Utiliser des hydrolysats de protéines comme biostimulants
Les hydrolysats de protéines sont un important groupe de biostimulants des plantes qui a fait l’objet d’une attention croissante ces dernières années du fait de leur effet positif sur la performance des cultures et plus particulièrement dans des conditions de stress environnemental[1].
Description
Les protéines sont des macromolécules présentes dans toutes les cellules vivantes. Elles sont principalement constituées de Carbone, d’Hydrogène, d’Oxygène et d’Azote. Elles assurent une multitude de fonctions biologiques (régulation des gènes, structure des cellules, catalyseur des processus biologiques (enzymes)…) et sont composées de peptides, eux-mêmes composés d’acides aminés.
L’action biostimulante des peptides
Des recherches ont montré différents effets biostimulants des hydrolysats de protéines :
- Effets bénéfiques des tourteaux de soja hydrolysés par les protéases de Bacillus circulans HA12 sur la croissance des cultures[2].
- Croissance significative de masses racinaires et foliaires de maïs induite par un hydrolysat de luzerne[3].
- Effets "auxin-like" et "giberellin-like" induits par un hydrolysat enzymatique de protéines végétales de légumineuses[4].
- Résistance accrue des plantes au stress salin et à la sécheresse.
- Stimulation de la photosynthèse.
- Augmentation de la production d’acides aminés.
- Amélioration de la germination, de la qualité et de la productivité des cultures.
- Stimulation du métabolisme du carbone et de l’azote et interférence avec l’activité hormonale des plantes.
- Amélioration de la disponibilité des nutriments dans le substrat de culture et augmentation de l’absorption des nutriments et de l’efficacité de l’utilisation de ces nutriments par les plantes.
- Stimulation du microbiome des plantes[5].
Les effets biostimulants des hydrolysats de protéines varient en fonction :
- Des cultures sur lesquels ils sont appliqués.
- Leur composition, elle-même dépendante de la matière première et du processus d’hydrolyse utilisés et du Degré d’Hydrolyse.
L’action biostimulante des acides aminés
Les acides aminés jouent un rôle très important dans la plante puisqu’ils entrent dans tous les métabolismes, dans la constitution des protéines de la plante ou encore dans la synthèse des vitamines.
Certains acides aminés ont des processus réactionnels spécifiques permettant de répondre à des objectifs précis :
| Fonction | Acide aminé |
| Assimilation des nutriments | Aspartate |
| Alanine | |
| Asparagine | |
| Glutamine | |
| Production d’énergie | Leucine |
| Isoleucine | |
| Cystine | |
| Valine | |
| Signalisation en cas de stress | Proline |
| Glutamate | |
| Sérine |
Tableau 1 :Effets de certains acides aminés sur les plantes[6]
L’action biostimulante des acides aminées est ainsi dépendante de chaque plante et de son stade de développement.
Matières premières et processus d’hydrolyse
Les hydrolysats de protéines sont principalement produits par hydrolyse enzymatique ou chimique de protéines animales ou végétales[7].
Plus de 90% du marché des hydrolysats de protéines en agriculture est basé sur des produits obtenus par hydrolyse chimique de protéines d’origine animale tandis que les hydrolysats de protéines obtenus pas hydrolyse enzymatique de biomasse issue de plantes (graines, sous-produits végétaux…) sont moins communs car ils sont apparus plus récemment sur le marché des biostimulants.
Quelle que soit la technique d’hydrolyse utilisée et l’origine de la matière première, le paramètre qui conditionne le plus les propriétés des hydrolysats de protéines est le Degré d’Hydrolyse (DH). Alors qu’une hydrolyse chimique poussée (DH ≥ 40 %) conduit à un fort taux d’acides aminés libres, une hydrolyse enzymatique modérée (DH ≤ 30 %) donne un faible taux d’acides aminés libres et des fragments peptidiques de taille élevée (1 – 20 kDa).
Dans le premier cas (DH ≥ 40 %), l’hydrolysat de protéines possédera des propriétés fertilisantes et des effets propres aux acides aminés libres le constituant. Dans le second cas, les propriétés de l’hydrolysat de protéines seront avant tout liées aux protéines d’origine du produit et aux peptides qui en sont issus[1].
Avantages
Le principal avantage des hydrolysats de protéine est qu'ils stimulent de manière positive tous les processus des métabolismes primaires et secondaire des plantes, tels que :
- La photosynthèse
- La synthèse de l'ADN et des protéines,
- La résistance au stress,
- La maturation des fruits,
- L'absorption des nutriments.
Ces biostimulants permettent également de créer un environnement favorable à la croissance des plantes et la qualité des cultures, en :
- Stimulant la microflore tellurique.
- Favorisant la présence dans le produit final d'une teneur plus élevée en antioxydants et en protéines et d'une teneur en nitrates inférieure[8].
Réglementation
Le règlement européen 354/20144 (modifié par le règlement 2018/1584) autorise l’usage des hydrolysats de protéines d’origine végétal en Agriculture Biologique. L’usage des protéines hydrolysées d’origine animale n’est cependant pas autorisé sur les parties comestibles des plantes.
Annexes
La technique est complémentaire des techniques suivantes
- ↑ 1,0 et 1,1 Académie des biostimulants, en ligne, LES BIOSTIMULANTS ORGANIQUES : L’exemple des hydrolysats de protéines
- ↑ Kubo M, Okajima J, Hasumi F, 1994, Isolation and Characterization of Sobean Waste-Degrading Microorganisms and Analysis of Fertizers Effects of the Degraded Products, Appl. Environ. Microbiol, 60(1), 243-247
- ↑ Ertani A, Cavani L, Pizzeghello D, Brandellero E, Altissimo A, Ciavatta C, Nardi S, 2009, Biostimulant activity of two protein hydrolyzates in the growth and nitrogen metabolism of maize seedlings, J. Plant Nutr. Soil Sci., 172: 237–244
- ↑ Colla G, Rouphael Y, Lucini L, Canaguier R, Stefanoni W, Fiorillo A, Cardarelli M, 2016, Protein hydrolysate-based biostimulants: origin, biological activity and application methods, Acta Hortic., ISHS, 1148: 27-34
- ↑ Colla G, Hoagland L, Ruzzi M, Cardarelli M, Bonini P, Canaguier R and Rouphael Y (2017) Biostimulant Action of Protein Hydrolysates: Unraveling Their Effects on Plant Physiology and Microbiome. Front. Plant Sci. 8:2202. doi: 10.3389/fpls.2017.02202
- ↑ Heller, Esnault et Lance, 2004 Physiologie Végétale 1. Nutrition, 6ème édition
- ↑ Colla, G., Nardi, S., Cardarelli, M., Ertani, A., Lucini, L., Canaguier, R., et al. (2015). Protein hydrolysates as biostimulants in horticulture. Sci. Hortic. 96, 28–38. doi: 10.1016/j.scienta.2015.08.037
- ↑ BlueBerries Consulting, en ligne,https://blueberriesconsulting.com/fr/utilizar-bioestimulantes-cultivo-los-arandanos/
