L'imagerie thermique aide à la détection précoce des effets du glyphosate sur le trapoeraba

L'apparition de stress chez les plantes causé par des facteurs tels que le manque d'eau, les maladies ou les ravageurs peut être surveillée par des capteurs thermiques, grâce à la relation avec la transpiration et la conductance stomatique. Les variations de température de la surface des feuilles sont associées à l'ouverture et à la fermeture des stomates présents dans les structures foliaires, qui sont responsables des échanges gazeux, régulant l'entrée de dioxyde de carbone et libérant de l'eau et de l'oxygène sous forme de vapeur.

Les caméras qui capturent des images thermiques, appelées caméras thermographiques, disposent d'un capteur microbolométrique capable d'identifier l'énergie thermique dans la région du spectre électromagnétique dans laquelle des ondes d'une longueur allant de 8 μm à 14 μm sont émises. Le capteur est constitué d'une matrice de pixels sensibles à la chaleur, qui transforme l'énergie thermique en signaux électriques et, à partir de là, le thermogramme ou image thermique dans lequel la conversion des signaux électriques en tons de couleur de température est observée.

La télédétection infrarouge thermique peut ensuite être réalisée à l’aide de caméras thermiques fixées à des véhicules terrestres ou aériens (drones) pour détecter les changements dans les cultures liés aux changements de température de la canopée, résultant de changements dans les variables physiologiques résultant du stress. Avec l’avancée du calcul intensif et le développement de nouveaux algorithmes de traitement d’images, les systèmes de détection des blessures des plantes à l’aide de capteurs d’imagerie sont de plus en plus précis et peuvent être intégrés à la gestion phytosanitaire.

Effets des herbicides

Il est connu que les herbicides peuvent provoquer une série d’effets physiologiques sur les plantes. Le glyphosate, par exemple, l’un des herbicides les plus utilisés pour lutter contre les mauvaises herbes, agit en inhibant l’enzyme 5-énolpyrulvilshikimate-3-phosphate synthase (EPSP), interrompant la production d’acides aminés essentiels dans la production de la paroi cellulaire. Elle affecte plusieurs processus fondamentaux des plantes, tels que l'inhibition de la synthèse des acides aminés aromatiques, provoquant des dommages au métabolisme, des changements dans la croissance et la morphologie, une perturbation du système racinaire et une inhibition de la photosynthèse, provoquant des dommages aux cellules des tissus végétaux, un jaunissement, un flétrissement et une nécrose, conduisant à la mort de la plante. Il s’agit d’un produit systémique non sélectif, largement utilisé sur le terrain en pré et post-levée dans diverses cultures.

Mécanismes de résistance

Avec l'utilisation excessive du glyphosate, certaines mauvaises herbes ont créé des mécanismes de résistance et/ou de tolérance à son utilisation, que ce soit par modification de la voie d'absorption du produit ou même en altérant les caractéristiques de la morphologie même de la plante. Cependant, l’utilisation d’adjuvants dans le mélange de pulvérisation est une stratégie visant à renforcer l’effet de l’herbicide et peut améliorer des caractéristiques telles que la translocation et l’absorption.

Étude et ses résultats

À l'aide d'une caméra thermique, une étude a été menée dans un environnement protégé dans les locaux de l'Instituto Federal Goiano, dans le sud-est de Goiás, dans laquelle les associations biochimiques et de température foliaire d'une espèce de mauvaise herbe, trapoeraba (Commelina benghalensis), sous l’effet du glyphosate appliqué avec et sans adjuvant.

Après deux jours d'application de l'herbicide, il a déjà été possible d'observer une augmentation de la température des feuilles des plantes qui l'ont reçu, démontrant ainsi une détection précoce de la phytotoxicité, c'est-à-dire avant l'apparition des symptômes visuels courants causés par le glyphosate.

Concernant les changements physiologiques liés aux changements de température, il a été observé que la gestion avec le glyphosate associé à l'adjuvant favorisait l'accumulation d'acide shikimique, en raison de l'inhibition des EPSP.

Les résultats ont également révélé une corrélation positive entre la température de surface des feuilles et la superoxyde dismutase (SOD), une enzyme essentielle chez les plantes qui joue un rôle fondamental dans la protection contre le stress oxydatif. Il agit spécifiquement sur le radical superoxyde (O₂⁻), une molécule hautement réactive produite lors des processus métaboliques, notamment lors de la photosynthèse et de la respiration cellulaire.

L'étude nous a également permis de vérifier une corrélation négative entre la température des feuilles et le malondialdéhyde (MAD), le principal produit de dégradation de la peroxydation lipidique qui se produit lorsque les lipides de la membrane cellulaire sont oxydés par des radicaux libres, tels que le radical superoxyde (O₂⁻) et le peroxyde d'hydrogène (H₂O₂).

Les images thermiques ont été capturées à 80 cm des cibles, avec une caméra thermique Flir C2, entre 8 h et 10 h, une période de fort échange thermique.

* Pour Ana Caroline de Araújo, Anderson Rodrigo da Silva e Emerson Trogello (Institut fédéral de Goiano)