Les plantes résistantes aux terres salines ou halophytes :

La salinisation est un problème associé à l’agriculture, à la fois comme une contrainte et comme le résultat de pratiques inappropriées. En outre, l’intensification de l’agriculture, ainsi que les changements de température et de précipitations attendus suite au changement climatique, risquent de provoquer une nouvelle détérioration des terres irriguées dans diverses régions du monde (Panta et al., 2014).

La salinisation touche 15 à 23 % de la surface totale des terres dans le monde (Rozentsvet, 2017) et s’étend particulièrement dans les régions arides et semi-arides. En outre, la quantité de terres arables perdues en raison de l’expansion urbaine force la production agricole à investir des zones marginales (Shabala, 2013). La plupart des plantes agricoles sont sensibles à la présence de salinisation dans le sol, qui est l’une des principales contraintes environnementales menaçant la production mondiale de biomasse végétale et donc la sécurité alimentaire. En même temps, de nombreuses régions pourraient soutenir la production de biomasse si les plantes disponibles pouvaient tolérer une salinité élevée.

 

C’est pourquoi les espèces halophytes sont actuellement largement étudiées dans le monde en raison de leur valeur pour le développement de l’agriculture saline. Les halophytes constituent un petit groupe, estimé à 5000-6000 espèces, soit ~2% de tous les angiospermes (Le Houérou, 1993). Flowers et Colmer (2008) ont défini les espèces « euhalophytes » comme étant celles qui présentent un niveau élevé de tolérance au sel et qui sont capables d’accomplir leur cycle de vie dans des conditions  >200 mM NaCl (environ la moitié de la salinité de l’eau de mer). Les halophytes possèdent une gamme d’adaptations morphologiques, physiologiques et anatomiques très efficaces et complémentaires qui leur permettent de lutter contre les milieux salins et même d’en tirer profit (Flowers et al., 1977 ; Flowers et Colmer, 2008 ; Shabala et Mackay, 2011 ; Flowers et al., 2015). Les halophytes pourraient être utilisés comme légumes et développés comme cultures oléagineuses (Weber et al., 2007 ; Rozema et Schat, 2013 ; Debez et al. 2017a). Une meilleure compréhension de la manière dont les halophytes tolèrent les sols salins pourrait également permettre aux sélectionneurs de plantes et aux biologistes moléculaires d’accroître la tolérance au sel des plantes cultivées conventionnelles (Glenn et Brown, 1999). Les deux grandes familles d’halophytes sont les Amaranthaceae avec plus de 380 espèces halophytes et les Poaceae avec plus de 140. Les Brassicaceae forment également une famille d’halophytes bien connue comme Eutrema ou Thellungiella (T. salsuginea, T. parvula), Cochlearia et Lepidium. Malgré les travaux intensifs qui ont été réalisés pour élucider les mécanismes de tolérance au sel des plantes, il reste beaucoup à apprendre.

Cakile maritima : une plante ressource halophyte

Cakile maritima  est l’une d’entre elles et pousse partout dans le monde sur la côte. Cette plante est capable de compléter son cycle de vie avec du sel jusqu’à 500mM NaCl et sa croissance n’est pas altérée jusqu’à 100mM NaCl. 

Une concentration élevée de sel est toxique pour les cellules vivantes et elle est également observée avec les cellules de C. maritima. Mais les cellules C. maritima sont moins sensibles que les cellules glycophytes en raison de leur capacité à limiter l’entrée du sel et à réduire rapidement la concentration de sel à l’intérieur de la cellule, mais aussi à réduire le stress oxydatif lié au stress salin.
La gestion du sel au niveau cellulaire est possible grâce aux systèmes de transport d’ions dans la membrane cellulaire et à leur régulation génétique. Grâce à ces mécanismes au niveau de la plante entière, différentes stratégies ont pu être observées  ; le sel a pu être excrété par la racine ; il a pu être distribué dans la partie aérienne où il s’est accumulé, déclenchant une accumulation d’eau qui a conduit à la succulence des feuilles et enfin excrété grâce à des vessies de sel sur les feuilles comme on peut l’observer dans les mangroves.

Dans le but de contrer les effets du sel sur la physiologie des plantes, les halophytes comme C. maritima ont développé plusieurs autres mécanismes de résistance ; ils pourraient modifier leur métabolisme pour faire face au stress osmotique induit par le sel et à l’accumulation de métabolites secondaires tels que les antioxydants.

La capacité naturelle des halophytes à se développer sur des sols salins en fait de bons candidats pour différentes utilisations, en particulier sur les sols marginaux (salins précisément), évitant ainsi la concurrence des sols agricoles. Par exemple, C. maritima produit des graines oléagineuses contenant des lipides qui pourraient être utilisés dans le processus de production de biocarburants et d’autres métabolites secondaires qui ont des intérêts industriels ou pharmaceutiques. Cette plante est résistante à une forte concentration de cadmium dans le sol et pourrait être une bonne candidate pour la phytoremédiation et bien sûr la désalinisation de certains sols marginaux.
Actuellement, l’importance de prendre soin des ressources naturelles augmente et cela nécessite de connaître nos environnements. La capacité des plantes et des animaux à s’adapter est importante et pourrait être une source de bénéfices pour une cohabitation en bonne intelligence.

Bibliographie :

D. Arbelet-Bonnin, I. Ben-Hamed-Louati, P. Laurenti, C. Abdelly, K. Ben-Hamed, and F. Bouteau, “Cakile maritima, a promising model for halophyte studies and a putative cash crop for saline agriculture,” Adv. Agron., 2019.

D. Arbelet-Bonnin, P. Laurenti, and F. Bouteau, “The Sea Rocket Resource, Or How To Use What Already Exists In Nature,” Science Trends, 2018. [Online]. Available: https://sciencetrends.com/the-sea-rocket-resource-or-how-to-use-what-already-exists-in-nature/.

D. Arbelet-Bonnin, I. Ben Hamed-Laouti, P. Laurenti, C. Abdelly, K. Ben Hamed, and F. Bouteau, “Cellular mechanisms to survive salt in the halophyte Cakile maritima,” Plant Sci., vol. 272, pp. 173–178, Jul. 2018.

I. Ben Hamed-Laouti et al., “Comparison of NaCl-induced programmed cell death in the obligate halophyte Cakile maritima and the glycophyte Arabidospis thaliana,” Plant Sci., vol. 247, pp. 49–59, 2016.

I. Ben Hamed, B. Biligui, C. Abdelly, K. Ben Hamed, and F. Bouteau, “Establishment of a cell suspension culture of the halophyte Cakile maritima,” vol. 28, no. 1, pp. 1–6, 2014.