Le pouvoir insoupçonné des parfums des plantes pour remplacer certains pesticides

Les composés organiques volatils (COV) sont des signaux chimiques en suspension dans l’air, permettant aux plantes de communiquer entre elles ou avec d’autres organismes sur des distances plus ou moins courtes. Deux professeurs de l’université des sciences de Tokyo décryptent les mécanismes moléculaires à l’origine de ce phénomène, et ses applications potentielles dans l’agriculture durable.

Immobiles, mais pas sans défense ! Lorsqu’une plante est endommagée par un herbivore, l’agression déclenche la libération de composés organiques volatils (COV). Ces gaz peuvent être détectés par les plantes voisines, ce qui les incite à renforcer leurs armes contre les menaces potentielles. Une stratégie biochimique complexe, qui permet aux végétaux terrestres de se protéger efficacement.

« C’est exactement ce que font les brins d’herbe broutés par des moutons, leurs molécules volatiles enclenchent alors diverses réactions pour sauver ce qui peut encore l’être : désinfection de la section, cicatrisation et surtout mise en garde des brins d’herbe aux alentours d’une coupure imminente, les brins avertis anticipant alors les processus de désinfection et de cicatrisation », explique Valentin Hammoudi dans « Le Pouvoir des Plantes » (éditions humenSciences, 2023).

Ce domaine d’étude suscite un fort intérêt, notamment en raison de ses applications prometteuses pour l’agriculture durable. Une synthèse de la littérature scientifique publiée en ligne le 11 octobre 2024 dans la revue Trends in Plant Science met en lumière ces processus complexes, et leurs implications pour nourrir l’humanité sans épuiser la planète.

Menthe, allô ?

Le professeur Gen-ichiro Arimura et son collègue Takuya Uemura de l’université des sciences de Tokyo, au Japon, explorent en effet la manière dont la compréhension de la communication entre plantes pourrait conduire à des « stratégies innovantes » pour la protection des cultures contre les ravageurs et l’amélioration des rendements.

« Bien que les plantes ne possèdent pas de système olfactif sophistiqué comme les animaux, elles sont capables de détecter et de réagir à une large gamme de COV, sur la base de similitudes structurelles avec des composés qu’elles – ou leurs ancêtres – ont rencontrés au cours d’interactions bénéfiques ou nocives avec divers organismes », explique le professeur Arimura (communiqué).

Parmi les types de COV émis par les plantes lorsqu’elles sont attaquées, et qui contribuent à la palette des parfums de la nature, les auteurs mentionnent l’isoprène, les terpénoïdes ainsi que les molécules volatiles des feuilles vertes, capables d’attirer des insectes bénéfiques ou de repousser les herbivores, par exemple. Les monoterpénoïdes, abondants dans la menthe, ont ainsi été commercialisés pour leurs propriétés antiparasitaires, antimicrobiennes et ovicides (détruisant les œufs des parasites).

ADN plus ou moins accessible

Une fois émis, les COV sont absorbés par les stomates (pores) des plantes voisines et se diffusent à travers les cellules du mésophylle, la partie interne des feuilles. La réponse du destinataire implique alors des mécanismes de signalisation intracellulaires et intercellulaires complexes. Les flux de calcium, par exemple, jouent un rôle clé dans les cascades de signalisation.

Ainsi, des hydrocarbures comme le β-caryophyllène peuvent réguler l’expression des gènes en interagissant avec la chromatine, une structure qui contrôle l’accessibilité de l’ADN. Ce processus, connu sous le nom de « remodelage de la chromatine », déclenche l’activation de la transcription des gènes, préparant ainsi la plante à des réponses de défense renforcées.

L’utilisation des COV offrirait une « solution durable » pour l’agriculture, favorisant à la fois la défense et la productivité des cultures tout en réduisant la dépendance à l’égard des pesticides de synthèse, concluent les auteurs. Le tout, en réduisant les coûts de production et en augmentant la valeur des produits, car « la majorité des consommateurs préfèrent les cultures sans pesticides pour leur bien-être. »

« Plantes compagnes » et biostimulants

Concrètement, une approche « prometteuse » consisterait à incorporer, parmi les plantes cultivées, des « plantes compagnes » telles que la menthe, qui émettent des « COV bénéfiques », propose le professeur Arimura. Attention, toutefois, à tenir compte des distances à respecter pour un effet protecteur optimal, et surtout, de l’existence de certains COV dits « allélochimiques », pouvant inhiber la croissance végétale.

La compréhension de la communication entre les plantes a également mené au développement de nouveaux « biostimulants », c’est-à-dire de substances qui stimulent la croissance des végétaux et leur tolérance au stress. Or, il ne s’agit pas d’un horizon lointain : ces produits seront « bientôt disponibles pour une utilisation dans l’agriculture », selon le professeur.

Source : https://www.geo.fr/