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Copper homeostasis and the effects of copper deficiency on tomato plants and fruit quality

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Croissance et développement des plantes: les conséquences d’une carence en cuivre

Un projet financé par l’UE a utilisé la tomate, l’une des cultures les plus importantes a l’échelle mondiale, pour mettre en évidence la carence en cuivre dans le sol, qui constitue un véritable problème pour l’agriculture de l’UE.

Alimentation et Ressources naturelles

Le cuivre (Cu) est un micronutriment essentiel pour la santé des plantes, des animaux et de l’homme. Chez les êtres vivants, il s’agit d’un cofacteur redox-actif crucial pour les processus biologiques, qui devient toutefois toxique en quantités excessives. Les plantes sont également sensibles à la biodisponibilité du Cu dans les sols. Les plantes étant l’une des principales portes d’entrée des micronutriments dans les chaînes trophiques, leurs carences ou leurs excédents nutritionnels sont souvent transférés aux consommateurs. «C’est pourquoi il est crucial de lever le voile sur les mécanismes de régulation qui sous-tendent l’absorption et la distribution du Cu dans les tissus végétaux comestibles», explique María Teresa Lafuente, coordinatrice du projet TOMACOP, financé par l’UE. En Europe, 1,2 million de km2 de sols cultivés sont classés comme présentant une carence potentielle en Cu biodisponible. Pour compenser cette carence en cuivre (CC), les sols sont reconstitués au moyen d’engrais enrichis en Cu. Cette stratégie produit de bons résultats en termes de rendement mais s’accompagne de coûts environnementaux importants. «Sur cette base, TOMACOP, fort du soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie (MSCA), a entrepris de caractériser les effets de la culture de plants de tomates dans des conditions de disponibilité en cuivre sous-optimales et sans recourir à des engrais à base de cuivre sur leur croissance et leur rendement», explique María Teresa Lafuente. Le projet a également étudié la valeur nutritionnelle des fruits récoltés, ce qui permettrait d’estimer l’incidence de l’agriculture durable et respectueuse de l’environnement sur l’alimentation humaine. «C’est dans l’esprit de Paco Romero, titulaire d’une bourse MSCA, qui a également participé et supervisé le développement du projet, qu’a germé l’idée de TOMACOP», ajoute María Teresa Lafuente.

Découvrir les conséquences d’une carence en cuivre

«Nous avons constaté que la réponse au stress CC est régulée différemment dans les tissus végétaux étudiés: racine, tige, feuille et fruit», fait remarquer Paco Romero. TOMACOP a également découvert que la culture de plants de tomates dans des conditions de CC a une grande incidence sur la propension des fruits à développer une maladie physiologique appelée éclatement des fruits. Cette maladie se manifeste par l’éclatement de la peau ou de la cuticule et rend le fruit invendable en raison de son apparence, réduit sa durée de conservation et augmente sa sensibilité aux infections fongiques. «Cette maladie est commune à de nombreuses cultures, et les sélectionneurs considèrent la résistance à l’éclatement comme une caractéristique souhaitable pour leurs cultures», précise Paco Romero. Dans les conditions expérimentales du projet, les fruits récoltés sur des plants de tomates bien arrosés cultivés dans des conditions de CC ont enregistré des cas d’éclatement des fruits beaucoup plus nombreux que ceux récoltés sur des plants témoins cultivés dans des conditions optimales de teneur en cuivre (70 % contre 15 %). «C’est la première fois que l’importance de ce micronutriment a été démontrée pour cette maladie. Par conséquent, le CC est devenu un outil expérimental pour provoquer de manière systématique et reproductible l’éclatement des fruits, ce qui permettra d’étudier les mécanismes qui interviennent dans la régulation de cette maladie dans un environnement où les fluctuations hydriques ne sont pas responsables de son apparition», confirme Paco Romero.

Aller de l’avant avec de nouvelles possibilités

Les résultats de TOMACOP ont ouvert plusieurs axes de recherche. «Par exemple, nous faisons des progrès au niveau de la compréhension des mécanismes moléculaires qui lient l’homéostasie du cuivre à la sensibilité aux infections pathogènes et à l’éclatement des fruits. Ces deux caractéristiques ont une incidence significative sur la valeur commerciale des fruits et leur acceptation par les consommateurs, ainsi que sur le gaspillage alimentaire», conclut Paco Romero. Qui plus est, après avoir évalué les effets d’une croissance exempte d’engrais et de pesticides à base de cuivre sur la valeur nutritionnelle et les performances après récolte des tomates, le projet entend proposer des solutions visant à atténuer les effets préjudiciables de cette agriculture respectueuse de l’environnement.

Mots‑clés

TOMACOP, CC, éclatement des fruits, carence en cuivre, plants de tomates, engrais à base de cuivre, nutrition des fruits

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