% de la surface touchée ; 
• 2 : environ 20 % de la surface touchée ; 
• … ; 
• 10 : 100 % de la surface touchée. 

A chaque date d’observation, on donne une note de gravité jaunisse pour chaque objet (une valeur par objet). 

Impact de la compétition sur le rendement des betteraves

Trois à quatre prélèvements de betteraves ne présentant pas de symptômes de jaunisse visibles ont été réalisés dans des zones avec et sans plante compagne pour chaque espèce de plante compagne testée sur chaque essai. Un prélèvement correspond à quatre rangs de betteraves sur 4 m. Cela a ainsi permis de mesurer la productivité (t/ha) et la richesse en sucre (%).

Les principaux résultats sur l’effet des plantes compagnes pour réduire les symptômes de la jaunisse de la betterave

Efficacité des plantes compagnes sur la dynamique des pucerons vecteurs de la jaunisse de la betterave

52 essais avec des suivis de pucerons verts aptères (sur les 54 essais) ont servi à l’analyse statistique.

A 14 jours après l’application, le traitement aphicide seul a une efficacité de 80,5 %. L’avoine en plante compagne sans protection aphicide permet de réduire de 45,5 % le nombre de pucerons verts aptères sur les betteraves.

La féverole et l’orge sont des plantes compagnes légèrement moins efficaces que l’avoine, avec 43,2 et 39,4 % d’efficacité respectivement.

Enfin, en associant un aphicide et l’avoine en plante compagne, le niveau de contrôle est légèrement plus fort. Cette combinaison conduit à une efficacité de 82,5 % à 14 jours.

Ainsi, dans les situations sans protection aphicide, les résultats montrent une réduction intéressante des populations de pucerons verts aptères sur betterave en présence des trois espèces de plantes compagnes. L’avoine rude semble ainsi être la plante compagne qui permet la meilleure efficacité. Il semble donc plausible que la présence des plantes compagnes puisse altérer la reconnaissance des betteraves sucrières par M. persicae par un mécanisme visuel et/ou olfactif.

En conclusion, dans les situations où la protection aphicide permet de contenir les pucerons, il n’y a pas un intérêt majeur à mettre en place des plantes compagnes. Toutefois, les plantes compagnes pourraient permettre une réduction du nombre de traitements aphicides. 

Efficacité des plantes compagnes sur les symptômes de la jaunisse de la betterave

A 14 jours après l’application, le traitement aphicide seul a une efficacité de 80,5 %. L’avoine en plante compagne sans protection aphicide permet de réduire de 45,5 % le nombre de pucerons verts aptères sur les betteraves.

La féverole et l’orge sont des plantes compagnes légèrement moins efficaces que l’avoine, avec 43,2 et 39,4 % d’efficacité respectivement. Enfin, en associant un aphicide et l’avoine en plante compagne, le niveau de contrôle est légèrement plus fort.

Cette combinaison conduit à une efficacité de 82,5 % à 14 jours.

Impact de la compétition sur le rendement des betteraves

Une compétition peut s’établir entre les plantes compagnes et les betteraves sucrières. L’intitulé « graminées » regroupe l’avoine et l’orge de printemps car les résultats sont similaires pour les deux espèces. Les pertes de rendement les plus importantes observées avec des graminées, 19 % en moyenne, s’explique par une destruction plus tardive des plantes compagnes, lorsque les betteraves ont 8 feuilles ou plus.

Par ailleurs, des pertes de rendement plus faibles, d’en moyenne 3 %, sont observées pour une destruction au stade 6 feuilles des betteraves. La féverole a été détruite au stade 12 feuilles des betteraves. Cela a entrainé une perte de rendement d’en moyenne 15 %. 

Si vous êtes intéressés par d’autres publications sur ce thème, n’hésitez pas à consulter notre rubrique Protéger les cultures.

Source

Audrey Fabarez, Armand Favrot, Paul Tauvel, David Makowski, Fabienne Maupas. Reducing sugar beet yellows symptoms with companion species. Innovations Agronomiques, 2023, 89, pp.28-38. ⟨10.17180/ciag-2023-vol89-art03⟩. ⟨hal-04338345⟩

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Découvrez ce que sont les métabolites spécialisés chez les plantes et comment ils peuvent être utilisés en agriculture, notamment pour la protection des cultures.

Les plantes produisent de nombreux métabolites dits « spécialisés » généralement regroupés en trois grandes catégories :

• les terpénoïdes,
• les alcaloïdes,
• les composés phénoliques.

Certains de ces composés jouent des rôles physiologiques et écologiques majeurs tout au long du cycle de vie des plantes. Ils peuvent les protéger contre des maladies, des ravageurs et des stress abiotiques ou, au contraire, faciliter leurs interactions avec des organismes bénéfiques ou symbiotiques.

Compte tenu de ces fonctions, les métabolites spécialisés suscitent un intérêt croissant pour des applications agroécologiques allant de la protection à la nutrition des plantes, en particulier dans le contexte de changement climatique et de développement d’une agriculture plus durable utilisant moins d’intrants de synthèse. De plus, certains de ces métabolites présentent des effets positifs sur la nutrition et la santé animales et humaines, et constituent des sources de médicaments, de colorants, d’arômes ou de parfums pour l’industrie alimentaire, cosmétique ou de la santé.

Malgré leur importance, ces composés ont été caractérisés chez un nombre limité d’espèces. Leur biosynthèse, le transport ou la régulation, ainsi que les fonctions biologiques de la plupart d’entre eux restent mal connus, en particulier pour des raisons techniques (exemple : quantités faibles, structures chimiques complexes). Les progrès récents des connaissances de ces métabolites et le développement des nouvelles techniques d’amélioration des plantes permettent d’envisager de réintroduire ou d’optimiser les quantités de certains de ces composés de façon raisonnée dans les plantes cultivées. Ainsi, il doit être possible de bénéficier de leurs impacts positifs en agriculture et sur la qualité des produits végétaux pour des usages alimentaires ou industriels.

Métabolites spécialisés des plantes

Quatre grandes classes de métabolites spécialisés des plantes

Les plantes produisent un très grand nombre de métabolites spécialisés (MS). On en recense actuellement 200 000, même si on estime qu’on est plutôt de l’ordre d’un million de MS synthétisés. 

Les métabolites spécialisés, anciennement appelés « métabolites secondaires », sont des composés organiques de faible poids moléculaire se caractérisant par une très grande diversité dans le règne végétal. Les MS s’accumulent et ont des fonctions spécifiques dans certaines espèces ou tissus végétaux, et pas dans d’autres. Les MS des plantes sont divisés en quatre classes principales : les terpènes, les acides gras, les composés azotés et les composés phénoliques. 

Les métabolites spécialisés sont toxiques pour les plantes. Une fois fabriqués, ils sont stockés notamment dans les trichomes glandulaires. Ces derniers sont présents chez plus d’un tiers des plantes supérieures. C’est la première ligne de défense pour la plante car ils sont très sensibles au contact et explosent en libérant les MS.

De nombreuses fonctions des métabolites spécialisés des plantes

Chaque classe de métabolites comprend une grande diversité structurelle et, par conséquent, un large éventail de fonctions physiologiques et biologiques jouant un rôle clé dans l’interaction des plantes avec l’environnement : 

• Protection vis à vis des stress biotiques et abiotiques. Ils ont notamment permis aux plantes de s’adapter à la vie terrestre et aux conditions d’environnement fluctuantes 
• Capacités de signalisation pour attirer ou repousser d’autres organismes.

Les limites actuelles de l’utilisation des métabolites secondaires des plantes dans une stratégie de protection agroécologique

Les limites sont de deux ordres : 

1. La sélection génétique a entraîné une réduction volontaire ou non de la diversité et des teneurs de MS dans les plantes cultivées. L’objectif était de limiter la toxicité, les activités anti nutritives, certaines odeurs, ou de faciliter la transformation et augmenter le rendement des produits végétaux.
2. On connait plutôt bien les grandes voies de biosynthèse des métabolites primaires mais assez peu celles des MS. Cela s’explique par une grande diversité de MS, par leurs faibles quantités et par leur stockage dans des compartiments intracellulaires de cellules spécifiques. 

Des spécificités des métabolites spécialisés dans les graines liés majoritairement à l’environnement

Les graines ont un profil de métabolites secondaires très différent des autres stades de la plante. Par ailleurs, 70 % des calories consommées par les humains dérivent des graines. Il est donc important d’avoir un équilibre entre les métabolites bénéfiques (exemple : flavonols) et les métabolites antinutritionnels (exemple : saponins). Mais ces métabolites antinutritionnels jouent souvent un rôle important pour la plante (glucosinolates, tannins…). 

Des analyses métabolomiques ont montré que l’environnement avait un fort impact sur la diversité des MS de la graine. Par ailleurs, les MS présentent une plasticité liée à l’environnement plus élevée que les métabolites primaires. Des stress abiotiques, en particulier le stress thermique régulent les MS.  Ainsi, la production de glucosinolates augmente en cas de fortes températures à la floraison. A l’inverse, des températures plus basses vont favoriser les flavonoïdes. 

Métabolites spécialisés des plantes et insectes : vers de nouvelles stratégies de contrôle des ravageurs

Le rôle des métabolites spécialisés dans la reconnaissance des plantes

En plus d’indices physiques (forme, couleur…), les métabolites spécialisés jouent un rôle essentiel dans la reconnaissance de la plante hôte par les insectes phytophages. Ils peuvent être émis. C’est le cas des composés organiques volatils. Les COV interviennent au moment de la localisation de la plante mais également pour l’acceptation par l’insecte. Il peut aussi avoir des composés de surface qui peuvent agir sur l’acceptation. 

Recherche de métabolites spécialisés des plantes pour la gestion agroécologique de la mouche du chou

Une fois la plante hôte trouvée, la mouche du chou pond au collet des plantes et les larves creusent des galeries dans les racines et s’y développent en causant des dégâts pouvant être importants. Puis la nymphose a lieu dans le sol. Des chercheurs de l’IGEPP ont travaillé sur la recherche de COV dissuasifs. En effet, il est possible de moduler les niveaux d’infestation avec des odeurs. Grâce à un screening de composés, ils ont identifié le disulfure de diméthyle (DMDS). 

Ainsi, le DMDS diminue durablement l’infestation initiale de la culture qui, excepté pour une date, passe en dessous du seuil critique de déclenchement d’un insecticide. Toutefois, il ne réduit pas l’infestation finale des plantes.

En réalisant un second screening, ils ont identifié l’eucalyptol qui présente l’intérêt de réduire également le nombre de pupes par plante (infestation finale).

L’objectif in fine est d’intégrer ces composés dans des stratégies push pull. Il s’agit d’associer ces produits répulsifs avec l’implantation de plantes plus attractives pour la mouche du chou comme le chou chinois. 

Recherche de métabolites secondaires des plantes pour la gestion agroécologique de la grosse altise du colza

Le retrait de substances actives (phosmet) a entraîné une impasse technique pour la gestion de la grosse altise du colza et une chute des surfaces de colza en France. Une thèse a été menée pour trouver des composés permettant de gérer ce ravageur.  En effet, les isothiocyanates et les glucosinolates sont impliqués dans la reconnaissance de la plante hôte. Ce sont toutefois des composés attractifs ne pouvant être utilisés en biocontrôle car toxiques. D’autres COV attractifs ont été identifiés en analysant la notion de gradient de préférence chez les adultes des Brassicacées. Mais leur effet dépend de la dose sans que cet effet soit linéaire. Des travaux au champ sont en cours avec l’entreprise Agriodor. 

Pour trouver des odeurs pour manipuler le comportement des insectes, il y a beaucoup d’éléments à prendre en compte : concentration, proportion des composés dans les mélanges et qui varient avec la distance de la source et le contexte odorant sur le terrain.

Vous pouvez consulter d’autres publications sur les composés volatils dans la rubrique Protéger les cultures.

Sources :

BOUALEM A., 2024. Les trichomes glandulaires, des usines à Métabolites spécialisés. Séance de l’Académie d’Agriculture de France du 24 avril 2024

CORTESERO AM., 2024. Métabolites spécialisés et manipulation comportementale des insectes : vers de nouvelles stratégies de contrôle des ravageurs ? Séance de l’Académie d’Agriculture de France du 24 avril 2024

CORSO M. , 2024. Diversité, plasticité et rôle des Métabolites spécialisés chez les graines Séance de l’Académie d’Agriculture de France du 24 avril 2024

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Découvrez comment le microbiote des semences est une voie d’exploration pour la recherche d’alternatives agroécologiques de protection des cultures.

Les semences constituent le premier maillon de la production agricole et par conséquent, de la chaîne alimentaire. En tant que telles, elles ont une influence déterminante sur les modèles agricoles ainsi que sur la diversité et la qualité des aliments. Les semences représentent donc un  matériel végétal de grande valeur économique. L’augmentation de la production passe irrémédiablement par une qualité physiologique et sanitaire optimale des semences. En effet, les graines sont soumises à un ensemble de stress biotiques (les attaques par les agents pathogènes, les insectes…) et abiotiques (le manque d’eau ou de nutriments…) qu’il est nécessaire de contrôler et de limiter.

La graine est non seulement le vecteur du patrimoine génétique des plantes. Mais, elle est également impliquée dans la transmission de nombreux micro-organismes dont des agents pathogènes. À ce jour, la gestion des agents pathogènes transmis à et par les semences repose sur la prophylaxie, l’utilisation de cultivars résistants et les traitements de semences utilisés pendant la production des semences ou après la récolte. La grande majorité de ces traitements de semences est constituée de fongicides et d’insecticides. Les solutions biologiques, à savoir la biostimulation (exemple : pratiques agricoles favorisant les microorganismes bénéfiques) ou le biocontrôle (exemple : enrobage des semences), sont des options prometteuses mais encore trop peu efficaces.

De nouvelles approches pouvant limiter ces variations d’efficacité sont en cours de recherche. Par exemple, dans un premier temps, on pourrait utiliser spécifiquement des micro-organismes natifs du microbiote des semences comme agents de biocontrôle, en enrobage aux semences. Il serait également intéressant de cibler directement les organes reproducteurs de la plante pour intégrer de manière naturelle les inoculants microbiens aux semences.

Qualité des semences et microbiote

Trois enjeux majeurs pour les semences

Les semences constituent le premier maillon de la production agricole. En tant que telles, elles ont une influence déterminante sur les modèles agricoles ainsi que sur la diversité et la qualité des aliments. Trois enjeux se posent autour de la production de semences : 

1. Disposer de semences à forte valeur agronomique, qui soient donc productives tout en restant qualitatives.
2. Proposer de variétés de semences moins consommatrices d’intrants et plus résistantes aux stress biotiques (maladies, ravageurs) et abiotiques (sécheresse, froid). 
3. Produire des semences adaptées aux différents types d’agricultures : conventionnelle, biologique….

Pour répondre à ces enjeux, il est essentiel de garantir une qualité physique et germinative des semences. Ces deux facteurs sont souvent influencés par des paramètres dépendants du génotype et des conditions de culture des plantes porte-graines. D’autre part, les semences sont enclines à l’invasion par des agents pathogènes. Il est donc nécessaire de contrôler la qualité sanitaire des semences. 

A ce jour, la liste de référence de l’ISTA (International Seed Testing Association) recense 290 agents phytopathogènes associés aux semences de 11 espèces végétales. Soit 126 combinaisons hôte-organisme nuisible, pour lesquels les semences sont une voie de propagation. On retrouve des champignons, des bactéries, des virus, des nématodes…

La lutte contre les agents phytopathogènes transmissibles par les semences

La protection chimique, premier levier de lutte contre les agents phytopathogènes transmissibles par les semences

Pour pouvoir être commercialisées dans l’Union européenne, les semences doivent être certifiées pour leur faculté germinative, leur pureté spécifique et également pour leur qualité sanitaire. En France, le Service Officiel de Contrôle et de certification (SOC) réalise contrôle et certification. Ce certificat est obligatoire pour les semences de grandes cultures et permet de garantir l’absence d’agents pathogènes. Les tests d’évaluation de la qualité sanitaire des semences sont très coûteux. Il est donc nécessaire de limiter au maximum la présence des agents pathogènes sur les semences. Cette limitation dépend majoritairement des produits phytosanitaires et chimiques utilisés lors de la culture ou en traitement post-récolte. Ces traitements post-récoltes reposent sur l’utilisation de fongicides ou d’insecticides en enrobage ou en pelliculage sur les semences.

Les méthodes de lutte alternatives contre les agents phytopathogènes transmissibles par les semences 

Trois catégories regroupent ces méthodes : 

• Les méthodes physiques. Cependant, elles ne permettent pas d’éliminer les agents pathogènes présents dans les tissus internes de la graine. 
  • thermothérapie (eau, air, vapeur),
  • rayonnement infrarouge,
  • UVC,
  • pression osmotique,
  • ultrasons,
  • application de vide poussé (250 mbar)
  • ,brossage.
• Les méthodes chimiques, application aux semences (ces techniques peuvent se révéler coûteuses et ne sont actuellement que très peu étudiées)  :
  • de sulfate de cuivre,
  • d’acides (lactique, acétique),
  • d’alcool,
  • d’extraits organiques (poudre de lait, moutarde, extraits de plantes, huiles essentielles).
• Les méthodes biologiques. Il existe peu de formulations commercialisées et les efficacités sont variables. 
  • biostimulation : basée sur la stimulation des microorganismes bénéfiques dans les cultures.
  • biocontrôle : utilisation de micro-organismes antagonistes en enrobé ou en application aux semences.

Afin de développer plus largement la dernière catégorie, il reste nécessaire de mieux comprendre le microbiote des semences. Notamment les processus écologiques et moléculaires impliqués dans son assemblage et dans sa transmission à et par la graine.

Impact du microbiote sur la santé des plantes et les semences

Les plantes ont développé des cascades de réseaux moléculaires permettant d’activer une réponse au stress et de rétablir leur homéostasie, de se protéger et de réparer les dommages cellulaires provoqués par ces différents stress. Elles peuvent aussi se reposer sur les communautés de micro-organismes qui lui sont associées pour surmonter ces stress et augmenter leur fitness. Une large diversité de micro-organismes (archées, bactéries, champignons, oomycètes, protistes et nématodes) est associée aux différents organes de la plante. Les variations d’abondance voire de prévalence sont en partie expliquées par :

• la dynamique spatio-temporelle du microbiote au sein de son hôte ;
• l’espèce végétale étudiée. 

Des changements de composition et de structure taxonomique du microbiote ont notamment été corrélés à un certain nombre de modifications phénotypiques de l’hôte. Au niveau de la graine, des modifications de la structure du microbiote s’expliquent par des différences de cinétique de germination voire de taux de germination. En effet, certaines bactéries associées aux graines peuvent réprimer la germination des plantes notamment par la production d’oxyviniglycines ou bien encore diminuer la dormance des graines par la production de cytokinines. Le microbiote des graines peut également avoir un impact direct sur le phénotype de la plantule. Par exemple, il peut améliorer les capacités d’assimilation des nutriments par la plante. Par ailleurs, la présence de certains micro-organismes au sein des graines peut également favoriser l’établissement de micro-organismes bénéfiques pour la croissance des plantes. Enfin, les micro-organismes associés aux graines peuvent aussi diminuer l’impact de stress abiotiques.

Facteurs influençant le microbiote des plantes et des semences

Piloter la composition du microbiote des plantes pour améliorer la croissance et la santé de l’hôte nécessite une meilleure connaissance des sources d’inoculum de ce microbiote ainsi que des processus écologiques impliqués dans l’assemblage de ces communautés.

Sources d’inoculum du microbiote des plantes et des semences

La majeure partie des micro-organismes est transmise de manière horizontale à la plante, principalement par le sol. Il existe un gradient négatif de diversité en termes de micro-organismes d’origine tellurique allant de la rhizosphère aux organes reproducteurs de la plante. En ce qui concerne les parties aériennes des plantes, celles-ci sont colonisées par des micro-organismes issus de l’air, de la pluie, des insectes, des poussières ou encore des couverts végétaux. Enfin, les taxons transmis par les graines sont aussi une source d’inoculum pour la plantule et par conséquent pour la future plante. Mais ils représentent une faible proportion de l’inoculum de la future plantule par rapport au sol. 

Processus impliqués dans l’assemblage du microbiote des plantes et des semences

Les processus sont de quatre ordres : 

1. Dispersion. Elle se définit par les mouvements des micro-organismes dans l’espace. Elle joue un rôle important dans l’assemblage du microbiote des plantes, notamment lors des phases précoces de son développement. 
2. Diversification. C’est un processus qui va générer de la diversité au sein des communautés mais qui reste difficile à étudier et à dissocier de la dispersion.
3. Dérive écologique.  La diversification est un processus qui va générer de la diversité au sein des communautés. Ce processus est particulièrement important dans les communautés composées de peu d’espèces ayant une abondance relativement faible et un faible taux de sélection. 
4. Sélection. Elle correspond aux changements dans la structure des communautés, causés par des différences de fitness entre individus.

L’environnement, qu’il soit biotique ou abiotique, peut fortement impacter la structure des communautés microbiennes associées aux plantes. Le sol seul n’est pas le seul facteur influençant la structure taxonomique du microbiote des plantes. Les saisons, la température, les radiations UV, la lumière ou encore la disponibilité en eau jouent également un rôle. Enfin, les pratiques agricoles ou la présence d’organismes macroscopiques comme les insectes pollinisateurs ou les insectes herbivores vont moduler la composition des communautés associées aux plantes.

Impact des interactions entre les micro-organismes sur le microbiote des plantes et des semences

Les micro-organismes interagissent constamment entre eux dans un continuum allant du mutualisme au parasitisme. La principale interaction reste la compétition et ce à deux niveaux : 

• Compétition par interférence. Cette compétition est médiée par la production par des micro-organismes de composés qui vont inhiber la croissance d’autres micro-organismes. Cela peut se faire par contact ou par sécrétion dans le milieu. 
• Compétition pour les ressources. Cela consiste à exploiter les ressources de manière plus efficace que son compétiteur. Pour cela, les bactéries vont développer des stratégies par
  • une meilleure métabolisation des ressources
  • et/ou par la sécrétion de métabolites permettant de dégrader ou de capturer les nutriments dans le milieu.

Sélection par l’hôte des micro-organismes présents dans le microbiote des plantes et des semences

La plante va en partie sélectionner son microbiote. Ainsi, le génotype de l’hôte est responsable de 1 à 10 % de la variation de la composition des communautés microbiennes de la plante. Outre le génotype, le compartiment de la plante , la sécrétion de métabolites, l’âge, les exsudats excrétés ou encore l’immunité de la plante peuvent tous être des facteurs influençant la structure du microbiote de la plante. Ainsi, la plante peut réguler son microbiote par son système immunitaire, mais réciproquement, le microbiote joue un rôle dans l’établissement et la maturation du système immunitaire de la plante. 

Pilotage du microbiote des semences en vue de mieux protéger la plante

Transmission verticale du microbiote à et par la semence

La transmission par la voie verticale, implique la transmission d’un micro-organisme ou d’une communauté microbienne sur plusieurs générations. Cette héritabilité du microbiote a son importance en agronomie car elle va permettre de moduler le microbiote de la plante entre les générations de plantes. La transmission des membres du microbiote par les graines a été explorée chez un grand nombre de plantes d’intérêt agronomique. Par exemple, chez le maïs, les semences d’hybrides de maïs génétiquement apparentées possèdent des taxons bactériens similaires. Chez le riz, environ 45 % des communautés bactériennes associées aux graines sont retrouvées sur deux générations successives.

Transmission à la semence

Trois voies principales régissent la transmission de micro-organismes à et par la graine :

• interne,
• florale,
• externe.

Globalement, la colonisation précoce des graines en développement se fait par la voie interne via le xylème ou les tissus non vasculaires de la plante mère. Puis, les graines en développement peuvent être colonisées par la voie florale via le stigmate de la plante mère. Enfin, la voie externe influencera plus la colonisation tardive des graines matures. C’est le contact de la graine avec les micro-organismes présents sur les fruits ou les résidus de culture qui va permettre cette colonisation externe.

Transmission par la semence

La graine est colonisée par un ensemble de micro-organismes. Mais leur présence ne garantit pas leur transmission à future plantule. La germination débute par une phase d’imbibition des tissus de la graine et se termine lors de la sortie de la radicule . Pendant cette phase, de nombreux composés vont être relargués au voisinage de la graine, créant une zone d’intense compétition microbienne, la spermosphère. La plantule va ensuite se développer jusqu’à percer le sol et atteindre l’atmosphère, c’est ce qu’on appelle l’émergence. Cette étape établit le début de l’autotrophie de la plante. C’est à partir de cette étape que va majoritairement se différencier le microbiote des parties aériennes et racinaires de la plante.

Pendant la germination et l’émergence, va se dérouler la coalescence des communautés de micro-organismes associés aux graines et au sol. Elle correspond à la rencontre et au mélange entre deux ou plusieurs communautés. Elle est majoritairement asymétrique. En effet, des travaux ont montré que seulement 0,3 % à 15,0 % de la diversité en micro-organismes retrouvés sur la plantule de colza provient de la graine contre 35 à 72 % du sol.

Deux approches de pilotage du microbiote des semences

On peut utiliser deux approches pour piloter efficacement le microbiote des plantes. La première est la biostimulation. On module le microbiote de la plante en prenant en compte le lieu de production, les itinéraires techniques mais également le génotype de la plante. Cependant, dans un agrosystème perturbé, on peut également mettre en place, le biocontrôle. Elle consiste à l’introduction de micro-organismes ou de consortia microbiens sur les plantes. Et ce afin de rétablir efficacement la diversité microbienne et améliorer la santé et/ou la croissance des plantes.

Biostimulation du microbiote des semences

Le lieu de production ou encore les itinéraires techniques sont des facteurs qui vont fortement influencer le microbiote des plantes. Par exemple, l’apport en fertilisants et pesticides, le labour, les propriétés du sol, de l’air ou encore de l’eau d’irrigation vont moduler les communautés microbiennes associées à l’environnement et aux plantes.

Le génotype de la plante influence également la composition du microbiote. Il doit donc être pris en compte dans des objectifs de biostimulation. Utiliser la sélection variétale pour moduler le microbiote des plantes serait ainsi possible. Et le microbiote offre une nouvelle source génétique héritable pour la sélection variétale et par conséquent, la sélection de son microbiote. On pourrait ainsi sélectionner des plantes excrétant des exsudats de graines spécifiques, ou encore des plantes ayant des fleurs avec des caractéristiques morphologiques particulières afin de sélectionner les microorganismes qui y sont associés.

Biocontrôle du microbiote des semences

Le biocontrôle par l’inoculation de taxons microbiens sur les plantes vise à moduler le microbiote des plantes. L’une des approches prometteuses est de cibler directement l’incorporation de micro-organismes dans les graines. En effet, les micro-organismes sont peu nombreux dans les graines. Il serait ainsi plus facile d’y intégrer un inoculum microbien, en comparaison à une plante mature qui possède un microbiote préexistant qu’il faudrait d’abord supprimer pour que l’inoculum puisse s’installer. 

Le premier levier pour l’établissement des inoculants est la pression de propagule. Il s’agit d’optimiser à la fois la dose et la fréquence d’application des inoculants pour optimiser leur installation dans la graine. Le second levier face au filtre environnemental consiste à sélectionner des taxons qui sont adaptés à l’habitat dans lequel on veut les inoculer. Dans le cas de la graine, il faut, notamment, des taxons capables de résister aux stress osmotiques. Enfin, dans un troisième temps, il est nécessaire que les taxons inoculés puissent résister aux stress biotiques et ne pas être inhibés par des taxons indigènes présentant des traits de compétition. 

D’autres publications sur la notion de microbiote sont disponibles dans notre rubrique Agroécologie.

Source

Guillaume Chesneau. Décryptage des processus d’assemblage du microbiote des graines dans le but de limiter la transmission d’agents pathogènes. Microbiologie et Parasitologie. Université d’Angers, 2021. Français. ffNNT : 2021ANGE0047ff. fftel-03678713f

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Découvrez quels sont les intérêts et limites attendus de l’utilisation des algues comme bio-solutions pour les plantes et les animaux.

Date de publication : 28 février 2024

Les bio-solutions contribuent à la transition agroécologique des exploitations agricoles. En effet, elles cherchent à répondre aux attentes sociétales en conjuguant performance agronomique, rentabilité économique et préservation de l’environnement. L’utilisation des macro-algues pour l’alimentation des animaux de ferme et la fumure des parcelles agricoles complémentairement à l’épandage de fumiers se pratique depuis des siècles dans les zones littorales tant en France qu’à l’étranger. Actuellement, si cette pratique est devenue marginale, des extraits algaux transformés industriellement sont de plus en plus utilisés par des agriculteurs.

Les solutions algosourcées pour les sols et pour les plantes agissent à différents niveaux :

• pour stimuler l’activité biologique du sol,
• pour un enracinement et une mycorhization accrus,
• pour stimuler la photosynthèse,
• pour stimuler les voies de signalisation hormonales de la plante
• pour accroitre l’acquisition des minéraux.

En élevage, l’étude des algues se fait notamment pour leur potentielle action inhibitrice de la méthanogenèse. Car elles renferment des quantités non négligeables de composés halogénés inhibiteurs forts et spécifiques de la méthanogenèse.

L’utilisation des algues comme bio-solutions présente de nombreux intérêts. Elles sont une biomasse renouvelable utilisant peu d’eau douce et de terres arables. Leur usage comme biostimulants peut permettre une fertilisation raisonnée et décarbonée. Enfin, elles peuvent être intégrées dans une économie plus circulaire de l’algue déjà utilisée dans d’autres secteurs. Toutefois, tout en étant renouvelables, les biomasses d’algues restent limitées sur le marché mondial. Par ailleurs, les procédés d’extraction doivent encore progresser vers des procédés plus verts. Enfin, il est encore nécessaire d’améliorer l’efficacité et la compréhension des modes d’applications et/ou modes d’action des produits algosourcés.

Place des algues dans les bio-solutions

Les bio-solutions en productions végétales et animales

En productions végétales, les bio-solutions englobent le cycle végétatif complet en utilisant des synergies entre les technologies afin de :

• réduire l’utilisation des intrants agrochimiques de synthèse comme les engrais et les pesticides,
• limiter les besoins hydriques ;
• contribuer ainsi à la décarbonation de l’agriculture.

Les biofertilisants sont des produits biologiques qui contiennent de microorganismes vivants qui, lorsqu’ils sont appliqués aux semences, aux végétaux ou au sol améliorent la croissance et le développement par différents mécanismes tels que :

• l’augmentation de l’apport de nutriments ;
• l’augmentation de la biomasse ou de la surface racinaire ;
• l’augmentation de la capacité d’absorption de nutriments par la plante.

Les biostimulants sont des produits qui stimulent les processus de nutrition des végétaux indépendamment des éléments nutritifs qu’ils contiennent, dans le seul but d’améliorer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes des végétaux ou de leur rhizosphère :

• l’efficacité d’utilisation des éléments nutritifs ;
• la tolérance au stress abiotique ;
• les caractéristiques qualitatives ;
• la disponibilité des éléments nutritifs confinés dans le sol ou la rhizosphère. (Règlement UE 2019/1009 du 5 juin 2019).

Les produits de biocontrôle protègent les plantes contre les stress biotiques. Ils regroupent l’ensemble produits phytopharmaceutiques qui sont composés de micro-organismes, de médiateurs chimiques tels que les phéromones et les kairomones, ou de substances naturelles d’origine végétale, animale ou minérale. (Article L. 253-6 du code rural et de la pêche maritime).

En productions animales, les alternatives aux antibiotiques, la couverture des besoins essentiels en microéléments, et les enjeux de réduction de production de méthane par les ruminants font également appel à des bio-solutions.

Les bio-solutions, débouché prometteur des algues d’ici à 2030

Aujourd’hui le nombre d’acteurs industriels et commerciaux qui proposent des bio-solutions à base d’algues pour l’agriculture et l’élevage s’est fortement développé et structuré. L’espèce majoritairement présente dans la formulation des produits biostimulants distribués en France pour les productions végétales est Ascophyllum nodosum. En effet, c’est l’algue dont la biomasse accessible à la collecte est la plus importante dans l’Atlantique Nord.

Pour les animaux d’élevage et de compagnie, les algues marines sont principalement employées en tant qu’additifs pour la production d’aliments.

La Banque Mondiale a édité en 2023 un rapport sur les marchés nouveaux et émergents concernant les algues marines. Ce document rapporte que les marchés à court terme les plus prometteurs pour les algues marines sont les biostimulants, l’alimentation des animaux d’élevage et des animaux de compagnie et les additifs réduisant la production de méthane. Ils devraient atteindre 4,4 milliards d’USD d’ici à 2030.

La réalisation de ces potentialités sera soumise à différents défis parmi lesquels le besoin de résultats de recherches probants, la diffusion de recommandations d’utilisation robustes ainsi que la disponibilité de ressources algales à la hauteur des besoins tant au plan quantitatif que qualitatif, à des prix adaptés aux marchés identifiés.

Exemples de travaux sur les effets des algues comme bio-solutions en productions végétales et animales

Des modes d’action multiples des algues utilisées comme bio-solutions en productions végétales

Des travaux ont été menés par l’unité INRAE EVA sur l’effet d’extraits d’algues chez le colza. Dans un premier temps, ils ont screené l’effet biostimulant de cinq extraits issus de deux types d’algues : Fucus serratus (AZAL 1, 2, 3) et Ascophyllum nodosum (AZAL 4 et 5). Cela a mis en évidence des effets très différents selon les extraits.

Ainsi, seul AZAL 5 a eu un effet bénéfique sur l’ensemble des paramètres. Ils ont ensuite étudié les processus affectés par AZAL 5 pour en comprendre les modes d’actions.

Effet sur la photosynthèse

Les feuilles de colza traitées avec AZAL 5 ont des teneurs en chlorophylle significativement supérieur aux plantes témoins après 15 et 25 jours. Et le nombre de chloroplastes est significativement supérieur dès le premier jour et avec un effet durable.

Effet sur la nutrition

Après 30 jours, les quantités cumulées d’azote total dans les parties aériennes et les racines ont augmenté respectivement de 21 et 115 %. Toutefois, la quantité N totale dans la plante entière augmente proportionnellement à la biomasse. Cela signifie qu’il n’y a pas d’augmentation du stockage d’azote en réponse à AZAL 5. On obtient les mêmes types de résultats pour le calcium, le phosphore, le potassium et le bore.

Pour le soufre, on observe une absorption supérieure à la production de biomasse. Cela signifie que AZAL 5 augmente également le stockage de soufre vasculaire dans la plante. C’est également le cas pour le cuivre, le magnésium, le manganèse et le sodium.

Enfin, la quantité de Fe et Zn n’augmente pas au niveau de la plante entière mais la teneur racinaire diminue au profit de la teneur foliaire. AZAL 5 provoque donc une meilleure translocation des racines vers les feuilles.

A noter qu’on observe le même type de réponse avec de la silice et que les algues étant riches en silice, cela pourrait expliquer les bénéfices observés par les extraits d’algues.

Une réduction des émissions de méthane grâce aux algues utilisées comme bio-solutions en élevage

Les ruminants contribuent à hauteur de 30 % des émissions de méthane liées à l’activité humaine. La production de méthane entérique est liée à l’activité microbienne dans le rumen. Cet écosystème est parfaitement adapté à la dégradation et la fermentation des polymères végétaux non assimilables par l’être humain. Cependant cette activité microbienne résulte dans la production d’hydrogène métabolique qui est très vite capté par les archaea méthanogènes et incorporé dans du méthane.

Des travaux de l’INRAE ont montré que les algues rouges peuvent réduire la production de méthane chez les ruminants, grâce aux composés halogénés qu’elles contiennent et un effet direct sur les archaea méthanogènes. Toutefois, elles entraînent également une baisse de la production d‘acides gras volatils, source d’énergie pour l’animal. La supplémentation en algues a également des effets négatifs sur l’ingestion (notamment par manque d’appétence due à l’odeur) et in fine sur la production laitière.

Intérêts et limites des algues comme bio-solutions

Une biomasse d’algues renouvelable mais qui reste limitée au niveau mondial

Les extraits d’algues marines proviennent d’une biomasse renouvelable dont la récolte ou la culture émettent moins de GES, consomment peu d’eau douce et de terres arables par rapport à d’autres sources d’intrants d’origine terrestre. Toutefois, tout en étant renouvelables, les biomasses d’algues restent limitées sur le marché mondial.

Une production de bio-solutions algosourcées qui peut s’inscrire dans une économie circulaire

Les extraits d’algues marines utilisables en agriculture peuvent s’intégrer dans une économie plus circulaire de l’algue pour apporter un débouché complémentaire aux applications actuelles comme l’industrie des colloïdes et les bioraffineries. Toutefois, les procédés d’extraction d’algues doivent encore progresser vers des procédés plus verts et à des coûts plus compétitifs.

Une place à prendre dans une stratégie de fertilisation moins dépendante des engrais chimiques et plus décarbonée

L’utilisation d’extraits d’algues comme biostimulant peut être une opportunité pour réduire l’utilisation d’engrais de synthèse dont la fabrication est très gourmande en énergie et fortement émettrice en GES. Il est cependant nécessaire d’améliorer la compréhension des modes d’application et/ou des modes d’actions ainsi que leur efficacité. Les approches « omiques » devraient permettre de mieux déchiffrer les voies métaboliques ou les cascades de signalisation hormonale impliquées et les modifications des microbiotes de la plante, du sol ou des animaux d’élevage induites par ces extraits d’algues.

Si vous êtes intéressés par d’autres publications sur le sujet, n’hésitez pas à consulter notre rubrique Réduction des intrants en cultures et en élevage.

Sources

DARIDON B., 2023. Solutions algosourcées pour l’Agriculture. Séance de l’Académie d’Agriculture de France « Atouts et limites des algues marines pour des bio-solutions en productions végétales et animales » du 24 janvier 2023.

ETIENNE Philippe., 2023. Utilisation des algues marines comme biostimulants : des effets bénéfiques avérés mais des mécanismes d’action compliqués. Séance de l’Académie d’Agriculture de France « Atouts et limites des algues marines pour des bio-solutions en productions végétales et animales » du 24 janvier 2023.

Les algues comme levier pour réduire la production de méthane en élevage. Séance de l’Académie d’Agriculture de France « Atouts et limites des algues marines pour des bio-solutions en productions végétales et animales »

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Découvrez l’impact de semer des prairies multi-espèces et multi-variétés sur leur robustesse.

Date de publication : 14/02/2024

La recherche d’autonomie protéique est un enjeu de durabilité des systèmes d’élevage. Pour les systèmes ruminants français, le taux moyen d’autonomie protéique est de 75 %. Toutefois, cette moyenne cache de fortes disparités qui sont fonction :

1. de la catégorie de ruminants (86 % pour les bovins viande contre 47 % pour les caprins),
2. des systèmes d’exploitation (contextes pédoclimatiques, niveau de productivité…),
3. de la part d’herbe et du pâturage.

De nombreux programmes de recherche ont été menés depuis dix ans comme le programme Cap Protéine. Ce dernier a notamment étudié quatre leviers : diversifier la composition génotypique des prairies pour plus de robustesse, pâturer des légumineuses, développer des dérobées d’été et pâturer en automne et en hiver.

Dans le cadre du projet Cap Protéines, quatre fermes expérimentales F@rm XP ont étudié le premier levier. Il en ressort que la diversité génotypique de prairies multi-espèces n’améliore pas la productivité de la prairie. Mais, elle semble être un facteur de stabilité du rendement. Dans tous les cas, elle ne permet pas de se dispenser de prendre en compte d’abord le comportement social des espèces (exemple du dactyle qui reste peu sociable) dans la construction de prairies multi-espèces. Et il reste primordial que les schémas de sélection des variétés fourragères passent d’une approche en mono-spécifique à une réelle sélection en mélange.

Intérêts attendus des prairies multi-espèces multi-variétés

Des expérimentations récentes menées à l’INRAE de Lusignan ont montré :

1. l’intérêt de l’asynchronie de croissance des composants d’un couvert prairial à la fois au niveau des espèces et des variétés pour chaque espèce pour le maintien de la production au cours du temps
2. l’intérêt de la diversité au sein des espèces du mélange pour maintenir un équilibre entre les espèces.
3. sans effet sur la productivité globale des mélanges.

Afin de confirmer ces résultats dans d’autres contextes pédoclimatiques, dans le cadre de Cap Protéine, des essais ont été menés dans quatre fermes expérimentales F@rm XP.

Des dispositifs expérimentaux de prairies multi-espèces multi-variétés dans quatre fermes du réseau F@rm XP

Modalités testées de prairies multi-espèces multi-variétés orientée fauche sur le site de Mauron et de Jeu les Bois

La fétuque et le dactyle ont été choisis pour le côté engazonnement et les légumineuses pour l’apport d’azote, et les variétés pour la recherche de diversité de port, de précocité…

Modalités testées de prairies multi-espèces multi-variétés sur le site de Derval et Trévarez

Quelques résultats préliminaires sur les prairies multi-espèces multi-variétés

Un effet trèfle violet sur les premières coupes des prairies multi-espèces multi-variétés

On observe un effet des espèces de courte durée comme le trèfle violet qui booste la productivité sur les premières coupes.

Pas d’amélioration mais une meilleure stabilité du rendement global avec la diversité génotypique des prairies multi-espèces

On ne renforce par la production des prairies multi-espèces avec des mélanges de variétés comme c’est le cas en augmentant le nombre d’espèces dans les prairies. Toutefois, les prairies multi-espèces et multi-variétés ont un comportement plus lissé.

Pas de stabilisation de la composition du mélange multi-variétés des prairies multi-espèces

La diversité des mélanges se mesure avec l’indice d’équité. Plus cet indice se rapproche de zéro, moins le mélange est diversifié. On observe ainsi une perte de diversité des variétés entre deux années de suivi. La diversité génotypique ne semble pas stabiliser la composition des mélanges.

Ainsi, même en augmentant le nombre de variété des espèces, il faut d’abord tenir compte du comportement social des espèces. Par exemple, le dactyle reste une espèce peu sociale même si on augmente la diversité génotypique des autres espèces.

Un besoin d’adapter les modalités de sélection des variétés fourragères pour les prairies multi-espèces multi-variétés

La plupart des efforts de sélection et d’inscription de variétés fourragères sont actuellement réalisés en culture mono-spécifique même si les variétés sont utilisées en mélange. Plusieurs études montrent que la valeur d’une variété en mélange n’est pas bien prédite par sa valeur en culture pure. L’aptitude générale d’une plante cible est la somme de son effet direct (i.e. sa valeur moyenne lorsqu’elle est mélangée à un ensemble de génotypes d’une ou d’autres espèces) et de son effet associé (i.e. la valeur moyenne de tous les génotypes de ou des autres espèces auxquelles elle a été mélangée). L’évaluation de ces effets directs et associés est donc essentielle bien qu’assez complexe à mettre en œuvre. La sélection génomique pourrait permettre de simplifier ces dispositifs et d’améliorer leur efficacité.

Pour d’autres publications sur les prairies, n’hésitez pas à consulter notre rubrique Nourrir les animaux.

Sources :

Barre P., Barillot R., Bourgoin T., Combes D., Durand J.L., Escobar.Gutierrez A., Firmat C., Frak E., Ghesquière M., Julier B., Keep T., Litrico I., Louarn G., Meilhac J., SampouxJ.P., Surault F., Wolff B., Volaire.F., (2020). « La diversité génétique pour l’adaptation des prairies au changement climatique ». Fourrages 244, 47-53

Pierre P., et al, 2024. Une diversité de leviers fourragers au service de l’autonomie et de la robustesse du système. Biennales F@rm XP du 30 janvier 2024

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Découvrez quels sont les fonctions des composés organiques volatils et comment ils pourraient être intégrés dans une stratégie de protection intégrée des cultures.

80% des composés organiques volatils (COV) émis dans l’atmosphère sont d’origine naturelle dont les plantes sont les principaux émetteurs. Toutes les parties d’un végétal, essentiellement les feuilles, fleurs et racines, peuvent émettre des COV. Le type et la quantité de COV libérés par les plantes dépendent fortement de l’état de santé et de stress de l’individu. Mais ils contribuent à sa survie. Les parties aériennes des végétaux émettent majoritairement de l’isoprène, des monoterpènes ou encore du méthanol. L’un des rôles connus est de maintenir le processus de photosynthèse, même en cas de conditions climatiques défavorables. Lors des périodes de floraison, les organes floraux émettent des COV (dont les monoterpènes) afin d’attirer les pollinisateurs. Enfin, les racines émettent également des COV, dont certains semblent faciliter les interactions avec les champignons mycorhiziens arbusculaires.

Par ailleurs, en conditions stressantes, les plantes synthétisent un plus grand nombre et une plus grande variété de COV. Concernant les stress abiotiques, températures élevées, sécheresse et stress oxydatif peuvent amener à une plus grande production de COV. Les conditions stressantes correspondent également à des stress biotiques : attaques d’organismes pathogènes et notamment d’insectes phytophages. Par exemple, à l’apparition d’une blessure, les plantes libèrent typiquement des GLV (green leaf volatiles) que la plante n’émet pas ou très peu en conditions normales. Les blessures provoquent également la libération de COV mis en réserve dans les organes de stockages.

D’autre part, les COV, qu’ils soient produits par les parties aériennes ou par les racines, tiennent un rôle dans les relations avec les organismes pathogènes. C’est aussi le cas avec les organismes auxiliaires : attraction de prédateurs des ravageurs ou de leurs parasitoïdes. Enfin, les COV, de par leur nature volatile, peuvent également être captés par les plantes environnantes. Ces dernières perçoivent ainsi un message émis par une plante stressée ce qui pourra leur permettre d’anticiper le même stress.

Ces molécules représentent donc un champ de recherche primordial dans un contexte de transition agroécologique et de réduction de l’usage de produits phytosanitaires de synthèse. Recherche d’éliciteurs pour augmenter l’émission des COV par les plantes, intégration de plantes compagnes, développement de spécialités à base de COV… sont autant de pistes à explorer. Toutefois, certaines caractéristiques intrinsèques des COV laissent entrevoir des difficultés pour mettre en place des solutions de biocontrôle efficaces.

Les végétaux, principale source émettrice de composés organiques volatils dans l’atmosphère

Définition des composés organiques volatils

Les composés organiques volatils (COV) comprennent une variété de molécules organiques, c’est à dire carbonées, d’origine naturelle ou artificielle. Les COV représentent un groupe de molécules rassemblées selon leur comportement physique (volatilité) plutôt que sur une base structurale. En effet, plus la pression de vapeur d’un composé est élevée, plus il est volatil. Et plus la température du point d’ébullition est faible, plus il est également volatil.

Différentes sources de composés organiques volatils

10 % des COV présents dans l’atmosphère ont une origine anthropique. La combustion de matières comme le charbon ou le bois en produit certains. D’autres sont utilisés comme solvant, dégraissant, dissolvant… 90 % des COV sont en revanche d’origine naturelle. Il existe différentes sources : végétaux, océans, lacs et rivières, sols, matière organique décomposée par les microorganismes. Parmi ces sources, les végétaux sont les principaux émetteurs.

Les composés organiques volatils produits par les plantes

1 % de l’ensemble des métabolites secondaires produits par les plantes sont considérés comme volatils. On retrouve trois principales catégories de COV :

• Les composés terpéniques. L’isoprène synthétisé dans les chloroplastes est le COV le plus émis par les plantes qui en produisent en permanence.
• Les dérivés d’acides gras. Ces molécules sont produites par la voie de la biosynthèse de la lipoxygénase. Et ce à partir d’acides gras polyinsaturés provenant des membranes cellulaires.
• Les phénylpropanoïdes et benzénoïdes. Ce sont principalement des dérivés de la phénylalanine et des dérivés du tryptophane.

D’autres molécules appartiennent également aux COV comme l’éthylène ou des molécules dérivés des acides aminés. Ces molécules participent notamment à l’odeur des fleurs et des fruits.

Mise en réserve des composés organiques volatils dans les plantes

Les plantes relarguent certains COV directement dans l’air une fois synthétisés par les parties aériennes ou par les parties souterraines. Ces COV sont synthétisés dans des cellules épidermiques, facilitant leur émission dans l’atmosphère.

Cependant, certaines familles de plantes ont développé des tissus spécialisés, dans lesquels les COV, en particulier monoterpènes, sesquiterpènes et phénylpropanoïdes, peuvent être mis en réserve de manière permanente. On parle de tissus sécréteurs. Il s’agit par exemple de trichomes glandulaires ou de canaux résinifères.

Enfin, les fleurs et racines peuvent aussi contenir des cellules sécrétrices qui accumulent des COV dans leurs vacuoles.

Fonctions des composés organiques volatils

Aide à la reproduction par les composés organiques volatils

Les COV émis par les fleurs et les fruits servent le plus souvent à attirer les pollinisateurs ou encore les insectes et autres animaux intervenant dans la dispersion des graines. Les pétales émettent ces composés attractifs quand la fleur est prête à être pollinisée ou fécondée. En effet, les pétales des plantes odorantes sont recouverts d’un épiderme produisant et émettant des signaux olfactifs. Le nectar, le pollen ou d’autres pièces florales peuvent aussi avoir une odeur. Certaines fleurs émettent cependant des COV qui imitent l’odeur du partenaire sexuel d’un insecte pour le leurrer. c’est notamment le cas chez certaines orchidées.

Les fruits émettent des COV qui servent également de signal de localisation pour les animaux intervenant dans la dissémination des graines. Les COV leur permettent aussi parfois d’évaluer le niveau de maturité des fruits.

Enfin, les monoterpènes, qui ont un rôle important dans la défense contre les herbivores, éloignent particulièrement ceux-ci des fleurs, cruciales pour la reproduction.

Stimulation des mécanismes de défense par les composés organiques volatils face aux stress abiotiques

Les plantes émettent des COV en réponse à des changements de température, de lumière ou encore en cas de sécheresse ou d’inondation. Cela permet aux mécanismes de la photosynthèse de fonctionner correctement même en cas de stress. Par exemple, l’isoprène agit sur les membranes cellulaires, ce qui protège celles-ci en cas de stress liés à la température. Il possède également une action antioxydante qui serait due à son interaction avec l’ozone présent dans l’atmosphère.

Stimulation des mécanismes de défense par les composés organiques volatils en cas de stress biotiques

Les parties aériennes ou les racines émettent des COV selon que le stress biotique a lieu sur les parties aériennes (feuilles mais aussi fleurs) ou racinaires de la plante. Ils peuvent par exemple s’échapper des cellules qui les contenaient quand celles-ci se trouvent cassées lors de l’attaque. Les plantes peuvent libérer des COV quand une molécule hydrolysable en un composé volatil se trouve soudain en contact avec l’enzyme capable de la couper. C’est le cas des isothiocyanates, composés de défense caractéristiques de la famille des brassicacées. Ces molécules sont produites au moment d’une attaque de phytophage à partir de glucosinolates, sous l’action de la myrosinase.

Lors de l’attaque d’insectes phytophages ou d’insectes venant pondre, les COV émis ont un ou plusieurs rôles :

• Effet répulsif voire toxique pour les insectes
• Effet perturbateur sur la ponte à la surface du végétal
• Effet attractif pour les auxiliaires
• Transmission du message d’alerte aux autres parties du végétal voire aux plantes voisines

Lors de l’attaque de champignons pathogènes, les COV peuvent inhiber la croissance et la sporulation de ceux-ci. Enfin, certains COV semblent également avoir un effet sur la prolifération bactérienne.

Transmission de messages entre plantes via les composés organiques volatils

Les COV représentent les indications les plus rapides et les plus fiables pour détecter les plantes voisines. Car certains sont constamment présents en comparaison aux autres indices qui ne sont que périodiques. Les COV captés par les plantes « à l’écoute » de leurs voisines, qu’elles soient ou non de la même espèce, leur servent à élaborer leur propre réponse à un événement

Camouflage de plantes réceptrices par dépôt passif de composés organiques volatils sur leurs feuilles

Parfois les COV se déposent tout simplement de manière passive à la surface des feuilles des plantes réceptrices. Les feuilles les retiennent à leur surface sans déclencher d’autre réaction. Puis ces COV sont relargués en fonction des caractéristiques de la surface de la feuille et de la température ambiante offrant potentiellement à la plante un camouflage chimique, qui diminue son attractivité.

Réponses de défense induites par les composés organiques volatils

Une fois que les membranes cellulaires des plantes réceptrices reconnaissent les COV extérieurs, se déclenche une cascade d’évènements menant à la synthèse de phytohormones. Comme par exemple, les GLV, de même que certains terpènes, favorisent la production d’acide jasmonique chez les plantes réceptrices. Cette phytohormone module l’expression des gènes de défense et permet la production de métabolites primaires et secondaires, dont de nouveaux COV.

Réponses de défense amorcées par les composés organiques volatils

Dans ce cas, les plantes réceptrices se préparent à se défendre : c’est-à-dire qu’elles ne finaliseront la synthèse de composés de défenses qu’en cas de réelle attaque. Comme les plantes sont prêtes, si elles doivent mettre en place des mécanismes de défenses, alors elles le feront plus rapidement et plus intensément.

Composés organiques volatils et protection des cultures

Ces molécules font l’objet d’études de plus en plus nombreuses pour la recherche de nouvelles méthodes de protection des cultures.

Application d’éliciteurs pour influencer l’émission des composés organiques volatils

Ce concept consiste à appliquer des éliciteurs chimiques (traitement de semences, traitement des cultures) ayant un effet sur l’émission de COV. Ces éliciteurs comme par exemple les phytohormones (telles que l’acide jasmonique et l’éthylène) favorisent ou au contraire, inhibent la synthèse de COV. Autre piste, le silicium, sous forme d’apport fertilisant, possèderait la propriété d’influencer la production de composés volatils induits par une attaque de phytophages.

Intégration de plantes compagnes émettrices de composés organiques volatils dans les cultures

Le concept de la « Stratégie Push Pull » repose sur les COV. Cela consiste à protéger les cultures en intégrant des plantes compagnes à effet répulsif qui éloigneront les ravageurs de la culture (stratégie Push) et/ou des plantes-piège qui attireront les ravageurs et qui les détourneront donc de la culture à protéger (stratégie Pull).

Développement de produits à base de composés organiques volatils

Les produits actuellement travaillés ont pour but d’attirer et piéger, ou alors de repousser les ravageurs à l’aide de composés volatils habituellement émis par les végétaux. On utilise alors des diffuseurs pour émettre ces COV sur une parcelle à protéger. La société Agriodor explore par exemple ce moyen de lutte. Cette société propose déjà deux produits qui sont des dispositifs de piégeage massif des bruches à base de kairomones. Ces produits diffusent un parfum qui reproduit les odeurs dégagées par les espèces hôtes (féverole et lentille) au moment de la floraison et de la formation des gousses. Les bruches attirées par l’odeur se retrouvent alors piégées sur une plaque engluée. La société Andermatt, quant à elle, propose des granules contenant un répulsif à base d’huile essentielle d’oignon à disposer dans un diffuseur, contre la mouche de la carotte.

Des difficultés à surmonter pour la mise au point de solutions efficaces à base de composés organiques volatils

Les différentes fonctions des COV rendent ces molécules particulièrement attractives pour les équipes de recherche qui travaillent sur le déploiement de nouvelles solutions de biocontrôle. Cependant, les caractéristiques mêmes des COV laissent entrevoir des difficultés pour mettre en place des solutions de biocontrôle efficaces :

• Le type et la quantité de COV émis par une plante sont très variables dans le temps, car ces émissions sont fonction de son état de stress. D’ailleurs, les plantes n’émettent certains COV, tels les GLV, que lorsque elles subissent des dommages physiques.
• Il est important de garder à l’esprit que les espèces végétales synthétisant beaucoup de COV, parmi lesquelles les plantes aromatiques, ont généralement des organes de stockage dédiés. Ainsi, bien que riches en COV, ces plantes ne les libèrent pas spontanément au champ. Il faut donc un stress ou une action mécanique pour que les plantes libèrent ces COV de façon quantifiable.
• Enfin, les COV, par leur volatilité et leur réactivité, ne semblent pas se déplacer très loin dans l’espace et ont une durée de vie limitée.

Si vous souhaitez approfondir cette thématique, vous pouvez consulter d’autres publications sur le sujet dans notre rubrique Protéger les cultures.

Source :

PIASENTIN J. et BERGOEND A., 2023. Composés organiques volatils des plantes définitions et fonctions chez les plantes et valorisation en protection des cultures. Projet ABA PIC, iteipmai. https://ecophytopic.fr/sites/default/files/2024-01/COV%20des%20plantes_ABA%20PIC_iteipmai.pdf

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Découvrez les dernières connaissances sur la biologie des taupins et comment gérer le risque taupin sans produits phytosanitaires.

Alors que de nombreuses cultures subissent chaque année des attaques de larves de taupins, les connaissances sur leur biologie restent encore fragmentaires et limitées à quelques espèces. L’acquisition de connaissances sur la biologie et les dynamiques de populations de taupins, l’amélioration des méthodes d’évaluation du risque de dégâts et le développement de stratégies de protection durables constituent des défis scientifiques, techniques et économiques urgents à relever.

Les dégâts dus aux larves de taupins résultent souvent de l’interaction entre l’abondance des larves et la sensibilité de la plante hôte. Et ce sous certaines contraintes abiotiques (température et humidité du sol au semis ou à la récolte). La relation entre la densité larvaire et les dégâts est encore inconnue pour la plupart des espèces de taupins présentes en France. Cela empêche l’établissement de seuils de nuisibilité fiables.

Par ailleurs, il reste nécessaire de préciser les facteurs abiotiques et biotiques du sol qui défavorisent la survie et le développement des larves. Cela doit permettre d’identifier d’éventuels sols suppressifs (c’est-à-dire qui maintiennent les populations de taupins à de faibles niveaux par des processus naturels de régulation biologique). Cela nécessiterait principalement d’évaluer les principales causes naturelles de la mortalité larvaire, y compris le parasitisme et la prédation.

Quelques résultats préliminaires posent également la question de la tolérance variétale dont les travaux de recherches sont initiés depuis peu de temps (sur maïs et pomme de terre). Enfin, le recours aux appâts apparait comme un nouveau levier pour protéger le maïs contre les larves de taupins. Il reste néanmoins nécessaire de préciser l’itinéraire technique permettant d’optimiser l’efficacité de la protection de la culture vis-à-vis des attaques de taupins. Et également de décliner la stratégie sur d’autres cultures particulièrement sensibles comme la pomme de terre.

Etat des lieux des connaissances sur les taupins

Les entomologistes du début du 20^e siècle ont considéré les larves de taupins (Coléoptères : Elatéridés) comme faisant partie des ravageurs les plus nuisibles aux grandes cultures. Plusieurs décennies d’applications d’insecticides à large spectre ont par la suite permis de maîtriser ces ravageurs. Mais cette situation a conduit à une perte de conscience générale du potentiel de nuisibilité des larves de taupins du genre Agriotes et à un ralentissement des recherches consacrées à l’étude de leur biologie et de leur écologie pendant près de 40 ans.

Biologie des taupins

Les taupins sont des insectes coléoptères de la famille des élatéridés. Cette famille, remarquable par son homogénéité, compte plus de de 9000 espèces dans le monde. Ainsi, en France, on compte environ 200 espèces réparties dans 15 sous-familles. Le cycle de développement des taupins est principalement endogé. Alors que la durée de vie des adultes n’est que de quelques mois, les larves passent plusieurs années dans le sol pour les espèces terricoles. En termes d’alimentation, les adultes ne sont pas considérés comme ravageurs . En effet, ils se nourrissent essentiellement de nectar et de pollen.

Quatre espèces de taupins en France

En France, quatre espèces du genre Agriotes provoquent l’essentiel des dégâts : A. sordidus, A. lineatus, A. obscurus et A. sputator. Agriotes lineatus est l’espèce la plus fréquemment observée en France (42,5 % des larves prélevées). Suivie d’Agriotes sordidus (29,5 %) puis Agriotes sputator (20,4 %). Par contre, Agriotes obscurus a été identifiée plus rarement (6,7 %).

Répartition géographique des espèces de taupins en France

Concernant leur répartition géographique, les espèces Agriotes lineatus et Agriotes sputator sont présentes sur l’ensemble du territoire. Ils sont majoritaires au nord d’une ligne Lyon – Nantes. L’espèce Agriotes sordidus est présente au sud d’une ligne allant du sud de la Bretagne jusqu’à l’Alsace. Et souvent majoritaire au sud d’une ligne allant de la Vendée à la Drôme. Agriotes obscurus est présente au nord d’une ligne reliant la Bretagne à la Champagne-Ardenne.

Régime alimentaire des larves de taupins

Les larves de taupins sont le plus souvent des herbivores généralistes. Elles se nourrissent des espèces végétales les plus abondantes dans leur habitat. Mais, elles peuvent aussi se nourrir de proies animales. En particulier, elles peuvent aussi devenir cannibales lorsque les ressources alimentaires disponibles ne sont pas suffisantes par rapport à la densité larvaire. Les larves de taupins du genre Agriotes n’en restent pas moins phytophages. Et peuvent infliger d’importants dégâts à de nombreuses cultures.

Ainsi, on observe une plus grande nuisibilité des taupins pour les cultures dites « sarclées » (maïs, sorgho, betteraves) et certaines productions légumières comme la laitue. Ces cultures n’ont pas comme les céréales la possibilité de compenser les pertes de peuplement par le tallage. Sur maïs, les taupins sont les ravageurs causant le plus de dommages en France. Une attaque précoce de taupins entraine la mort des pieds attaqués. Et elle peut conduire à l’abandon de la culture si celle-ci est intense et généralisée sur la parcelle. Sur pomme de terre, les larves de taupins dégradent les récoltes par leurs piqûres ou galeries creusées dans les tubercules.

Identifier les facteurs de risques de dégâts de taupins sur culture de maïs

INRAE et Arvalis ont entrepris un travail original depuis 2010. Il vise à établir et hiérarchiser les principaux facteurs de risques d’attaques de taupins sur maïs. Ce travail s’est appuyé sur l’analyse d’enquêtes. Elles ont analysé les niveaux d’infestation dans les parcelles considérées en fonction :

• des conditions climatiques,
• des caractéristiques du sol,
• des pratiques culturales,
• de l’historique et l’environnement de la parcelle.

Influence des conditions climatiques sur le risque taupins

La variable influençant le plus le niveau d’attaques est la présence de larves de taupins observées dans le sol lors de la quantification des dégâts sur plantes. Toutefois, les conditions climatiques influencent également significativement le risque de dégâts causés par les taupins. Ce sont principalement les températures du sol mais aussi les précipitations avant et pendant la période de semis. Ainsi, sur une période de 10 jours avant et après le semis, des températures du sol supérieures à 12°C conduisent à une diminution remarquable des dégâts de 36 % à 20 %.

Influence du sol et des cultures sur le risque taupins

Le pH du sol est un facteur explicatif prépondérant. En effet, le niveau de dégâts décroît très substantiellement lorsque le pH évolue de 5,4 à 6,4. La richesse en matière organique du sol, sa texture et sa capacité de rétention en eau présentent un impact plus modeste. Concernant l’historique de la parcelle, la nature de l’interculture et le type de rotation présentent les influences relatives prépondérantes (respectivement 6,9 % et 2,4 %). En particulier, la présence d’une prairie, habitat favorable aux populations de taupins, dans l’historique de la parcelle mais aussi dans son contexte paysager, s’accompagne d’un niveau accru d’attaques.

À noter que parmi les trente-sept variables explicatives étudiées, la protection des semis – présente dans près de 60 % des parcelles – ne figure pas dans l’ensemble des variables cumulant 95 % de l’influence totale sur le niveau de dégâts.

Abaisser les populations larvaires de taupins

Impact des rotations sur le risque taupins

Dans la littérature, les prairies sont considérées comme des sources pour les populations de taupins. Toutefois, des travaux montrent que des cas d’infestations importantes par les taupins dans des champs cultivés sont observables aussi bien dans des paysages comportant des prairies que dans des paysages composés uniquement de terres arables. Et que dans certains cas, la parcelle la plus infestée n’a jamais été cultivée en prairie. Ainsi, les populations de taupins n’ont pas forcément besoin de prairies, que ce soit dans le paysage ou l’historique parcellaire, pour se développer.

Impact du travail du sol sur le risque taupins

Des publications récentes ont mis en évidence un impact du travail du sol sur les niveaux de population larvaire. Le cycle de vie des espèces du genre Agriotes durant plusieurs années et se déroulant en grande partie dans le sol, le travail du sol peut avoir un impact sur plusieurs de leurs traits d’histoire de vie. Le labour peut notamment avoir des effets directs, comme la destruction mécanique des stades les plus fragiles (œufs, juvéniles, nymphes). Ou des effets indirects, en remontant les larves à la surface. Cela les rend vulnérables à la dessiccation ou à la prédation par les oiseaux notamment.

Régulation biologique des taupins

Même si les larves de taupins peuvent être la proie de prédateurs généralistes comme les carabes, ces organismes ne représentent pas, pour l’instant, un levier d’action. Actuellement, les agents de régulation biologique ayant obtenu les résultats les plus prometteurs sont les nématodes et les champignons entomopathogènes.

Eviter ou limiter les dégâts de taupins

Optimiser les dates de semis et de récolte

Sur maïs, on recommande parfois de retarder la date de semis en cas de risque de forte infestation par des larves de taupins. Car des températures du sol plus élevées permettent aux plantules de se développer plus rapidement. Cela diminue ainsi la période de sensibilité de la culture aux attaques (du semis au stade 8-10 feuilles).

En production de pommes de terre, des études récentes ont montré qu’une récolte précoce peut réduire les dommages aux tubercules.

Utiliser des plantes « appâts »

Des travaux menés par ARVALIS au cours des années ont permis de quantifier le gain obtenu avec ces stratégies sur culture de maïs. L’utilisation de semences de blé et de maïs appliquées sur la totalité de la parcelle à protéger permet une réduction des dégâts de l’ordre de 50 %. Ces plantes appâts sont incorporées dans les 10-15 premiers centimètres au moment du semis de la culture de vente. Un désherbant sélectif au stade 4 feuilles du maïs permet de les détruire pour éviter la concurrence. Des résultats du même ordre ont été obtenus sur culture de maïs en associant blé, haricot, lupin, moutarde blanche, ray-grass anglais et sarrasin. Cette technique nécessite toutefois encore quelques adaptations pour tendre vers une efficacité supérieure et un développement en parcelles d’agriculteurs.

Pour approfondir la question sur les techniques alternatives aux phytos, vous pouvez consulter nos autres publications sur le sujet ici.

Source :

Ronan Le Cointe, Philippe Larroudé, Jean-Baptiste Thibord, Jörn Lehmus, Jean Claude Ogier, et al. Etat des lieux des connaissances sur les taupins (Coléoptères : Elatéridés) et des stratégies alternatives aux pesticides pour la gestion des dégâts. Innovations Agronomiques, 2023, 89, pp.78-90.

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Découvrez comment l’impact de l’environnement (stress, pratiques) sur l’immunité végétale doit être pris en compte dans la recherche de solutions pour mieux protéger les cultures notamment via la sélection variétale.

Le concept d’éco-immunité a initialement été décrit dans le système animal. Le Réseau Mixte et Technologique (RMT) Bestim a adapté ce concept à un système végétal cultivé dans un contexte agroécologique. Il a ainsi proposé la notion d’immunité agroécologique. D’une manière générale, ce concept vise à comprendre et à expliquer la variation de la réponse immunitaire. Autrement dit, il s’agit de déterminer pourquoi et comment les facteurs biotiques et abiotiques contribuent à la variation de l’immunité d’un organisme vivant. Ces facteurs pourraient :

• directement réprimer les défenses de la plante,
• induire l’agressivité de l’agent pathogène en favorisant l’expression de ces effecteurs et/ou en facilitant son accès à des nutriments essentiels.

Différentes expérimentations ont été menées afin de tester l’impact de pratiques sur le niveau d’immunité des céréales vis-à-vis d’agents fongiques pathogènes. D’une part, il en ressort la nécessité de prendre en compte l’état hydrique et le niveau de fertilisation azotée dans l’évaluation de la résistance des plantes. D’autre part, il est impératif d’intégrer les effets variétaux lors de l’évaluation d’un produit de biocontrôle, de biostimulation ou de mélanges variétaux. Enfin, il semble possible d’identifier des variétés et de les améliorer afin de permettre une utilisation optimale de produits de biocontrôle ou de biostimulation et une résilience à des contraintes hydriques ou nutritives.

Dans tous les cas, adapté au système végétal avec un objectif de production, ce concept soulève la question du compromis (ou trade-off) entre immunité et productivité de la culture. Car ces deux stratégies étant concurrentes pour l’allocation des ressources dans une plante. Ainsi, améliorer la santé des plantes consiste à obtenir le meilleur compromis entre les défenses mises en place par la plante en réponse à un bioagresseur par rapport à sa croissance et son développement.

Différents types d’immunité végétale

Le système immunitaire des céréales contre les agents pathogènes peut se diviser selon des mécanismes passifs ou préformés et des mécanismes inductibles (issus de la reconnaissance de cibles moléculaires fongiques par exemple). Mais les céréales peuvent également mettre en place des mécanismes de tolérance qui leur permettent de gérer la présence de l’agent pathogène sans nécessairement impliquer le système immunitaire.

L’immunité préformée

Ces défenses sont les premières rencontrées par l’agent pathogène lors de l’infection. Ce type de défense peut être caractérisé :

• à l’échelle morpho-anatomique (épaisseur de cuticule et paroi des cellules),
• à l’échelle cellulaire (paroi)
• et/ou métaboliques (pH, substances antimicrobiennes, composés phénoliques).

Il peut aussi s’agir de l’expression constitutive de gènes codant pour des enzymes de défenses comme les protéines PR (Pathogens Related). Ces gènes s’expriment alors de manière constitutive dans des tissus non infectés.

L’immunité induite

Pour compenser une immunité préformée réputée coûteuse en énergie et parfois insuffisante, les céréales possèdent un système immunitaire inductible. Il se caractérise par l’activation de défense notamment suite à la reconnaissance de la présence d’un agent pathogène. Cette reconnaissance a généralement lieu soit au niveau des membranes par des Receptor Like Kinase (RLK) soit au niveau cytoplasmique par des Nod-Like Receptor (NLR). Plus généralement, suite à ces reconnaissances, la plante peut mettre en place une résistance. Cette résistance peut être totale (selon la théorie gène pour gène) ou partielle. La résistance totale est celle qui a été le plus exploitée par les sélectionneurs. En effet, elle est de loin la plus facile à intégrer dans un programme de sélection. Cela s’explique par son héritabilité élevée et de son phénotypage binaire.

Les mécanismes de tolérance

Outre l’immunité, les plantes peuvent tolérer la présence d’un agent pathogène par différents mécanismes. On peut citer des tolérances architecturales. Celles-ci jouent par exemple un rôle important dans la résistance à la septoriose du blé. Une autre forme de tolérance est le maintien de la croissance et du rendement malgré l’infection. Cela implique que la maladie n’a finalement pas d’impact sur la valeur sélective de la plante hôte. Enfin, un autre mécanisme de tolérance consiste à limiter l’accès aux nutriments notamment l’azote pour l’agent pathogène.

L’immunité sous influence de l’environnement

Dans leur environnement, les plantes sont soumises à de nombreuses interactions positives ou négatives avec les éléments qui les entourent. Ces éléments peuvent être de nature abiotique (sol, lumière, eau…) ou biotique (champignons, virus, bactéries, plantes voisines…). Plusieurs revues ont documenté le fait que l’impact des facteurs environnementaux sur la résistance est loin d’être négligeable. Ainsi, lorsque l’environnement est perturbé, l’équilibre du triangle de la maladie (plante-pathogène-environnement) s’en trouve modifié. Cela peut être lié à :

• Une modification de l’architecture du couvert et par conséquent du microenvironnement qui modifie les caractéristiques épidémiologiques.
• Une modification de l’accès aux ressources, de leur répartition ou de leur efficacité d’utilisation. Cela va entraîner une modification de la répartition source/puit entre les organes voire une croissance allométrique.
• Une modification de l’agressivité de l’agent pathogène, voire de la structure des populations pathogènes
• Une modification de la réponse immunitaire.

Vers le concept d’immunité agroécologique

Les plantes sont soumises à plusieurs facteurs écologiques. Ils peuvent être externes (biotiques et abiotiques) ou internes (liés notamment au développement de la plante). L’intégration de ces signaux intrinsèques et extrinsèques permet aux plantes d’affiner leur « prise de décision ». Et de façonner dynamiquement les interactions pathogènes au cours de leur vie. Il s’agit alors de gérer le compromis entre la croissance et les défenses. Cela passe par une priorisation de certaines voies ou une compartimentation des réponses. Elle peut se traduire par un réglage fin de la communauté microbienne associée, de la répartition des ressources, une croissance allométrique. Cela peut permettre aussi la modulation de l’immunité vers un renforcement des défenses. A plus long terme, cet ajustement de l’interaction peut entraîner des modifications épigénétiques transmises à la descendance. Cela conditionnera la coévolution entre la plante et l’agent pathogène.

Impact de facteurs environnementaux internes sur l’immunité végétale

Impact de la fertilisation azotée sur la résistance du riz à la pyriculariose

Une étude a démontré que lorsqu’une attaque de pyriculariose se produit suite à une fertilisation azotée, le nombre de lésions augmente en moyenne de 9 %. Toutefois, cela ne concernait que 11% des riz testés. Les chercheurs ont ainsi mis en évidence deux typologies de variétés de riz. Elles reposent selon leur stratégie d’acquisition de l’azote notamment après floraison.

Les variétés de riz ayant la capacité de prélever leur azote après floraison présentaient une sensibilité accrue à la pyriculariose suite à une fertilisation azotée. A l’inverse, les variétés ayant plutôt tendance à remobiliser l’azote entre les feuilles et graines présentaient moins souvent ce phénotype de sensibilité accrue. Ainsi, ce n’est peut-être pas tant la teneur en métabolite de certains tissus qui importerait mais la répartition dynamique de ces nutriments dans les tissus.

Impact de la plante voisine sur l’immunité du blé

Au sein des mélanges variétaux, la présence d’une plante voisine peut avoir un impact positif sur l’immunité. Dans ce cas, elle agit en quelque sorte comme un agent de lutte biologique inducteur des défenses des plantes. Dans le cas du blé dur, un crible de lignées a été effectué au champ en 2017 à la station INRAE de Melgueil. En comparant les parcelles des 160 lignées cultivées en pur avec les 60 parcelles cultivées en mélange de deux lignées, une réduction de 33% de la sévérité de la septoriose a été observée. Cela confirme l’effet positif du mélange pour la gestion de cette maladie au champ. Cependant, pour certains mélanges, cela a entraîné une augmentation de 36% de la sévérité.

Par cartographie génétique, les chercheurs ont identifié le locus semblant à l’origine de cette sensibilité accrue en présence de certains voisins. Ces expériences ouvrent la voie à la possibilité d’envisager une amélioration des idéotypes de céréales pour leur capacité à protéger leurs voisines en mélange.

Impact de la sécheresse sur l’immunité du blé

La sécheresse est une contrainte abiotique de plus en plus fréquente sur blé dur du fait du changement climatique. Un essai a testé les effets d’une contrainte hydrique sur trois maladies foliaires du blé dur (les deux septorioses et la rouille brune) pour vingt variétés. Lorsque l’on regarde les résultats toutes variétés confondues, on observe que pour la septoriose (Zymoseptoria tritici et Parastagonospora nodorum), la quantité de symptômes augmente respectivement de 62% et 16% lors d’une contrainte hydrique. En revanche, la contrainte hydrique ne change pas la quantité de symptômes pour la rouille brune.

Afin de rechercher si la contrainte hydrique impacte la résistance en modifiant l’immunité de la plante, les chercheurs ont mesuré l’expression de cinq gènes de défense après la contrainte hydrique. Ainsi, il semblerait que, pour certaines variétés, la contrainte hydrique réduise effectivement le niveau d’expression constitutif de leurs gènes de défense. Cependant, la sécheresse n’impactait par d’autres lignées au niveau de leur immunité et maintenaient des défenses à un niveau équivalent. Ces variétés semblent donc pouvoir gérer les compromis de régulation entre ces deux stress.

Certains gènes liés à la défense ont une régulation antagoniste lors de la combinaison d’une contrainte hydrique et d’un stress biotique. Pourtant, leur expression était plutôt renforcée lors de la combinaison d’un apport azoté avec un stress biotique. La plante doit donc assembler des signaux contradictoires et mettre en place un réglage fin du niveau de défense.

Impact de traitements combinés de biocontrôle et de biostimulation sur l’immunité du blé

Protocole

L’essai a caractérisé huit lignées de blé dur pour leur capacité à répondre à un biostimulant racinaire apporté au semis. Après trois semaines de culture, on applique un simulateur des défenses sur la moitié des lots de plantes. Et 48h après, inoculée avec des spores de septoriose. Les essais ont ainsi permis évaluer l’impact du SDP seul ou en présence d’un biostimulant sur la résistance à la septoriose chez ces différentes variétés.

Résultats

Il ressort de cette analyse quatre typologies de variétés  :

• Des variétés (type 1) pour lesquelles le traitement de biocontrôle n’a eu aucun effet et qui ont présenté une augmentation de biomasse grâce au biostimulant racinaire. Cependant, ces variétés présentent une sensibilité accrue à la septoriose en présence du biostimulant racinaire.
• Des variétés (type 2) pour lesquelles le traitement de biocontrôle n’a eu aucun effet et qui ont présenté une augmentation de biomasse grâce au biostimulant racinaire. Dans ce cas, le biostimulant a également eu une action de protection en augmentant la résistance à la septoriose.
• Des variétés (type 3) pour lesquelles le traitement de biocontrôle a eu un effet de protection et qui n’ont pas réagi à priori à l’ajout du biostimulant. Cependant, chez ces variétés, le produit de biocontrôle a entraîné des pertes de biomasse. Cela pourrait être dû à une mauvaise gestion du compromis entre croissance et défense chez ces variétés.
• Des variétés (type 4) pour lesquelles le traitement de biocontrôle a eu un effet de protection et qui ont paradoxalement présenté une perte de biomasse avec le biostimulant racinaire. De manière intéressante chez ces variétés, le biostimulant avait lui aussi eu un effet de protection. Lorsque les deux produits sont utilisés en combinaison, on maximise la protection.

Ces résultats montrent également l’importance de systématiquement prendre en compte l’effet variétal dans l’évaluation de l’efficacité des produits de biocontrôle et de biostimulation.

Pour approfondir le sujet, n’hésitez pas à consulter nos autres publications liées à la protection des cultures : https://normandiemaine.cerfrance.fr/arad2/les-stimulateurs-de-defenses-naturelles-utilises-pour-la-protection-des-cultures/

Sources Immunité végétale et impact de l’environnement :

BALLINI E. et al, 2022. Quel impact des pratiques culturales sur l’immunité des céréales. VÉGÉPHYL – 7 e CONFÉRENCE SUR LES MOYENS ALTERNATIFS DE PROTECTION POUR UNE PRODUCTION INTEGRÉE

BALLINI E., 2022. Modulation de l’immunité des céréales par l’environnement. Phytopathologie et phytopharmacie. Ecole doctorale GAIA Université de Montpellier, fftel-03726273f https://hal.inrae.fr/tel-03726273/document

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Découvrez comment la diversification végétale peut contribuer à la régulation naturelle des bioagresseurs et donc à protéger les cultures.

La France comme l’Europe voient se développer une demande sociétale forte pour une agriculture permettant de satisfaire les besoins alimentaires de façon plus respectueuse de l’environnement. Malgré la prise en compte croissante des enjeux environnementaux dans les politiques publiques, force est de constater que la transition vers de systèmes de culture plus économes en produits phytosanitaires est loin d’être suffisamment avancée pour atteindre les cibles fixées. Un levier majeur de cette transition est la diversification végétale à toutes les échelles. Elle regroupe une large gamme de pratiques allant des mélanges variétaux aux systèmes agroforestiers. Pour autant, bon nombre de ces pratiques sont perçues comme peu efficaces ou trop contraignantes.

L’INRAE a mené un expertise scientifique collective. Son objectif : évaluer si la diversité végétale des espaces agricoles au sens large peut favoriser la régulation naturelle des bioagresseurs, et ainsi contribuer à la protection des cultures. Il en ressort que la diversification végétale des parcelles et des paysages agricoles :

(1) est un levier pour protéger les cultures,

(2) favorise la biodiversité associée et les services écosystémiques rendus aux agriculteurs et à la société,

(3) permet d’atteindre des rendements souvent supérieurs aux systèmes peu diversifiés,

(4) a des effets contrastés sur la rentabilité économique des exploitations à court terme

et (5) se heurte à des verrous au sein des filières agricoles et dans les territoires.

Et dans tous les cas, cela nécessite des politiques publiques ambitieuses et cohérentes pour un déploiement à large échelle.

Bioagresseurs, protection des cultures et régulation naturelle

Bioagresseurs : des dégâts aux pertes économiques

Les bioagresseurs sont les organismes vivants causant des dégâts sur les plantes cultivées. Et ce par leurs actions physiologiques ou mécaniques sur celles-ci. Ces dégâts peuvent entraîner des dommages aux récoltes (pertes quantitatives ou qualitatives) et, en bout de chaîne, des pertes économiques. Mais établir l’ensemble de la chaîne de causalité entre présence (abondance) de bioagresseurs, occurrence des dégâts, niveau de dommages et niveau des pertes économiques associées n’est pas chose aisée (Figure 1-1).

D’une part, la relation entre abondance des bioagresseurs et occurrence des dégâts n’est pas proportionnelle. En effet, il existe des effets de seuil pour certains bioagresseurs. D’autre part, tout dégât n’entraîne pas nécessairement des dommages (par exemple lorsque les dégâts ne concernent pas un organe récolté). Enfin, le rendement et la qualité des récoltes sont des variables qui résultent d’un ensemble de facteurs en interaction parmi lesquels la satisfaction des besoins nutritifs et hydriques de la culture. Cela rend difficile l’identification et la quantification des seules pertes dues aux bioagresseurs.

La régulation naturelle dans les stratégies de protection des cultures

La protection des cultures désigne les stratégies mises en œuvre pour empêcher ou réduire les pertes de récoltes causées par les bioagresseurs. Aujourd’hui, la stratégie la plus fréquemment mise en œuvre est le contrôle des populations de bioagresseurs au moyen de la lutte chimique déployée. Outre les pesticides de synthèse, la lutte chimique inclut l’usage de certaines substances de biocontrôle. Son usage est encore actuellement minoritaire bien qu’en croissance ces dernières années.

En rupture avec le paradigme de suppression des organismes bioagresseurs, l’idée qui sous-tend la protection agroécologique des cultures est de s’appuyer sur l’ensemble des processus biologiques/écologiques naturellement à l’œuvre au sein de l’écosystème agricole. L’objectif : maintenir la population de bioagresseurs sous un seuil de nuisibilité (seuil au-delà duquel les dégâts entrainent des dommages).

La réalisation de cette régulation naturelle des bioagresseurs dépend de la structure de l’écosystème agricole et de la matrice paysagère environnante. Ainsi, en contribuant à définir la structure de l’écosystème, les pratiques telles que le choix des végétaux (espèces, variétés) implantés, des dates et de la densité du semis ou encore des séquences de culture sont donc susceptibles d’avoir un effet sur les processus impliqués dans cette régulation.

La diversification végétale des espaces agricoles

La composante végétale des espaces agricoles englobe à la fois :

• la végétation cultivée par l’agriculteur (plantes annuelles ou pérennes cultivées)
• a végétation semi-naturelle (végétation spontanée présente au sein des parcelles (incluant la flore adventice) ou du paysage agricole).

Il existe une large gamme de pratiques de diversification végétale.

Augmenter la diversité intra-spécifique de la culture

Cela consiste à augmenter la variabilité génétique du peuplement cultivé d’une espèce donnée, soit en semant simultanément plusieurs variétés (mélange variétal), soit en utilisant des variétés plus hétérogènes (variétés populations).

–Mélanges variétaux

Les mélanges variétaux consistent à semer simultanément plusieurs variétés commerciales choisies pour la complémentarité de leurs traits agronomiques. Les agriculteurs les utilisent surtout pour réguler les maladies. Pour cela, ils assemblent des variétés dont les résistances et/ou tolérances aux bioagresseurs sont complémentaires. L’objectif est de créer un couvert dont le niveau de résistance « moyen » est adapté au complexe pathogène local. D’après les statistiques nationales de déploiement variétal, les mélanges variétaux de blé couvraient 12,2 % de la sole de blé en 2020 d’après FranceAgriMer (soit l’équivalent de la variété la plus cultivée) et 17 % en 2021 d’après Arvalis. Ces mélanges sont généralement composés de 2 à 3 variétés. Les agriculteurs choisissent les variétés parmi celles les plus cultivées en pur dans les régions.

–Variétés populations

Une autre forme de diversification intra-spécifique consiste à utiliser des variétés traditionnelles ou paysannes. Par définition, ces variétés présentent un certain niveau d’hétérogénéité génétique. Les variétés traditionnelles sont généralement des variétés dites « populations ». Elles sont constituées d’un ensemble d’individus aux génotypes variés, généralement sélectionnés au champ par des agriculteurs et multipliés en pollinisation libre.

Augmenter la diversité interspécifique du couvert cultivé

Par opposition à la culture dite pure, la diversification interspécifique du couvert cultivé consiste à cultiver simultanément au moins deux espèces végétales différentes au sein de la parcelle durant tout ou partie de leur cycle de croissance.

–Associations de cultures annuelles de vente

Lorsque toutes les espèces cultivées simultanément ont une finalité de production de biomasse ou de grains (cultures de rente), on parle d’association/mélanges de cultures de rente (ou de cultures associées). Les mélanges de cultures de rente représentaient 0,1 à 3 % de la sole selon les régions en 2021. Ce sont principalement des associations céréales et protéagineux.

–Installation de plantes de services durant le cycle de vie de la culture

Il est également possible d’associer une culture de rente à des plantes secondaires (ou plantes de services). Ces dernières n’ont pas vocation à produire un bien agricole mais à y contribuer en fournissant des services écosystémiques parmi lesquels la régulation des bioagresseurs. On parle de :

• plantes compagnes
• plantes répulsives ou push
• plantes barrières
• plantes piège
• plantes banques d’insectes relais

-Agroforestie

Enfin, l’agroforesterie désigne les systèmes associant une ou plusieurs espèces cultivées (annuelles ou pérennes) avec des plantes pérennes ligneuses au sein d’une même parcelle. Les systèmes agroforestiers recouvrent une très large gamme d’associations arbres/cultures. Pour les systèmes agroforestiers traditionnels type prairies/vergers, les estimations font état de surfaces de l’ordre de 100 000 à 170 000 ha au milieu des années 2010. Alors qu’ils occupaient plusieurs centaines de milliers d’ha dans la première moitié du 20e siècle. L’extension des systèmes agroforestiers modernes est encore modeste avec une surface approximative de 3 000 ha. Ils se développent essentiellement depuis 2010 et pour moitié en Agriculture Biologique.

Augmenter la diversité temporelle de la végétation cultivée

Une rotation est une séquence fixe et spécifique de cultures, d’une durée donnée, conçue pour atteindre un ensemble particulier d’objectifs agronomiques, économiques et environnementaux. La performance agronomique des rotations repose sur la gestion de la fertilité et de la structure du sol, de l’eau et des adventices, maladies et autres bioagresseurs à laquelle contribue l’ensemble des cultures qui se succèdent. Les opportunités et contraintes agronomiques, économiques et environnementales fixent les limites des types de rotation qui peuvent être utilisés dans un contexte de production donné. Diversifier la rotation consiste à modifier la séquence de cultures (nature et ordre des cultures de rente) et/ou d’introduire des cultures supplémentaires durant les périodes d’interculture (couvert d’interculture).

Durant la période 2001-2005, d’après l’analyse des enquêtes « pratiques culturales », les rotations de trois cultures étaient majoritaires sur cette période (55 % de la surface en grandes cultures considérée dans l’analyse). Les rotations supérieures à quatre cultures (cinq ou plus) ne ressortent pas de l’analyse. Et les monocultures (essentiellement de maïs ou de blé) occupent à elles seules 12 % de la surface en grandes cultures.

Diversité de la végétation semi-naturelle du paysage

La végétation semi-naturelle est le plus souvent composée d’espèces bisannuelles, pluriannuelles ou pérennes. Les éléments semi-naturels incluent toutes les formes de végétation spontanée (ou initialement semées mais évoluant ensuite librement) située à l’intérieur de la parcelle, sur son pourtour et à l’extérieur de l’exploitation. Elles contribuent à la diversité de la part non cultivée du paysage. Ce sont les haies, les bordures herbacées non productives, les arbres isolés, les jachères, les bosquets d’arbres, les lisières de forêts et les surfaces toujours en herbe. Par ailleurs, en tant que végétation spontanée entrant dans la composition du couvert de la parcelle, la flore adventice contribue à la diversité de la végétation semi-naturelle des espaces agricoles.

Gérer le niveau de diversité du paysage

A l’échelle du paysage, le niveau de diversité de la végétation, tant dans sa composition (nature des cultures présentes dans l’assolement) que dans sa configuration (taille et forme des parcelles, répartition des cultures dans le paysage) est la résultante des choix individuels. En premier lieu, la nature et la répartition des cultures dans l’assolement (à l’échelle de l’exploitation et plus globalement dans le paysage agricole) résulte mécaniquement des choix de rotations mises en place sur chaque parcelle. En second lieu, la longueur des interfaces entre chaque parcelle et son environnement immédiat (autre parcelle agricole ou surface dédiée à un autre usage) est par construction liée à la taille des parcelles.

Les effets de la diversification végétale sur la régulation des bioagresseurs

La régulation naturelle des bioagresseurs, résultat de trois types d’interactions

La régulation naturelle des bioagresseurs résulte de trois types d’interactions entre les organismes vivants :

• Les interactions dites bottom-up entre la plante cultivée et son bioagresseur (phytophage, parasite ou pathogène),
• Les interactions dites top-down entre les bioagresseurs et leurs ennemis naturels
• La compétition entre la plante cultivée et les plantes voisines (cultivées ou adventices).

En principe, la régulation des bioagresseurs par la diversification végétale repose essentiellement sur le fait qu’un même bioagresseur ne peut consommer/coloniser toutes les plantes cultivées. Il existe une spécialisation des bioagresseurs vis-à-vis des plantes cultivées qui peut être plus ou moins marquée. De ce fait, une augmentation de la diversité végétale induirait un effet de dilution de la plante hôte du bioagresseur dans un couvert végétal ou un paysage de plantes non hôtes. Confrontés à une ressource végétale ainsi diluée, les bioagresseurs phytophages mettraient plus de temps à trouver leur plante hôte et à les coloniser. S’ajoute à cela l’intervention des ennemis naturels des bioagresseurs. Cette intervention dépend fortement de la fourniture de différentes ressources pour ces organismes auxiliaires (ressources florales, proies alternatives, sites d’hivernation, etc.). Cette fourniture repose elle aussi sur la diversité végétale à différentes échelles spatiales et temporelles.

Des effets majoritairement positifs de la diversité végétale sur la régulation des bioagresseurs

Le tableau 2-1 résume les effets des différentes modalités de diversification végétale sur les différentes catégories de bioagresseurs. Attention, les effets positifs par grande catégorie de bioagresseur ou par modalité de diversification ne préjugent en rien de leurs additivités.

La synthèse bibliographique montre qu’au moins une modalité de diversification peut potentiellement réguler chaque catégorie de bioagresseurs. Dans la majorité des cas, la littérature fait consensus sur l’effet positif de la diversité végétale.

-Adventices

Globalement, il apparait que les adventices sont principalement régulées par les associations d’espèces à l’échelle parcellaire et les rotations. Les associations d’espèces agissent via leur arrangement spatial qui favorise la compétition pour les différentes ressources, notamment la lumière. Les rotations agissent en diversifiant les pressions de sélection au cours du temps. Les effets régulateurs de la diversité végétale du paysage (composantes cultivée et/ou semi-naturelle) restent quant à eux principalement théoriques et très peu étudiés. La littérature est quasi-inexistante sur l’effet des mélanges variétaux sur la régulation des adventices. Et les rares effets rapportés sont non significatifs. Le mécanisme le plus fort associé aux effets de la diversification est la compétition vis-à-vis des adventices.

-Insectes ravageurs

Les insectes ravageurs peuvent être régulés à l’échelle de la parcelle par la diversité intra mais surtout interspécifique. Et à l’échelle du paysage, par la diversité des cultures. Généralement, la diversité des éléments semi-naturels favorise les ennemis naturels (tant en abondance qu’en diversité), sans toutefois que les conséquences sur la régulation des bioagresseurs ne soient démontrées. Les mécanismes intervenant dans leur régulation sont nombreux et principalement associés à la réduction de la disponibilité spatiale et temporelle des ressources (notamment l’abondance de la culture cible) aux échelles intra-parcellaires et paysagères, ainsi qu’à la présence et l’abondance des ennemis naturels.

–Agents pathogènes aériens et telluriques

Les agents pathogènes aériens peuvent être régulés à l’échelle de la parcelle principalement par la diversité intra-spécifique et les rotations. Et dans une moindre mesure, par la diversité interspécifique. Les effets de la diversité végétale à l’échelle du paysage sont surtout théoriques. La fragmentation des paysages et les barrières à la dispersion (comme les haies) ont un effet attendu positif. Les mécanismes intervenant principalement dans leur régulation sont la dilution/concentration de l’hôte, l’effet barrière et l’effet du microclimat.

Les agents pathogènes telluriques présentent des réponses à la diversification intra-parcellaire comparables aux agents pathogènes aériens. Seule l’intensité des effets de la diversité intra-spécifique dans la parcelle présente des effets positifs plus faibles. Du fait de leurs faibles distances de dispersion, on ne s’attend pas à des effets importants de la diversité paysagère sur la régulation des agents pathogènes telluriques.

Mais des effets très dépendants du contexte

La dépendance au contexte est valable pour toutes les modalités de diversification. Toutefois, les déterminants de ce phénomène sont clairement identifiés dans la littérature :

• La caractérisation des traits de vie des bioagresseurs (et de leurs ennemis naturels le cas échéant). Elle est souvent déterminante pour identifier la ou les modalités de diversification à privilégier.
• Les pratiques agricoles mises en œuvre dans les parcelles (et par répercussion à l’échelle du paysage). Ce sont les déterminants principaux de la variation des effets observés entre situations de production (par exemple le travail du sol). Relevant de décisions humaines, elles constituent un levier pour favoriser l’expression des régulations naturelles. Les contraintes agronomiques qui les sous-tendent et le besoin de combinaison de pratiques cohérentes au sein d’un système de production restreignent toutefois le champ des possibles.
• Les conditions climatiques locales et saisonnières. Elles sont systématiquement évoquées dans les études pluriannuelles comme un facteur explicatif de la variabilité des effets observés. Les évènements climatiques ponctuels peuvent perturber l’expression attendue des mécanismes de régulation, en entrainant par exemple une mortalité accrue des ennemis naturels.

Pour aller plus loin sur le sujet : vous pouvez consulter notre article sur la prospective « Agriculture européenne sans pesticides chimiques en 2050 ».

Source

Tibi A (coord.), Martinet V (coord.), Vialatte A. (coord.), Alignier A, Angeon V, Bohan D.A., Bougherara D, Cordeau S., Courtois P., Deguine J-P., Enjalbert J., Fabre F., Fréville H., Grateau R., Grimonprez B., Gross N., Hannachi M., Launay M., Lelièvre V., Lemarié S., Martel G., Navarrete M., Plantegenest M., Ravigné V., Rusch A., Suffert F., Thoyer S. (2022). Protéger les cultures en augmentant la diversité végétale des espaces agricoles. Synthèse du rapport d’ESCo. INRAE (France), 86 p. https://dx.doi.org/10.17180/awsn-rf06

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Découvrez comment le changement climatique impacte le vulpin et l’efficacité des leviers agronomiques pour le gérer

Le vulpin est une adventice de plus en plus présente dans les parcelles et ce même à des périodes où on ne le voyait pas il y a encore 20 ans. Le vulpin est une adventice dite automnale et plutôt inféodé à des systèmes à dominante cultures d’hiver. Toutefois, on constate ces dernières années une expansion du vulpin dans les parcelles. Outre l’apparition de résistances et d’une moindre efficacité des herbicides, une des explications semble liée au changement climatique. En effet, l’augmentation des températures et le changement des régimes de pluie ont eu des conséquences sur la biologie du vulpin notamment sur sa période de levée préférentielle. Pour le Nord de le France, cela se traduit par une période de levée plus tardive à l’automne et un peu plus étalée sur le printemps.

Ces modifications peuvent avoir des conséquences sur l’efficacité des leviers de gestion actuels du vulpin : décalage de date de semis, rotation avec alternance cultures hiver et cultures de printemps ou encore faux semis. Il s’agira donc d’être d’autant plus réactif pour adapter sa stratégie de gestion des vulpins aux conditions climatiques de l’année et combiner les leviers pour maximiser leurs effets. Et dans le cas d’infestation forte, ne pas hésiter à utiliser des leviers « pompiers ».

Changement climatique et levée de vulpins

Biologie du vulpin

Pour germer, les graines d’adventices ont besoin d’un certain niveau de potentiel hydrique du sol et de température de base différents selon les espèces (cf graphique ci-dessous). Plus on est proche des 0, moins les conditions de germination sont restrictives. Ainsi, les adventices estivales (digitaire, morelle…) ont surtout besoin de température quand les adventices automnales (géranium, gaillet…) ont davantage besoin d’humidité que de température.

Concernant le vulpin, sa stratégie de survie est principalement liée à des conditions de germination peu restrictives, une dormance faible et une production de graines importante (500 à 5000 graines par plante). A l’inverse, les graines de vulpin restent peu longtemps viables dans le sol soit environ 3 ans. Cela s’explique par une paroi de graine peu épaisse.

De plus en plus de vulpins, y compris à des périodes jusque-là peu propices au vulpin

Différentes hypothèses peuvent expliquer ce phénomène :

(1) Une évolution des pratiques culturales : diminution du travail du sol, augmentation de l’azote minéral au cours de la seconde moitié du 20^ème siècle (puis stabilisation dans les années 90), date de semis des céréales plus précoce, évolution des programmes et périodes d’application des herbicides (du printemps vers l’automne)

(2) L’apparition de résistances aux molécules entraînant une moindre efficacité des herbicides

(3) Le changement climatique avec une augmentation des températures et des épisodes de pluies plus capricieux.

Cela a pour conséquence :

• une modification de la période de levée préférentielle
• une évolution des écotypes : apparition de populations de vulpin avec des génétiques distinctes fonction des systèmes de culture et des pratiques
• un accroissement des populations

Une modification de la courbe de levée préférentielle du vulpin due au changement climatique

Le projet ADVENTURH piloté par Agrotransfert a permis une mise à jour de la courbe de levée préférentielle du vulpin (cf graphique ci-dessous). A noter qu’elle n’est valable que pour le Nord de la France et doit encore être confirmée. D’une part, les levées automnales de vulpin historiquement très concentrées entre mi septembre et mi octobre sont maintenant plus étalées d’août et décembre. D’autre part, le pic de levée au printemps et plus important.

Le changement climatique a également pour conséquence une variabilité interannuelle plus importante des conditions climatiques permettant ou non la germination des graines d’adventices. Cela rend d’autant plus compliqué la choix des leviers de gestion à activer.

Conséquences du changement climatique sur la gestion du vulpin

Des leviers impactés par le changement climatique

Le schéma ci-dessous reprend l’ensemble des leviers de gestion des vulpins. Les leviers grisés sont ceux dont l’efficacité ou la mise en œuvre peut être impactée par le changement climatique.

Les leviers « date de semis » et « rotation diversifiée » restent toutefois à activer. Ainsi, décaler la date de semis des céréales après le 20 octobre reste préférable à un semis plus précoce. En effet, ce décalage permet toujours d’éviter le pic de levée préférentielle du vulpin même si aujourd’hui des levées en novembre/décembre sont possibles. De plus, une rotation avec des cultures d’hiver et de printemps permet de ne pas trop spécialiser la flore adventice et le cas échéant, de se donner l’opportunité de pouvoir varier les molécules herbicides.

Et dans tous les cas, il faut multiplier les leviers pour maximiser leurs effets.

Une adaptation des leviers aux conditions de l’année

La variabilité de la météo couplée à la pression vulpins croissante incite, en plus d’une multiplicité des leviers de gestion, à une plus grande adaptabilité du système de culture et des pratiques. Par exemple, en conditions d’humidité du sol suffisante (mais avec un sol ressuyé), le faux semis peut être un levier intéressant pour réduire le nombre de graines pouvant germer au moment du semis de la céréale. A l’inverse, en conditions sèches, le faux semis sera contreproductif, le risque étant de provoquer des levées de vulpin au moment du semis de la céréale. Dans ce cas, une stratégie d’enfouissement des graines par un labour peut s’avérer plus intéressante.

Des leviers « pompiers » à activer en cas de forte infestation

Dans le cas de parcelles à forte infestation, l’agriculteur peut activer des leviers moins communs.

Ecimage des épis de vulpin

L’écimage des épis de vulpins peut être une solution annuelle pour faire face à un échec des autres leviers. Dans la majorité des cas, aujourd’hui, les agriculteurs réalisent un seul écimage par saison avec un réglage de coupe à environ 5-7 cm au dessus de la culture. Le projet COPRAA a testé d’autres options : 3 dates (D1 = 15 mai, D2 = 01 juin et D3 = 15 juin et différentes hauteurs (cf schéma ci dessous).

On observe une augmentation du nombre de graines écimées (H1 et H2) avec le décalage de la date d’écimage (cf graphique ci dessous gauche). Par contre, au mieux 70% des graines sont écimées lors du passage le plus tardif. Toutefois, plus on écime tard, plus le nombre de graines viables tombant au sol augmente (cf graphique ci dessous droit).

L’optimum semble donc une date au 01 juin qui permet une efficacité de 60% et une viabilité des graines inférieure à 10 %. Il est également possible d’utiliser une écimeuse récupératrice qui évite que les graines de vulpin ne tombent au sol.

Succession de plusieurs cultures de printemps combinée à des leviers de travail du sol

Cet exemple combinant 4 cultures de printemps entre deux blés et un labour en 6 ans a permis à l’agriculteur de gérer son infestation de vulpin qui entraînait jusqu’à 20 q/ha de perte de rendement du blé.

Pour en savoir plus sur la gestion agronomique des adventices graminées, vous pouvez consulter le témoignage de Vincent FAGGIANELLI, agronome au Cerfrance Normandie Ouest sur la gestion des ray grass résistants : https://normandiemaine.cerfrance.fr/arad2/leviers-agronomiques-ray-grass-resistants/

Source

Agrotransfert, 2023 Lutte contre le vulpin et changement climatique : adapter les stratégies pour continuer à le maîtriser. Webinaire du 23 mars. https://www.youtube.com/watch?v=hy7opblYllM

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