Cycle global du silicium

Cycle global du silicium

Maladies du bananier

Les trois bio-agresseurs majeurs du bananier dans les Antilles sont l‟agent fongique Mycosphaerella musicola, le nématode Radopholus similis et l‟insecte foreur Cosmopolites sordidus (Ganry, 2004).

Maladies fongiques

Très répandues, les maladies fongiques les plus néfastes sont actuellement les cercosporioses causées par des champignons du genre Mycosphaerella spp., telles que la maladie des raies noires et la cercosporiose jaune (Lassoudière, 2007). Ces maladies se manifestent par des taches foliaires de plus en plus importantes et peuvent occasionner des pertes de rendement de 50%, voire plus (Swennen et Vuylsteke, 2001).
La fusariose vasculaire, ou « maladie de Panama », causée par Fusarium oxysporum f. sp. cubense (FOC) est l‟une des plus graves maladies fongiques des bananiers. Cet agent pathogène s‟introduit dans les racines et le système vasculaire, entraînant un flétrissement des feuilles et la mort de la plante (Jeger, 1995).
Une maladie autre maladie fongique encore peu connue est la pourriture de racines causée par les champignons du genre Cylindrocladium spp.
On peut également citer l‟anthracnose (Colletotrichum musae), la maladie du bout du cigare (Trachysphaera fructigena) et la maladie de la ponctuation (causée par Magnaporthe grisea), affectant les fruits et les rendant impropres à la commercialisation (Lassoudière, 2007).

Maladies bactériennes

Parmi les maladies bactériennes, les plus importantes sont la maladie de Moko, due à Ralstonia solanacearum et qui consiste en un flétrissement vasculaire, et les pourritures de la tige souterraine causée par différentes espèces d‟Erwinia spp. (Jeger et al., 1995).

Maladies virales

Les maladies virales sont toujours des infections systémiques se disséminant rapidement dans le matériel végétatif (Jeger et al, 1995). Elles sont souvent transmises par les pucerons, ou éventuellement les cochenilles (Swennen et Vuylsteke, 2001). La mosaïque en plage (causée par le Cucumber mosaic virus) et la mosaïque en tirets (causée par le Banana streak virus) sont deux maladies largement répandues qui provoquent des stries sur les feuilles entraînant leur mort, parfois même dès l‟émergence (Lassoudière, 2007). La maladie „Bunchy top‟ est une des plus graves pour la production de bananes car la plante contaminée ne produit pas de fruits (Swennen et Vuylsteke, 2001). Elle est causée par le banana bunchy top virus, qui est heureusement encore peu répandu (Lassoudière, 2007).

Ravageurs

Le charançon noir (Cosmopolites sordidus) est un des insectes causant le plus de dégâts chez le bananier (Swennen et Vuylsteke, 2001). Ses larves creusent des galeries dans les bulbes des bananiers, endommagent parfois le méristème et tuent ainsi la plante en gênant le transfert de l‟eau et des éléments nutritifs (Gowen, 1995). Les pertes de rendement peuvent être très importantes en l‟absence de contrôle chimique (de l‟ordre de 70%) (Ganry, 2004). Actuellement, on estime que 50% des bananiers d‟Afrique de l‟Ouest et 100% de ceux d‟Afrique de l‟Est sont infestés (Swennen et Vuylsteke, 2001).
Les nématodes sont également des parasites très disséminés. Ils envahissent, se nourrissent et se reproduisent dans les cellules du cortex des racines et du rhizome, affectant donc l‟ancrage du bananier et le transport de l‟eau et des nutriments. Les principaux nématodes sont Radopholus similis, Pratylenchus spp. et Helicotylenchus spp. (Tixier et al., 2006). Ils endommagent les racines des bananiers seuls ou associés à des champignons tels que les Cylindrocladium, certains Fusarium ou Rhizoctonia (Loridat, 1989), formant alors un complexe parasitaire racinaire (Risède, 2002). Le complexe parasitaire le plus destructeur du bananier est celui associant le nématode Radopholus similis au champignon Cylindrocladium spathiphylli, pouvant causer la verse du bananier (Loridat, 1989 ; Risède et Simoneau, 2004).Il existe également des parasites responsables de dégâts sur les régimes, tels que les thrips qui sont de petits insectes affectant la qualité des bananes (Gowen, 1995).

Adventices

Les cultures bananières peuvent également subir des problèmes d‟enherbement par les adventices (Ganry, 2004).

Méthodes de lutte

La gestion des différents bioagresseurs des bananiers a longtemps reposé dans les systèmes les plus intensifs sur l‟utilisation d‟une grande quantité de produits chimiques (pesticides, fongicides, herbicides). Cependant, aucun produit phytosanitaire spécifique n‟a jamais été disponible contre la maladie de Panama, la maladie de Moko et les viroses (Lassoudière, 2007).
Le développement de la culture de banane de manière de plus en plus intensive, l‟uniformisation des variétés utilisées et le mauvais usage des pesticides (entraînant des problèmes de résistance de certains pathogènes, la destruction d‟organismes bénéfiques, …) a engendré une augmentation des problèmes parasitaires et une grande pollution des sols et des eaux. L‟insecticide Chlordécone a notamment provoqué d‟importantes pollutions aux Antilles, et dans d‟autres régions du monde. Ce produit étant rémanent dans le sol, il subsiste encore actuellement une pollution résiduelle dans le sol et dans l‟eau même si son utilisation est interdite depuis 1994 (Ganry, 2004).
De nouvelles alternatives se développent progressivement, telles qu‟une agriculture intégrée, visant à réduire les charges phytosanitaires et polluantes en favorisant la lutte biologique, la diversification des cultivars de banane utilisés, la pratique des rotations culturales ou des jachères pour réduire la charge parasitaire, tout en évitant d‟augmenter les coûts de production. Ces alternatives sont en plein développement aux Antilles.

Bananier et silicium

Peu de données précises sont connues sur les relations entre silicium et bananier. Tomlinson (1969) a pour la première fois mis en évidence la présence de silicium chez le bananier. Des phytolithes ont été observés dans différents tissus, excepté dans les racines, principalement dans les limbes foliaires où ils forment de longues chaînes. Leur forme est typiquement conique, avec une base rectangulaire et une dépression au centre, leur donnant l‟aspect d‟une cuvette. Ils peuvent également être de forme plus ou moins sphérique (Tomlinson, 1969). Leur forme caractéristique permet aux archéologues d‟utiliser ces phytolithes pour retracer l‟histoire de la culture du bananier (Mbida et al., 2000 ; Mindzie et al., 2001).

Contenu en silicium chez le bananier

Le bananier est considéré comme une plante accumulatrice de silicium, étant donné qu‟il peut en contenir plus de 2% dans sa matière sèche, mais cet élément n‟est pas considéré comme essentiel pour cette plante (Lahav, 1995). La concentration en silicium dans les tissus foliaires du bananier est proportionnelle à celle présente dans d‟autres accumulateurs de Si connus, comme le blé ou la canne à sucre (Henriet, 2008). La quantité de silicium dans le bananier est proportionnelle à la quantité d‟eau prélevée et à la concentration en silicium dans la solution (Henriet et al., 2006). Etant donné que la concentration en silicium dans la solution du sol dépend de la constitution, et donc du stade d‟altération du sol, la concentration en silicium dans les feuilles est donc également proportionnelle au stade d‟altération (Henriet et al., 2008 b). En effet, lors d‟une étude effectuée en Guadeloupe, Henriet et al. (2008 b) ont montré que la concentration en silicium des feuilles était beaucoup plus élevée lorsque le bananier est cultivés sur les sols de la côte Ouest (côte sous le vent) par rapport à ceux de la côte Est (côte au vent), soumis à des précipitations plus importantes et donc plus altérés, la désilicification étant une des conséquences majeures de l‟altération en régions tropicales humides (Chadwick et al., 2003). Le stade d‟altération du sol influence par conséquent le stock de silicium biogénique présent dans le système sol-plante impliquant le bananier (Henriet et al., 2008 a).

 Mode d’absorption et répartition du silicium dans la plante

Lors d‟une étude sur le prélèvement du silicium, Henriet et al. (2006) ont montré la coexistence d‟un mode de prélèvement actif et passif chez le bananier. De plus, les racines de bananier sont capables d‟induire l‟altération minérale, et donc la dissolution des silicates, ce qui augmente la disponibilité en silicium dans la rhizosphère (Hinsinger et al., 2001).
Henriet et al. (2006) ont montré que la teneur en silicium dans le bananier suivait un gradient de concentration augmentant depuis les racines jusqu‟aux vieilles feuilles, indépendamment de l‟apport en silicium, ce qui confirme le rôle majeur de la transpiration dans l‟accumulation du silicium. En effet, la distribution dans les organes suit la transpiration cumulée de ces organes, elle-même fonction de leur âge et vitesse de transpiration.

 Effets positifs du silicium sur le bananier

Le silicium semble ne pas avoir d‟effet sur la croissance et sur les vitesses de prélèvement de l‟eau et des nutriments du bananier, du moins en conditions optimales (hydroponie) (Henriet et al., 2006). Cependant, le silicium pourrait être bénéfique au bananier dans le cadre de la lutte contre les maladies. Il a été observé en Guadeloupe une résistance fongique dans les bananeraies situées sur des Vertisols, qui présentent une grande concentration en silicium dans la solution du sol, alors que les sols ferralitiques très désilicifiés semblent plutôt conducteurs des maladies (Dorel, communication orale, CIRAD, 2009). Il a d‟ailleurs été prouvé par Schadeck et al. (1998) que les dommages racinaires causés sur la banane sont reliés au type de sol et au stade d‟altération.
Dans son étude sur les effets d‟un traitement en silicium sur la maladie causée par le Fusarium oxysporum f. sp. cubense (FOC), Henriet (2008) a montré qu‟une disponibilité en silicium quatre semaines avant l‟inoculation et les premières 24h après inoculation a retardé l‟apparition des premiers symptômes, permettant une plus grande croissance des plantes. Cependant, l‟apport de silicium n‟a pas permis une tolérence de la maladie.

Table des matières

Introduction
Première partie – Revue bibliographique
1. Cycle global du silicium
2. Le silicium dans le sol
2.1 Le silicium dans la phase solide du sol
2.2 Le silicium dans la phase liquide du sol
3. Le silicium dans la plante
3.1 Teneurs dans la plante
3.2 Absorption
3.3 Transport et accumulation du silicium dans la plante
3.4 Facteurs influençant la teneur en silicium dans la plante
4. Effets positifs du silicium sur la plante
4.1 Croissance et rendement
4.2 Résistance aux stress abiotiques
4.2.1 Stress climatiques
4.2.2 Stress minéral
4.3 Silicium et stress biotiques
4.3.1 Mise en évidence des effets du silicium dans différents pathosystèmes
4.3.2 Mécanismes d‟action du silicium
4.3.2.1 Action mécanique
4.3.2.2 Action sur les mécanismes de défense de la plante
A. Réactions de défense de la plante
B. Effets du silicium sur ces mécanismes de défense
5. Le bananier
5.1 Importance économique et distribution
5.2 Position taxonomique
5.3 Morphologie
5.4 Ecologie
5.4.1 Facteurs climatiques
5.4.2 Facteurs édaphiques
5.5 Maladies du bananier
5.5.1 Maladies bactériennes
5.5.2 Maladies virales
5.5.3 Ravageurs
5.5.4 Adventices
5.5.5 Méthodes de lutte
5.6 Bananier et silicium
5.6.1 Contenu en silicium chez le bananier
5.6.2 Mode d‟absorption et répartition du silicium dans la plante
5.6.3 Effets positifs du silicium sur le bananier
6. Le genre Cylindrocladium
6.1 Position taxonomique et caractéristiques morphologiques
6.2 Pouvoir pathogène et écologie
6.3 Symptômes et distribution
6.4 Méthodes de lutte
6.5 Les Cylindrocladium sp. des bananiers
6.6 Cylindrocladium spathiphylli
7. La Guadeloupe et ses sols au contenu en silicium contrasté
7.1 Localisation de la Guadeloupe
7.2 Climat
7.3 Caractéristiques géopédologiques
7.4 Activités agricoles
Seconde partie – Matériaux et méthodes
1. Dispositif expérimental
2. Matériel pédologique
3. Inoculum du pathogène
3.1 Isolement à partir de la rhizosphère de bananie
3.2 Production d‟inoculum de masse
4. Réalisation de la solution d‟acide monosilicique
5. Matériel végétal
5.1 Mise en place et sevrage
5.2 Inoculation et repiquage
5.3 Conditions de culture
6. Echantillonnages, mesures et analyses
6.1 Substrat
6.2 Matériel végétal
6.2.1 Suivi des bananiers
6.2.2 Analyse des nécroses
6.2.3 Analyse de la teneur en minéraux des bananiers
6.3 Tests statistiques
Troisième partie – Résultats
1. Caractérisation des tourbes et du sol
1.1 Mesures du pH
1.2 Dosage des éléments
1.3 Caractéristiques physico-chimiques du sol ferrallitique
2. Importance des nécroses racinaires
2.1 Images obtenues et leur analyse
2.2 Pourcentages de nécroses une semaine après l‟inoculation
2.3 Pourcentages de nécroses deux semaines après l‟inoculation
2.4 Pourcentages de nécroses trois semaines après l‟inoculation
3. Poids de racines saines
3.1 Première date d‟observation
3.2 Deuxième date d‟observation
3.3 Troisième date d‟observation
3.4 Evolution dans le temps du poids de racines saines
4. Les indicateurs de biomasse
4.1 Surface foliaire
4.2 Poids sec racinaire
4.3 Poids sec des parties aériennes
5. Suivi de l‟évapotranspiration des bananiers
6. Analyse de la teneur en éléments minéraux des bananiers
6.1 Teneur en silicium
6.2 Teneur en autres élément

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