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L’allélopathie : une communication chimique entre plantes

Allelopathy: chemical communication between plants

Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParisTech, Institut Jean-Pierre Bourgin for Plant Sciences (IJPB), 78000 Versailles, France

^* Auteur correspondant : alexandre.de-saint-germain@inrae.fr

Reçu : 16 Septembre 2024

Résumé

Aujourd’hui, la gestion des adventices dans les systèmes agricoles repose essentiellement sur l’utilisation de pesticides de synthèse. Toutefois, le recours à ces composés est de plus en plus controversé par les agriculteurs et les consommateurs, qui pointent leurs propriétés néfastes sur la santé humaine et l’environnement. Dans ce contexte, le développement d’approches et de pratiques agroécologiques devient essentiel et l’allélopathie représente une solution prometteuse. L’allélopathie désigne le processus par lequel les plantes libèrent des composés chimiques dans l’environnement, qui modifient le développement des plantes voisines. Ce processus est décrit depuis l’antiquité mais c’est au cours du XX^e siècle que les premiers mécanismes ont été décrits et qu’une définition a été fournie. Les composés allélopathiques sont principalement des métabolites spécialisés, appartenant à trois grandes classes : les composés phénoliques, les terpénoïdes et les composés azotés. Ils sont généralement spécifiques d’une famille botanique, voire d’une espèce végétale. Selon leur nature chimique et leur lieu de biosynthèse, ils sont libérés dans l’environnement par volatilisation, lessivage, exsudation ou dégradation de tissus de la plante. La synthèse de ces composés est sous l’influence de facteurs environnementaux biotiques et abiotiques. Les composés allélopathiques peuvent affecter différents processus physiologiques de la plante comme la photosynthèse, l’activité mitochondriale, la division et l’élongation cellulaires, le transport membranaire ou encore certaines activités enzymatiques. Des pratiques agricoles exploitent déjà les propriétés allélopathiques des plantes telles que la rotation des cultures, les cultures intercalaires et l’utilisation de paillage. Aujourd’hui, les travaux de recherche visent à approfondir la compréhension des mécanismes moléculaires et biochimiques de l’allélopathie, en identifiant des gènes et des métabolites impliqués dans ce processus. Ces recherches ont pour objectif de développer des approches agricoles innovantes et écologiques, basées sur l’allélopathie, pour optimiser la gestion des adventices et ainsi réduire l’usage de produits chimiques, tout en préservant la biodiversité au sein des agro-écosystèmes.

Abstract

Today, weed control in agricultural systems is largely based on the use of synthetic pesticides. However, the use of these compounds is increasingly controversial among farmers and consumers, who point to their harmful properties for human health and the environment. In this context, the development of eco-friendly agricultural approaches and practices is becoming essential, and allelopathy represents a promising solution. Allelopathy is the process by which plants release chemical compounds into the environment that alter the development of neighbouring plants. This process has been described since antiquity, but it was not until the 20^th century that the first mechanisms were described and a definition given. Allelopathic compounds are mainly specialised metabolites belonging to three main classes: phenolic compounds, terpenoids and nitrogen containing compounds. They are generally specific to a botanical family or even a plant species. Depending on their chemical nature and the site of biosynthesis, they are released into the environment by volatilisation, leaching, exudation or degradation of plant tissues. The synthesis of these compounds is influenced by biotic and abiotic environmental factors. Allelopathic compounds can affect various plant physiological processes such as photosynthesis, mitochondrial activity, cell division and elongation, membrane transport and certain enzymatic activities. Agricultural practices such as crop rotation, intercropping and mulching already exploit the allelopathic properties of plants. Current research aims to gain a deeper understanding of the molecular and biochemical mechanisms of allelopathy by identifying the genes and metabolites involved in this process. Such knowledge improvements will allow the development of innovative and ecological agricultural approaches based on allelopathy to optimise weed management and thus reduce the use of chemical products, while preserving biodiversity within agro-ecosystems.