Olivier Husson 2016 - 4/10
- Redox et bioagresseurs. Bioélectronique Vincent
Maladies, bioagresseurs et changement de perspective
Cette partie aborde les maladies et les bioagresseurs en s’appuyant sur les fondements de la bioélectronique Vincent. L’idée défendue est qu’il faut changer complètement de perspective par rapport à l’approche conventionnelle.
Dans l’approche classique, lorsqu’un bioagresseur attaque une plante, on considère que le bioagresseur est l’ennemi et qu’il faut protéger la plante contre lui. Ici, la perspective est différente : les plantes ne sont pas nécessairement une ressource naturelle pour les bioagresseurs. Elles deviennent attaquables lorsqu’elles sont déséquilibrées. Ce n’est donc pas seulement la présence du bioagresseur qui pose problème, mais l’état de la plante.
Ce déséquilibre peut se lire à travers trois grands paramètres :
- le pH,
- le potentiel d’oxydo-réduction (RedOx),
- la conductivité.
À partir de là, les pratiques culturales et les systèmes de culture peuvent être pensés comme des moyens de modifier les conditions de pH, RedOx et conductivité du sol et des plantes, de façon à rendre le milieu défavorable aux bioagresseurs. L’objectif n’est donc pas forcément de supprimer ces derniers, mais de rendre les plantes moins attractives ou moins favorables à leur développement.
Les zones favorables aux différents pathogènes selon la bioélectronique Vincent
Olivier Husson reprend un tableau issu de la bioélectronique Vincent présentant les zones favorables à différents types de pathogènes et de maladies.
Dans cette lecture :
- l’alcalin oxydé est favorable aux virus ;
- l’acide oxydé est favorable aux mycoses et aux champignons ;
- l’alcalin réducteur est favorable aux microbes pathogènes ;
- l’acide réducteur est plutôt favorable aux algues vertes et à la vitamine C.
Il insiste sur le fait que ces représentations peuvent être lues de plusieurs façons selon le type de diagramme utilisé. Il faut donc toujours se demander comment lire le schéma :
- soit à l’horizontale,
- soit en travers,
- selon qu’on raisonne en rH2, en Eh/pH, ou en potentiel corrigé par le pH.
Cette question de lecture des schémas est importante pour ne pas se tromper sur les interprétations.
Différence entre sols et plantes
Un point essentiel est que les plantes fonctionnent dans une gamme de pH et de RedOx beaucoup plus étroite que les sols. Les variations observées dans les sols sont larges, alors que les plantes « écrasent » ces différences et restent dans une zone de fonctionnement plus resserrée.
En outre :
- les niveaux favorables dans les plantes ne sont pas les mêmes que dans les sols ;
- les plantes sont globalement plus réduites que les sols, ce qui est logique puisqu’elles apportent de l’énergie ;
- ces niveaux sont spécifiques à chaque espèce.
Autrement dit, quand on parle d’« acide oxydé », de « basique réduit », etc., il faut le comprendre relativement au milieu équilibré propre à chaque plante. Il n’existe pas une valeur absolue valable pour toutes les espèces végétales.
Ainsi, un maïs, un manioc, un niébé ou un riz n’auront pas exactement les mêmes zones de fonctionnement. Il faut donc construire des référentiels spécifiques par espèce.
Vers l’idée d’un sol idéal pour chaque plante
La question posée est celle d’un sol idéal pour chaque plante.
Pour certains paramètres, on dispose déjà de références anciennes ou bien établies :
- pour le pH, les niveaux les plus favorables aux cultures sont connus depuis longtemps ;
- pour la conductivité électrique des sols, il existe de nombreuses applications, notamment en agriculture de précision et en culture hors-sol.
En revanche, pour le RedOx, les connaissances sont encore limitées, à part quelques cas comme le riz. On sait peu de choses pour la plupart des cultures.
Dans la bibliographie, on retrouve cependant quelques tendances :
- les champignons pathogènes et les virus se développent à des potentiels RedOx élevés ;
- pour les bactéries, c’est moins clair ou moins documenté.
Cela rejoint les observations de la bioélectronique Vincent.
Il est aussi rappelé que les micro-organismes sont adaptés à des conditions spécifiques et que les pathogènes en particulier se développent dans des gammes relativement étroites. Cela ouvre la possibilité de piloter les milieux pour sortir de leur zone de confort.
Réactions RedOx, stress biotiques et résistances
Les stress biotiques et les résistances aux pathogènes entraînent des réactions d’oxydo-réduction. Il y a en particulier production d’espèces réactives de l’oxygène.
Dans cette logique :
- l’oxydation correspond à l’attaque ;
- les antioxydants correspondent à la défense.
Cette grille de lecture permet d’interpréter les réactions de la plante face aux bioagresseurs.
Champignons pathogènes et milieux acides oxydés
Dans la bioélectronique Vincent, les champignons pathogènes se situent dans la zone acide oxydée. D’après la littérature, de nombreux champignons pathogènes se développent effectivement à RedOx élevé et à pH légèrement acide. C’est le cas, par exemple, de genres comme :
- Pythium,
- Fusarium,
- et d’autres champignons responsables de mycoses végétales.
Ces observations sont donc cohérentes avec les propositions de la bioélectronique Vincent.
Hypothèse sur le développement des champignons dans la plante
Un point jugé particulièrement intéressant concerne le fait qu’il n’y a pas d’oxygène libre dans les cellules. Les champignons pathogènes se développeraient en respirant sur les terminaux d’oxydation déposés par les plantes dans les parois.
L’idée est la suivante :
- lorsqu’une plante est trop oxydée pour maintenir son niveau cellulaire, elle évacue des produits très oxydés dans les parois ;
- les champignons pourraient utiliser ces terminaux d’oxydation pour respirer et se développer.
Cela pourrait expliquer le développement différentiel des champignons selon les organes de la plante.
Exemple de la pyriculariose du riz
Pour la pyriculariose du riz, principal champignon pathogène du riz, il est observé que le champignon se développe surtout sur les feuilles du bas.
Or ces feuilles basses correspondent justement à :
- un pH plus faible,
- une oxydation plus forte.
On retrouve donc bien la zone favorable au champignon.
Réaction de la plante face à un champignon
Lorsqu’une plante est attaquée par un champignon, sa réaction consiste à concentrer des produits hyperoxydés, à oxygéner fortement la zone et à provoquer une nécrose locale.
Autrement dit :
- la plante tente de tuer le champignon par sur-oxydation ;
- pour cela, elle sacrifie ses propres cellules ;
- cette mort cellulaire localisée forme la nécrose.
Expérimentations en boîtes de Petri sur des champignons
Des essais en boîtes de Petri ont été réalisés, notamment sur la pyriculariose du riz. On fait varier le niveau de pE + pH et on observe la croissance des colonies de champignons au bout de 14 jours.
Les résultats montrent :
- une montée de la croissance jusqu’à un optimum,
- puis une diminution lorsque l’on sort de cette zone favorable.
Cela indique clairement que le champignon possède un milieu favorable de développement relativement bien défini.
L’interprétation proposée est la suivante :
- si la plante est trop oxydée, le champignon peut se développer car il y trouve les conditions de respiration qui lui conviennent ;
- si l’oxydation devient excessive au point de provoquer une sur-oxydation locale, la plante peut alors éliminer le champignon, mais au prix d’une nécrose.
Il est également montré, dans des études plus fines, que le champignon tend à tirer le milieu vers son propre milieu favorable.
Exemple du phoma sur colza
Des résultats similaires sont obtenus avec le phoma du colza.
Quand on fait varier pE + pH :
- la croissance du phoma présente un optimum ;
- la sporulation varie également selon le milieu ;
- ces résultats se répètent de manière claire.
L’intérêt de ces essais est aussi de montrer que ce n’est pas seulement le pH qui joue, mais bien la combinaison pH + RedOx.
Différences entre souches
Les expérimentations sur plusieurs souches de phoma montrent que certaines ont une gamme de tolérance plus large que d’autres. Certaines souches restent performantes sur une plage plus étendue, ce qui pourrait les rendre plus problématiques au champ.
Le même type de résultats a été observé avec le sclérotinia.
Ces études ont notamment été conduites à Rennes, à l’INRA, dans un cadre de collaboration avec l’Institut de génétique, environnement et protection des plantes.
Essais sur plantes de colza
Des essais ont également été réalisés sur colza en conditions de culture, en faisant varier les niveaux de pE + pH, puis en inoculant le phoma.
Les premiers résultats montrent que :
- la croissance de la plante suit aussi ces variations ;
- le champignon se développe davantage dans certaines conditions ;
- dans d’autres cas, l’inoculation ne donne quasiment rien, en dehors de la simple blessure liée à la piqûre.
Ces travaux sont encore en cours mais vont dans le même sens que les propositions de la bioélectronique Vincent.
Spécificité des espèces végétales et transfert limité des pathogènes
Les niveaux de fonctionnement diffèrent d’une espèce à l’autre. Par exemple, le manioc n’a pas du tout les mêmes maladies que d’autres cultures.
L’idée avancée est que cela pourrait s’expliquer en partie par les niveaux spécifiques de pH et de RedOx de chaque espèce. Un pathogène adapté à la zone de fonctionnement d’une plante ne pourra pas forcément se développer sur une autre espèce si celle-ci fonctionne dans un domaine très différent.
Cela pourrait expliquer pourquoi :
- certains champignons passent facilement d’une espèce à une autre,
- alors que d’autres ne franchissent pas cette barrière.
Par exemple, entre blé et riz, les domaines de fonctionnement sont suffisamment proches pour qu’un transfert soit envisageable. En revanche, avec une espèce très éloignée comme le manioc, cela devient beaucoup moins probable.
Cas de la pyriculariose du riz en systèmes de culture
La pyriculariose est particulièrement importante en riz pluvial, alors qu’elle est beaucoup moins problématique en riz irrigué.
Cela s’expliquerait par le fait qu’en irrigué :
- le sol est à un niveau RedOx plus bas ;
- la plante elle-même est plus basse en RedOx.
D’autres observations vont dans le même sens :
- l’apport de nitrates favorise fortement le champignon ;
- l’apport d’ammonium pose beaucoup moins de problèmes.
Le nitrate est présenté comme la forme oxydée de l’azote, ce qui cadre bien avec le développement du champignon en milieu plus oxydé.
De même :
- sous ciel couvert ou faible intensité lumineuse, les champignons se développent davantage ;
- une baisse de photosynthèse fait monter le RedOx de la plante ;
- les plantes stressées ou carencées en éléments métalliques voient aussi augmenter les problèmes ;
- des publications au Brésil indiquent une augmentation de maladies fongiques après applications répétées de glyphosate, ce qui pourrait s’interpréter comme une conséquence d’oxydation.
À l’inverse :
- certains sols suppressifs de la pyriculariose sont des sols organiques et peu acides ;
- l’application de biochar réduit l’incidence de la pyriculariose en agriculture de conservation.
Effets des systèmes de culture
Les comparaisons entre labour et semis direct sur couverture végétale montrent que :
- le semis direct réduit fortement l’incidence de la pyriculariose avec le temps ;
- la fertilisation minérale augmente les dégâts par rapport à la fertilisation organique ;
- l’amélioration progressive des sols en semis direct conduit à une baisse importante de la pression pathogène.
Après quelques années, la pyriculariose peut même reculer fortement, voire disparaître des feuilles pour ne subsister qu’en fin de cycle sur le col.
Effet de la densité de semis
La densité de semis influence aussi l’expression de la maladie.
Quand la densité augmente :
- les plantes se font davantage d’ombre ;
- chaque plante reçoit moins de lumière ;
- le RedOx monte ;
- les conditions deviennent plus favorables au champignon.
L’épidémiologie classique insiste souvent sur les contacts entre feuilles et les risques accrus de contamination. Olivier Husson ajoute qu’il ne faut pas oublier l’effet direct de la lumière sur le niveau RedOx de la plante.
Variétés et sensibilité aux maladies
Des mesures répétées sur différentes variétés montrent des différences nettes de positionnement RedOx/pH.
Certaines variétés se situent plutôt dans une zone plus favorable à la pyriculariose, d’autres plus loin de cette zone. Cela peut constituer un élément d’explication de la résistance variétale.
Dans les résultats présentés :
- une variété très sensible à la pyriculariose se retrouve dans une zone plus acide oxydée ;
- une variété résistante reste davantage en dessous de cette zone ;
- une autre variété, résistante à la bactériose, se situe à l’opposé de la zone favorable aux bactéries.
La dynamique dans le temps est aussi importante : selon l’âge de la plante, son positionnement évolue, ce qui peut expliquer pourquoi certaines maladies se développent davantage sur plantes âgées ou en fin de cycle.
Bactéries pathogènes
Les bactéries pathogènes se développeraient plutôt à bas RedOx, dans des milieux plus réduits. Les milieux favorables sont souvent :
- des rizières,
- des sols engorgés,
- des contextes de fortes pluies.
Une variété de riz comme Azucena, présentée comme très résistante à la bactériose, se situe justement à l’opposé de la zone favorable aux bactéries.
Il est aussi observé que :
- l’inoculation de bactériose prend mal sur jeunes plantes ;
- elle réussit beaucoup mieux sur des plantes plus âgées ;
- cette maladie est plutôt typique des rizières et moins fréquente en pluvial.
Tout cela reste à confirmer par de nouvelles répétitions expérimentales, mais l’ensemble est cohérent.
Virus
Pour la bioélectronique Vincent, les virus se situent en zone légèrement basique oxydée.
La littérature montre que de nombreux virus, comme celui de la [[mosaïque du tabac]], se développent à :
- pH élevé,
- RedOx élevé.
Selon les explications rapportées d’un virologue travaillant sur le riz :
- à bas pH, le virus ne peut pas se refermer correctement ;
- il lui faut un pH élevé pour commencer à se structurer ;
- il lui faut ensuite un niveau d’oxydation élevé pour franchir les défenses immunitaires de la plante.
Les mécanismes impliqueraient des protéines qui perdent du zinc sous l’effet de l’oxydation, se déforment et permettent ainsi au virus de contourner l’immunité végétale.
Localisation sur la plante
Les virologues indiquent que, pour réussir une inoculation virale sur riz, il faut piquer à la base de la jeune feuille.
Or cette zone est justement :
- plus basique,
- plus oxydée,
- et même la plus basique et oxydée de la plante.
Là encore, cela converge avec le schéma général proposé.
Insectes et mécanismes d’oxydo-réduction
Les interactions entre plantes et insectes mettent elles aussi en jeu des mécanismes d’oxydo-réduction.
Les composés phénoliques jouent un rôle majeur, et leur activation repose sur des réactions RedOx. Les mécanismes de résistance des plantes font souvent intervenir :
- des antioxydants,
- des phénols,
- la vitamine C.
Par exemple, chez certaines chenilles, des effets négatifs des phénols et de la vitamine C ont été observés sur le tube digestif.
Sensibilité aux champs électriques
Une publication dans Science est citée à propos des bourdons. Elle montre que les bourdons ne se contentent pas de voir la forme ou la couleur des fleurs : ils perçoivent aussi leur champ électrique.
Le bourdon est chargé positivement, le pollen négativement. Quand le bourdon vient butiner :
- le pollen colle au bourdon ;
- la fleur voit son champ électrique modifié ;
- les bourdons suivants peuvent détecter qu’elle a déjà été visitée.
Cette capacité à percevoir des champs électriques conduit à l’hypothèse que les modifications de RedOx dans la plante pourraient aussi modifier son champ électrique et donc ses interactions avec les insectes.
Essai sur foreurs de tiges du riz
Un essai a été réalisé avec des foreurs de tiges, importants ravageurs du riz au Bénin.
Le protocole consiste à :
- faire pousser des riz ayant des niveaux RedOx différents ;
- lâcher ensuite des couples d’insectes dans une cage ;
- observer, vingt jours plus tard, les stades larvaires présents selon le niveau RedOx des plantes au moment du lâcher.
Les résultats indiquent que les larves de stades avancés se trouvent surtout sur les plantes ayant un RedOx plus élevé. Cela suggère que les insectes ont préféré pondre sur ces plantes.
Ces résultats sont encore à confirmer, mais ils vont dans le sens de l’hypothèse générale.
Nématodes, gastéropodes et autres ravageurs
Nématodes
Il existe une grande diversité de nématodes, mais il semble que les nématodes pathogènes préfèrent des milieux plutôt acides oxydés et relativement pauvres, au moins sous les tropiques.
On observe aussi que :
- les rotations de culture,
- les amendements organiques,
- les plantes de couverture
réduisent globalement les dégâts de nématodes, ce qui va dans le sens d’une amélioration des conditions du sol.
Gastéropodes
Pour les gastéropodes, la question reste à étudier, mais ils sembleraient se situer dans des milieux légèrement acides oxydés.
Olivier Husson souligne toutefois que cela peut sembler difficile à accepter d’emblée, car en milieux naturels déséquilibrés ils peuvent être abondants et attaquer les plantes. Il est donc probable que d’autres phénomènes interviennent aussi. Le sujet est encore au stade des balbutiements.
Ravageurs divers
De façon générale, de nombreux groupes restent à étudier. Les connaissances sont encore très partielles.
Vers de terre, termites et redox des sols
La question des vers de terre est aussi posée.
Sur le pH :
- les vers de terre préfèrent globalement les milieux proches de la neutralité ;
- ils n’aiment pas les milieux très acides.
Cependant, ils ont une forte capacité à corriger le milieu. Des expériences montrent qu’ils sont capables de rééquilibrer les solutions qui les entourent et de ramener le milieu vers le neutre.
L’humidité du sol joue évidemment aussi un rôle, et l’on peut penser qu’ils préfèrent des niveaux RedOx intermédiaires.
Une question particulièrement intéressante en milieu tropical est celle de l’exclusion apparente entre termites et vers de terre :
- là où il y a beaucoup de termites, on observe très peu de vers de terre ;
- inversement, là où les vers de terre sont présents, les termites sont rares.
L’hypothèse proposée est que ces deux groupes correspondent à des milieux très différents :
- les termites seraient associées à des milieux très oxydés ;
- les vers de terre à des milieux plus équilibrés.
Le rôle des vers de terre sur le RedOx du sol passerait notamment par :
- la structure du sol,
- la matière organique,
- et donc des processus fondamentaux de fonctionnement du sol.
Adventices et conditions RedOx
Concernant les adventices, il existe déjà des éléments bien établis sur les effets du pH et du potentiel d’oxydo-réduction sur la végétation, surtout dans les zones de battement de nappe, d’engorgement ou de submersion.
Les passages entre conditions anaérobies et aérobies ont un impact très fort sur la végétation. Les plantes capables d’oxyder leur rhizosphère survivent là où d’autres disparaissent.
Pour les milieux aérobiques pluviaux, on commence à peine à disposer d’éléments.
Plantes parasites et allélopathie
Il a déjà été vu que la perception des plantes hôtes par les plantes parasites, comme les orobanches, est liée au signal RedOx.
Concernant l’allélopathie :
- plus de 20 000 substances allélochimiques ont été identifiées ;
- très souvent, elles ont des propriétés pro-oxydantes.
Par exemple, la tagète augmente la peroxydation des lipides : son action alléopathique passe donc par l’oxydation.
Redox des adventices observées sur le terrain
Des mesures de RedOx ont été réalisées sur différentes adventices, notamment en Côte d’Ivoire, sur de grandes parcelles simplement labourées, puis observées lors du redémarrage spontané de la végétation.
L’idée est qu’à certains niveaux RedOx du sol correspondent certaines adventices dominantes.
Par exemple :
- à des niveaux élevés, on retrouve certaines espèces comme la pyrrhète ;
- à des niveaux plus bas, on observe davantage de Cyperus ;
- en descendant encore, apparaissent d’autres espèces adaptées à des milieux plus réduits ;
- dans les milieux très réduits, avec parfois les pieds dans l’eau, on voit des espèces de marais.
Ces observations se répètent dans l’espace et dans le temps. Entre septembre et novembre, lorsque le RedOx des sols baisse, les plaques d’adventices se déplacent et changent de composition. Cela suggère des correspondances assez nettes entre espèces adventices et niveaux RedOx.
Certaines adventices hébergent aussi des pathogènes. Par exemple, de la pyriculariose a été observée sur une mauvaise herbe de rizière, mais pas sur d’autres espèces pourtant voisines. Là encore, le niveau RedOx pourrait jouer un rôle.
Plantes bio-indicatrices et lecture redox des sols
Olivier Husson évoque la possibilité de relire les plantes bio-indicatrices, notamment celles utilisées par Gérard Ducerf, à travers les paramètres pH, RedOx et conductivité.
Parmi les critères mobilisés par Gérard Ducerf, plusieurs semblent directement reliés à ces paramètres :
- la vitalité microbienne aérobie ;
- la richesse du sol en matière organique ;
- la porosité par temps sec ;
- la porosité par temps humide ;
- l’hydromorphie ;
- l’asphyxie ;
- l’anaérobiose ;
- certaines carences ou excès minéraux ;
- les situations de nitrophilie.
Par exemple :
- la compaction renvoie à des problèmes d’oxygène de l’air, donc à l’asphyxie ;
- l’hydromorphie renvoie directement aux conditions RedOx ;
- les déséquilibres de matière organique posent la question des liens entre carbone, azote et électrons ;
- les pertes de calcium renvoient davantage au pH ;
- certains phénomènes de pollution pourraient aussi s’interpréter en termes d’oxydation.
L’idée générale est que la plupart des grands critères des plantes bio-indicatrices pourraient probablement être traduits dans le langage pH-RedOx-conductivité.
Perspectives : des adventices comme indicateurs de risques sanitaires
Une piste avancée est d’utiliser le développement spontané des plantes comme indicateur précoce de l’état du sol, et peut-être même du risque de maladies à venir.
L’idée serait qu’en observant quelles plantes commencent à se développer, on puisse anticiper :
- le type de fonctionnement du sol,
- puis éventuellement le type de maladies qui risquent d’apparaître.
Olivier Husson fait un parallèle avec l’aquaculture, où certains changements de paramètres biologiques permettent déjà d’anticiper l’apparition de certaines maladies.
Tout cela reste très exploratoire, mais le potentiel est jugé important.
Dynamique des adventices dans la restauration des sols
En conclusion sur les adventices, un exemple d’observation de terrain est donné.
Lorsqu’il cherche à remettre des sols en route, l’intervenant laisse parfois les adventices se développer, puis ne broie qu’une fois par an. L’idée est que les adventices sont alors celles qui peuvent le mieux relancer le fonctionnement du sol.
Un phénomène récurrent est observé :
- au bout de deux ans apparaît souvent une graminée qui forme un tapis homogène ;
- un ou deux ans plus tard, cette graminée tombe malade, meurt intégralement et disparaît ;
- elle laisse alors la place à d’autres espèces comme les orties, rumex ou chardons.
L’interprétation proposée est que cette première graminée reconstruit le sol et modifie un paramètre qui lui était d’abord favorable, puis qui cesse de l’être. Une fois le sol amélioré, d’autres espèces deviennent plus compétitives.
Cela montre à quel point ce champ de recherche est encore ouvert : il y a beaucoup à faire pour comprendre les successions végétales, les pathogènes et les dynamiques RedOx.
Conclusion
L’ensemble de cette séquence montre que la lecture des maladies et bioagresseurs à travers le pH, le RedOx et la conductivité permet de reformuler profondément les questions agronomiques.
Au lieu de raisonner uniquement en termes de lutte contre des organismes nuisibles, il s’agit de comprendre :
- dans quel état se trouvent les plantes ;
- dans quel état se trouvent les sols ;
- comment les pratiques culturales déplacent ces états ;
- et comment ces déplacements rendent les milieux plus ou moins favorables aux champignons, bactéries, virus, insectes ou adventices.
Pour Olivier Husson, on est encore au tout début de ce champ de recherche, mais les faisceaux de convergence sont déjà nombreux et le potentiel agronomique est considérable.
