En France, le plan Ecophyto vise une réduction de l’utilisation de produits phytosanitaires de 50 % d’ici 2025. Pour atteindre cet objectif et réduire l’impact environnemental de notre agriculture, des solutions alternatives doivent être mises en place.

Deux modes d’action différents

Parmi les outils de lutte alternative étudiés, la gestion optimisée de la lumière est prometteuse. En plus de ses effets remarquables sur le développement et la qualité des végétaux, la lumière peut impacter les autres organismes présents dans une serre. Deux modes d’action permettent de contrôler l’infestation d’une culture par un champignon : une action directe par l’inhibition du développement du micro-organisme et une action indirecte par la stimulation des défenses naturelles des plantes. 

Figure 1 : symptômes d’oïdium (Pseudoidium neolycopersici) sur tomate
Source : Blancard, 2018

Une action directe contre les champignons

Les modes d’action de la lumière pour empêcher le développement des champignons sont multiples. Par exemple, l’utilisation d’un ratio de rouge et de rouge lointain (R/FR) approprié empêche leur croissance, en inhibant le développement des haustorias*, organes liés à la nutrition. Par ailleurs, l’utilisation d’une partie du rayonnement ultra-violet, les UV-B, permet également de réduire la croissance des champignons, en inhibant le développement du mycélium*. Cela permet aussi de ralentir l’initiation de la germination des spores. Dans d’autres cas, l’application d’un ratio de lumières rouge et bleue inhibe leur sporulation, empêchant leur propagation dans la culture. Enfin, certains rayonnements UV peuvent altérer l’ADN des champignons et réduire leurs capacités de développement.

Une action indirecte via les défenses de la plante

La lumière a également des effets sur la plante et stimule son système de défense. Lors d’un stress lumineux, les végétaux produisent des molécules, des dérivés réactifs de l’oxygène (Reactive Oxygen Species, ROS), chargées de mettre en place le système de défense. Ces molécules ont cependant un impact négatif sur le développement des végétaux. La lumière rouge permet de réduire la concentration en ROS dans une plante tout en maintenant un signal d’alarme rapide. Plusieurs longueurs d’ondes telles que les UV-C, à travers la production de ROS, permettent de stimuler l’accumulation de métabolites secondaires, des molécules impliquées dans le système de défense des végétaux. Par ailleurs, certains ratios R/FR, à travers un effet sur la biomasse des plantes, rendent difficile la colonisation d’une culture par un champignon. Ainsi, il est possible d’augmenter l’épaisseur des feuilles des plantes et d’empêcher le pathogène de se développer en lui retirant l’accès à sa source de nourriture.

Figure 2 : Feuilles de laitues exposées à de l’eau distillée (DW, à gauche) et au champignon Botrytis cinerea (à droite) en fonction du spectre lumineux utilisé.
Source : Kook et al., 2010

Une efficacité démontrée

Quels que soient les modes d’action considérés, l’efficacité de longueurs d’ondes spécifiques a été démontrée contre certains champignons largement présents dans les cultures. Contre l’oïdium du concombre, Podosphaera xanthii, les UV-B ainsi qu’un ratio R/FR élevé se sont révélés efficaces. De même, dans le cadre de la lutte contre le champignon Botrytis cinerea, l’efficacité des UV-C et de la lumière bleue a été prouvée sur tomate et laitue respectivement. Enfin, la combinaison de longueurs d’ondes rouges et bleues est efficace contre le mildiou du basilic, Peronospora belbahrii.

 
Figure 3 : effets de différents traitements lumineux sur le développement d’oïdium Podosphaera xanthii sur feuilles de concombre.
1 : lumière naturelle + lampes à sodium haute pression (HPS) pendant 16 h
2 : lumière naturelle + HPS pendant 16 h + UV-B
3 : lumière naturelle + HPS pendant 16 h + lampes à mercure haute pression (HPM) pendant 2 h
4 : lumière naturelle + UV-B + HPM pendant 2 h.
Source : Suthaparan et al., 2014

La maîtrise de l’éclairage est un paramètre essentiel pour la réussite d’une culture, pour augmenter le rendement et améliorer sa qualité, mais également pour prévenir et contrôler le développement de champignons. Une gestion de l’éclairage au jour le jour permet d’adapter le spectre lumineux à la présence d’organismes indésirables et de les empêcher de nuire à la culture. Un spectre lumineux adapté assurera la réussite d’une culture, tant en productivité qu’en qualité, tout en limitant son impact environnemental.

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Camille Li-Marchetti

Camille Li-Marchetti

Responsable R&D photobiologie externe

Raphael Quenum

Raphael Quenum

Responsable R&D photobiologie interne