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Les composés organiques volatils, une solution dans l'air du temps

Arboriculture
Horticulture – PPAM
Viticulture
Année de publication
  (mis à jour le 22 jan 2024)
Source :  EcophytoPIC
Auteur :  L.PONNET
Réferences : 
Synthèse EcophytoPIC n°20

 Les COVs (Composés Organiques Volatils) est un terme regroupant de nombreuses molécules diverses et variées, et donc présentant un fort intérêt pour la Protection Intégrée des Cultures. De par leur diversité, la définition des COVs peut s'avérer complexe. La définition proposée par l'iteipmai dans leur veille bibliographique du projet ABA PIC, adapté de Costelloe-Kuehn, 2020 est la suivante :

"Les composés organiques volatils (COV) comprennent une variété de molécules organiques, c’est-à-dire carbonées, d’origine artificielle ou naturelle, qui s'évaporent ou se subliment facilement dans l'air dans des conditions normales de température et de pression"

Dans le cadre de l'agronomie et de la PIC, de nombreuses sources de COVs présentent un intérêt dans une approche de réduction de produits phytosanitaires conventionnels : phéromones d'insectes, composés de défense des végétaux, environnement volatil d'une parcelle, etc... 

Intérêts des COVs dans la PIC

Présentés comme jouant un rôle majeur dans les interactions entre organismes vivants les COVs sont aujourd'hui étudiés et utilisés majoritairement en agriculture. Différents types de produits utilisant ces "odeurs" sont aujourd’hui à l’étude pour être utilisés en protection des cultures notamment pour modifier le comportement des insectes, mais aussi pour améliorer les défenses naturelles des plantes et également mieux comprendre l'environnement des parcelles. Leur positionnement dans une stratégie de biocontrôle nécessite d'étudier leur mécanisme et leurs usages.

Part leurs rôles, les COVs peuvent être aussi nommés "médiateurs chimiques" ou "sémiochimiques" car ils interviennent dans les relations plantes/environnement. On peut y retrouver :

  • les kairomones : ayant une action positive pour l'organisme récepteur
  • les allomones : entrainant une réaction favorable à l'espèce émettrice mais pas à l'espèce réceptrice.

En plus d'avoir un effet direct sur leur environnement, ces molécules permettent de caractériser l'environnement de la parcelle mais également le profil des plantes. Leur analyse est donc une voie de recherche importante et celle-ci peut être décomposée en 3 étapes principales : La capture des composés qui peut être passive ou active, l'identification et enfin la quantification.


En effet, l'analyse des COVs permet d'ouvrir de nouvelles pistes pour des produits de biocontrôle mais aussi de vérifier l'efficacité de méthodes innovantes existantes. Les végétaux étant les principaux émetteurs de composés organiques volatiles, leurs profils d'émissions est un bon paramètre à suivre pour mesurer l'impact des méthodes utilisées. Le type et la quantité de COV libérés par les plantes dépendent fortement de l’état de santé et de stress de l’individu et contribuent à sa survie.

Les fonctions des COVs émis par les végétaux :

  • Aide à la reproduction
  • Mécanismes de défense face à des stress abiotiques
  • Mécanismes de défenses en cas de stress biotique
COV
Schéma illustrant les principales interactions chimiques connues entre les plantes et les animaux (dans Dubuisson, 2022)

Les COVs et les plantes de services/compagnes

Selon le rapport de l'iteipmai "Composés organiques volatils des plantes définitions et fonctions chez les plantes valorisation en protection des cultures" : 

"L’intégration de plantes compagnes au sein des cultures ou la mise en place d’intercultures provoque de nombreux changements dans l’environnement. Ces techniques sont utilisées dans le but d’obtenir une meilleure gestion des adventices, un meilleur climat pour les plantes et une meilleure lutte contre les ravageurs que ce soit par une protection physique ou par des interactions olfactives"

Les plantes de services sont sélectionnées pour leur libération de cocktail de COVs ayant un effet attractif ou répulsif pour défendre les plantes de culture. Cette méthode est plus efficace en environnement fermé (= sous serre) afin d'éviter les interférences avec un environnement trop riche en COVs extérieurs, mais aussi pour améliorer l'effet en créant une proximité. 


Parmi tous les acteurs de la PIC ; l'iteipmai et ASTREDHOR dans le cadre de divers projets, ont développés au sein de leurs services des méthodologies adaptés pour l'analyse et la caractérisation des COVs émis par les plantes. Cette expertise permet d'avancer sur l'usage des plantes de service en PIC.
Divers travaux, dont ceux effectués par l'iteipmai et l'ASTREDHOR dans le projet ABA PIC (Objectif1 - COV), permettent d'identifier la nature des COVs d'intérêt, mais aussi les plantes se présentant comme les plus prometteuses pour répondre au rôle de plantes de service.

Application d'éliciteurs pour provoquer l'émission de COVs : le cas des SDP

L'origine des composés organiques volatiles chez les plantes est complexe et ne sont pas le produit d'une seule voie de biosynthèse. Les rôles des COVs chez les plantes sont diverses : communication entre plantes, attraction d'auxiliaires, répulsion des ravageurs, communication sous le sol, etc...

Les stimulateurs de défense des plantes (SDP) sont des produits de biocontrôle qui s'inspirent de cette complexité et élicitent la biosynthèse de molécules de défense. Parmi les molécules de défense on peut retrouver les COVs. Par conséquent, ces molécules peuvent être de bon indicateurs de l'efficacité et de l'impact des SDP appliqués. 

C'est sur ce principe que l'IFV a mis en place une analyse et une caractérisation environnementale des COVs en tunnel et au vignoble, pour mesurer leur émission par la vigne suite à l’application de produits SDP. Les COV sont ici étudiés comme un marqueur possible de l’activation des défenses de la plante.

Produits à base de COVs : exemple des attractifs/répulsifs contre les ravageurs

Parmi les rôles des COVs chez les plantes, on retrouve un effet répulsif voir toxique sur les insectes, effet perturbateur sur la ponte à la surface du végétal, effet attractif pour les auxiliaires. On retrouve aujourd'hui un large catalogue de méthodes utilisées s'inspirant, voir reproduisant ces COVs à effets d'intérêt pour la protection des cultures. L'étude des COVs peut permettre d'identifier de nouveaux produits pour protéger les cultures mais aussi de suivre le devenir des produits appliqués.

L’iteipmai a développé une méthodologie pour mesurer la quantité de COV sur un support et son évolution au cours du temps.

Ce suivi en environnement ouvert en vergers a été effectué par le CTIFL dans le cadre du projet ABA PIC : suivi du devenir de répulsifs et d’attractifs dans le temps et dans l’espace pour la gestion de pucerons cendrés du pommier.

Les travaux ont permis de tester la diffusion de molécules volatiles spécifiques par les diffuseurs déposés : des huiles essentielles contre les pucerons. La méthode utilisée a donc permis d’évaluer l’effet de répulsion de ces diffuseurs d’huile essentielle en milieu ouvert; et de "cartographier" la diffusion de produits utilisant les COVs. Ces études d'analyse et de suivi de ces molécules permettent de mieux maîtriser l'usage et l'application de ce type de produits en milieux ouverts.

Les projets de Recherche et Innovation

Comme vu précédemment, la recherche et l'analyse des composées organiques volatils sont des pistes prometteuses afin d'améliorer les méthodes déjà utilisés comme les répulsifs contre les ravageurs, les attractifs pour pollinisateurs ou encore la stratégie de "push&pull". Mais également améliorer l'application et l'usages de méthodes déjà existantes.

Déjà mentionné, le projet ABA PIC Objectif 1 Volet COV réunissant l'ACTA, l'Astredhor, CTIFL, l'iteipmai, l'ITAB et l'IFV sur ce sujet visait à développer et tester des outils de suivi des organismes et substances de biocontrôle dans l’agrosystème en déterminant la méthodologie la plus appropriée pour suivre et caractériser les environnements olfactifs à partir des COV émis par différents types de produits (huiles essentielles, extraits de plantes). 

D'autres projets aborde le sujet des COVs mettant en lumière les futures méthodologies innovantes pour la Protection Intégrée de demain :