Les plantes de grande culture résisteront-elles au sel un jour ?

Lanscape_with_Chenopodium_quinoa_Cachilaya_Bolivia_Lake_Titicaca

L’irrigation de par le monde a de bons côtés comme par exemple permettre la culture du maïs dans des régions qui ne sont pas adaptées de par la pluviométrie locale à ce type de plante très gourmande en eau. En d’autres régions la culture du coton, aussi très dépendante d’apports en eau, a parfois conduit à des désastres environnementaux irrémédiables. Qui n’a pas encore présent à l’esprit le quasi assèchement de la Mer d’Aral pour justement irriguer des champs de coton. La pratique de l’irrigation a ses bons et ses mauvais côtés mais il ressort d’études de la FAO que l’irrigation condamne chaque minute dans le monde trois hectares de terre arable en raison des remontées de sel à la surface à la suite d’une irrigation incontrôlée, soit en raison de l’utilisation d’eau légèrement saumâtre, soit parce que l’équilibre chimique du sol ne se prête pas à une irrigation intensive. Cette statistique paraît effrayante et pourtant il s’agit de la réalité.

Il existe cependant des plantes résistantes à de fortes concentrations en sel, par exemple les palétuviers des mangroves ou les salicornes, ces petites plantes aux feuilles succulentes qu’on trouve communément près des oeillets des marais salants et qu’on peut, si on a un palais exercé, déguster en salade.

Des bactéries résistent à de très fortes concentrations en sel, des plantes aussi, or l’une des hypothèses de l’apparition de la vie sur Terre serait la proximité des fumeurs des fonds marins où des sels minéraux et des gaz dissous sous de très fortes pressions comme de l’hydrogène, du gaz carbonique, de l’ammoniac et divers dérivés soufrés, rassemblés presque par hasard au même endroit, auraient permis l’élaboration des premières molécules complexes puis cette organisation spatiale apte à donner naissance à des proto-cellules vivantes. Il a fallu un bon milliard d’années pour aboutir aux premières bactéries qui, dans un milieu salin, ont du imaginer un système leur permettant d’évacuer le sel (chlorure de sodium) afin d’atteindre des stades évolutifs plus complexes. Des restes de ce mécanisme ancestral lointain persistent encore aujourd’hui chez certaines plantes qui se sont spécialisées au cours de l’évolution pour s’affranchir du sel par des subterfuges complexes leur permettant de survivre dans ces environnements hostiles.

Que ce soient les bactéries dites halophiles ou les plantes dites halophytes croissant ou poussant sans encombre dans de l’eau salée, le mécanisme d’élimination du sel en excès est sensiblement le même dans son principe : un échange entre l’ion sodium et l’ion hydrogène plus communément appelé proton ou H+. Cet échange est dispendieux en énergie et on comprend qu’il a fallu des centaines de millions d’années pour que sa mise au point ait pu atteindre une perfection incroyable chez les plantes « halophytes » comme les salicornes. Mais cette aptitude à éliminer le sel n’est pas seulement le fait des plantes et des bactéries. Par exemple certains oiseaux marins que l’on peut observer au large s’abreuvent d’eau de mer et éliminent le sel grâce à des glandes spécialisées qui rejètent le sel à l’extérieur de leur corps, un mécanisme en tout points apparenté à celui mis au point par les palétuviers ! Dans les deux cas il faut des quantités incroyables d’énergie pour faire fonctionner le système d’échange entre sodium et protons. Les salicornes sont des plantes succulentes et un fluide riche en sel s’accumule à l’intérieur de vacuoles intracellulaires sans endommager la plante (voir l’illustration en fin de billet). D’autres plantes de la famille des Chénopodiacées reclassées maintenant dans la super-famille des Amaranthacées ont imaginé de stocker le sel dans des petites vessies épidermiques qui ont évolué à partir de cils présents sur les cellules de cet épiderme appelés trichomes. Les plantes halophytes font partie de cette famille qui comprend aussi les épinards, les betteraves, le quinoa ou encore l’Atriplex, une plante commune des déserts salés qui est un candidat sérieux pour la production de bio-carburants.

Comment rendre une plante tolérante au sel sinon en identifiant d’abord l’ensemble des gènes impliqués dans le transport et l’élimination du sodium mais aussi ceux qui permettent l’élaboration des vessies épidermiques où le sel est stocké puis éliminé lorsque ces vessies se détachent de la plante. Il s’agit d’une tâche pour le moins difficile car dans un premier temps il faudra tenter des croisements entre par exemple le blé et le quinoa, ce qui est loin d’être acquis. La biologie moléculaire et la transgénèse végétale n’arriveront jamais à bout de ce gigantesque challenge car le nombre de gènes impliqués dans le processus d’élimination du sel est trop important. Il ne reste qu’une laborieuse sélection par adaptation à des milieux salés qui pourrait s’étaler sur des dizaines d’années.

Capture d’écran 2015-01-05 à 22.30.30

Les plantes ont choisi trois stratégies pour tolérer le sel : la plupart des plantes non tolérantes (i) dépensent de l’énergie pour rejeter le sel à l’extérieur, c’est le cas par exemple du blé ou de l’orge au détriment du rendement de la récolte qui chute fortement en présence de sel. Les plantes halophytes ont choisi deux stratégies : stocker le sel dans des vacuoles intracellulaires (ii et D, Carpobratus rossii), c’est le cas de la salicorne, ou de l’éliminer artificiellement dans des vessies (iii) comme l’atriplex (B) ou le quinoa (C). La tolérance au sel des grandes cultures vivrières n’est donc encore qu’un objectif très éloigné de la réalité …

Source et illustration : Quinoa (Wikipedia) et Trends in Plant Science, November 2014, Vol. 19, No. 11, DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.tplants.2014.09.001

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s