Brevet FR2693454A1 — publié le 19940114

Compositions à usage agricole contenant de la laminarine : procédé de culture de plantes utilisant ces compositions. La présente invention a pour objet des compositions à usage agricole contenant de la laminarine et un procédé de culture de plantes utilisant ces compositions notamment dans le but d'augmenter: - d'une part, les réactions de défense des plantes par élicitation, et - d'autre part, la germination des graines et la croissance des plantes. On sait que la laminarine est un polymère de réserve des algues brunes constitué de polysaccharides de structures légèrement différentes selon la nature de l'algue. D'une façon générale, la laminarine est constituée de 20 à 60 unités D-glucopyranoside réparties selon une chaîne linéaire principale, dans laquelle ces unités sont reliées par des liaisons 8(1-3) et des ramifications reliées à cette chaîne principale par des liaisons p(1-6). Certaines de ces chaînes comportent une unité terminale réductrice constituée par une unité mannitol. On note également l'existence d'unités mannose au sein de cette structure. La laminarine est généralement extraite d'algues brunes de type Phéophycees et en particulier des Fucales ou des Laminariales. Diverses méthodes d'extraction peuvent être utilisées pour obtenir la laminarine. On se reportera par exemple à celle décrite par Black et al Appl. Chem. (1951), Volume 1, pages 505 à 517. D'une façon plus générale, la laminarine peut être obtenue à partir d'algues brunes par tout procédé d'extraction permettant d'éliminer successivement les constituants autres que la laminarine (polysaccharides pariétaux, sels, etc.). Ces procédés font notamment appel à des étapes de broyage, de précipitations en milieu acide ou basique, d'ultrafiltrations et de dialyses. La laminarine est également commercialisée par exemple par la Société Sigma Chimie SARL. On sait par ailleurs que la laminarine sulfatée possède des propriétés pharmacologiques intéressantes en particulier anti-coagulantes et hypocholestérolémiantes . (K.C. Guven et al., Introduction to Applied Physicology, 1990, pages 67 à 92.). n a été découvert, et ceci constitue le fondement de la présente invention, que la laminarine présente: - d'une part, des propriétés d'éliciteur particulièrement utiles pour augmenter les réactions de défense des plantes, et - d'autre part, une activité d'accélérateur de la germination des graines et de la croissance des plantes. il est rappelé que dans la lutte pour leur survie, les plantes développent des systèmes diversifiés de protection et de défense. Ces systèmes sont induits ou "élicités" par divers agents phytopathogènes. C'est ainsi que lors du contact avec un agent infectant, les plantes élaborent des barrières chimiques, physiques ou biochimiques qui lui permettent de résister à l'agression. L'élicitation est un processus qui relève d'une phase de reconnaissance d'un métabolite par la cellule végétale et d'une phase d'expression d'une réponse physiologique générée par un signal. L'éliciteur correspond donc à tout signal capable d'induire chez les plantes des réactions qui lui permettent de s'adapter à son environnement. n a été découvert de façon tout à fait inattendue que la laminarine induit l'activation d'enzymes marqueurs des réactions de défense et du processus de croissance chez les plantes ainsi que la stimulation de l'activité protéolytique des cellules traitées. il a ainsi été démontré que la laminarine et des compositions en contenant augmentent le rendement de production de produits agricoles en exerçant une action d'accélération de la croissance des plantes, de l'élongation cellulaire et de la germination des graines. Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention a pour objet des compositions à usage agricole, notamment utiles pour augmenter les réactions de défense, pour accélérer la germination des graines et la croissance des plantes, caractérisées en ce qu'elles contiennent une quantité efficace de laminarine éventuellement incorporée à un support ou véhicule acceptable en agriculture. Selon une caractéristique particulière de l'invention, ces compositions se présentent sous forme solide, notamment sous forme de poudres ou de granulés, ou sous forme liquide, notamment sous forme de solutions aqueuses. Selon une autre caractéristique particulière, ces compositions contiennent en outre au moins une substance additionnelle choisie parmi les éléments correcteurs de carence, les fongicides, les insecticides, les herbicides et les hormones de croissance., les lipoaminoacides et les bétaines. En tant qu'herbicide, on peut par exemple utiliser un composé appartenant aux carbamates, aux cyclohexadiones, aux sulfonylurées, aux triazines ou aux uraciles. En tant que fongicide, on peut par exemple utiliser un composé appartenant aux dithiocarbamates, aux hydantoînes, aux imidazoles ou aux triazoles. Avantageusement, ces compositions conformes à l'invention contiennent de 0,005 à 50 % en poids de laminarine et de préférence de 1 à 25 % en poids lorsqu'elles se présentent sous forme solide et de 0,005 à 10 % en poids de laminarine et de préférence de 0,5 à 5 % en poids lorsqu'elles se présentent sous forme liquide. D'une façon générale, les compositions conformes à l'invention seront préparées par mélange de la laminarine extraite sous forme de poudre avec des additifs usuels, par exemple des charges solides et/ou des solvants. On utilisera également des substances tensio-actives, des agents dispersants ou des agents émulsifiants. En tant que charges solides pour la préparation de poudres mouillables ou de granulés, on peut utiliser par exemple du kaolin ou de l'argile finement divisés. Lorsqu'elles se présentent sous forme liquide, les compositions conformes à l'invention seront de préférence obtenues par dilution de la laminarine dans de l'eau. On peut également envisager la préparation de compositions pulvérisables à base d'huile ou de concentré émulsifiable, notamment dans le cas de mélange avec des substances additionnelles non solubles dans l'eau. Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un procédé de culture des plantes, caractérisé en ce qu'il comprend l'utilisation d'une composition à usage agricole telle que définie précédemment. Les plantes susceptibles d'être traitées avec succès par ce procédé sont par exemple: Les cultures fruitières telles que pommier, poirier, vigne, Les céréales telles que blé, mais, riz Les oléagineux tels que soja, tournesol, colza Les plantes légumières telles que carottes, tomates, choux-fleurs, pomme de terre. Le procédé de culture des plantes conforme à l'invention peut être mis en oeuvre: - soit en utilisant une composition contenant de la laminarine par application foliaire ou au sol; - soit en utilisant une composition contenant de la laminarine pour traiter des semences, notamment par enrobage. D'une façon générale, la laminarine doit être utilisée à des doses comprises entre 0,005g et 100g par litre, dans le cadre du traitement foliaire et entre 1g et 100g par quintal dans le cadre du traitement des semences. Selon un troisième aspect, la présente invention concerne l'utilisation de la laminarine pour la préparation de compositions à usage agricole, notamment utiles pour augmenter les réations de défense et pour accélérer la germination des graines et la croissance des plantes. La présente invention sera illustrée à l'aide des exemples non-limitatifs suivants: On donnera tout d'abord aux exemples 1 et 2 deux procédés d'extraction de la laminarine à partir d'une algue brune. Les spectres RMN des extraits obtenus par la mise en oeuvre des procédés décrits aux exemples 1 et 2 comportent les pics caractéristiques d'une laminarine commerciale. EXEMPLE 1: Procédé d'extraction de la laminarine à partir d'une algue brune. On soumet 300 g d'algues fraîches de type Laminaria saccharins récoltée au mois d'août, à un cryobroyage (40in;) suivant le procédé décrit dans le brevet français n"74 35162. On obtient ainsi un cryobroyat dont le diamètre moyen des particules est compris entre 50 et 100,ut et la matière sèche égale à 10-12 %. A 300 g de ce cryobroyat, on ajoute progressivement 0,9 1 d'acide sulfurique 0,3 %. L'extraction est réalisée au bain-marie à une température d'environ 80il, pendant 1 heure sous agitation. Cete opération est renouvelée deux fois. Après neutralisation, on soumet l'extrait obtenu à un traitement à l polyvinylpyrrolidone à la dose d'environ 1 % en poids. A cet effet, 9 g de polyvinylpyrrolidone (P.V.P) sont introduits dans un volume de 90 ml d'extrait. On laisse la PVP stépaissir pendant environ 2 heures. La solution ainsi obtenue est additionnée à environ 0,91 d'extrait, le mélange étant maintenu sous agitation pendant 30 mn, puis filtré sous vide sur un filtre Whatman GF/A. Le liquide ainsi obtenu est soumis à une ultrafiltration tangentielle sur une membrane tubulaire carbone-céramique de type "Carbosep" de porosité 50.000 Daltons. L'opération est réalisée en maintenant une pression de 1 bar sur la colonne de filtration. On obtient ainsi un filtrat présentant un volume d'environ 0,8 litre et de pH 5,5. Puis le filtrat est ensuite soumis à une dialyse sur une membrane en ester de cellulose de type Spectra/Por de porosité 500 ou 1000 Daltons. Le dialysat est alors soumis à une lyophilisation et l'on obtient 7 g de poudre sèche correspondant à de la laminarine pure. EXEMPLE 2 Autre procédé d'extraction de la laminarine à partir d'une algue brune. On soumet 300 g d'algues fraîches de type Ascophyllum nodosum à un broyage, dans un broyeur à lames ou à couteaux de marque STEFAN type VCM5. On obtient ainsi un broyat dont le diamètre des particules est inférieur à 1 mm et la matière sèche égale à 10-12 %. A 300 g de ce broyat, on ajoute 0,91 d'une solution aqueuse de chlorure de calcium à 2 %. On précipite ainsi notamment les alginates. La première extraction est réalisée au bain-marie à une température d'environ 60in, pendant 7 heures sous agitation. Puis le premier extrait est récupéré par filtration et les 300 g de broyat sont soumis à une deuxième extraction dans 0,9 1 d'une solution aqueuse de chlorure de calcium à 2 %, dans les mêmes conditions que la première extraction, soit au bain-marie à une température d'environ 600C, mais cette fois, pendant 1 nuit sous agitation. Puis le deuxième extrait est aussi récupéré par filtration. Les deux extraits ainsi obtenus sont ensuite réunis et soumis à une diafiltration de façon à éliminer les sels minéraux. A cet effet, on a utilisé un système Pellicon commercialisé par la Société Millipore, équipé d'une cassette de porosité 1000 Daltons, associé à une pompe Procon également commercialisée par la Société Millipore. On suit la diminution de la teneur ionique de l'extrait en mesurant régulièrement la résistivité. La diafiltration est poursuivie jusqu'à ce que la résistivité du rétentat soit d'environ 1000 Ohms.cm. Le rétentat est ensuite traité sur une colonne de résine échangeuse d'anions, de type échangeur fort tel que Amberlite IRA 400 ou échangeur faible tel que AMBERLITE IR 45. Deux techniques peuvent être utilisées: - soit l'utilisation en batch : on dispose directement la résine après régénération par la soude et rinçage à l'eau déminéralisée, dans un récipient contenant le rétentat. On agite pendant 1 heure, on décante et on récupère le filtrat. - soit en chromatographie sur colonne : on introduit la résine après régénération par la soude et rinçage à l'eau déminéralisée, dans une colonne de verre de 2-3 cm de diamètre sur une hauteur de 20 cm. On dépose ensuite le filtrat au sommetde la colonne et on le fait pénétrer lentement dans la résine. On rince ensuite la colonne avec de l'eau déminéralisée. L'éluat est ensuite soumis à une dialyse sur une membrane en ester de cellulose de type Spectra/Por de porosité 500 ou 1000 Daltons. Le dialysat est alors soumis à une lyophilisation et l'on obtient 7 g de poudre sèche correspondant à la laminarine pure. EXEMPLE 3 Mise en évidence des propriétés de la laminarine. Les propriétés de la laminarine et des compositions en contenant ont été mises en évidence en effectuant les expériences suivantes: Expérience n1 Le potentiel éliciteur de la laminarine des exemples 1 et 2 a été évalué par mesure des activités ss -glycanases. Les résultats ont montré que la laminarine induit une activation des enzymes marqueurs des réactions de défense chez les plantes ainsi que des enzymes marqueurs du processus de croissance intervenant notamment lors des phases initiales de la germination. Ces tests, qui ont été réalisé à l'aide de suspensions cellulaires ou de protoplastes de Rubus fruticosus ont montré le potentiel éliciteur de la laminarine sur l'induction des réponses physiologiques chez les végétaux. Expérience n 2 TEST DE GERMINATION DES GRAINES On a évalué l'influence de la laminarine sur la germination des semences en utilisant le protocole suivant: Sans trempage préalable, des semences de carottes, de laitues et d'endives sont mises à germer par lot de 10 dans des boîtes de Pétri de 5 cm de diamètre: - dans une solution aqueuse (lot témoin) - dans une solution contenant des substances de croissance (kinétine ou acide indolacétique (AIA) à des concentrations de 10-6M - dans une solution contenant la laminarine à différentes concentrations. Les boîtes de Pétri sont mises dans une enceinte à 25'C à l'obscurité. Les résultats obtenus après 10 jours sont regroupés dans le tableau suivant PRODUIT TESTE % DE GERMINATION carottes Laitues Endives Eau 35 11 12 AIA 10-6 M 30 0 15 Kinetine 10-6 M 27 26 12 Laminarine 0.1 jigimi : 25 16 15 Laminarine 0,2 g/ml 34 20 13 Laminarine 0,4 g/ml 47 24 17 Laminarine 0,6 g/ml 45 34 20 Laminarine 0,8 g/ml 100 33 10 Laminarine 1 jigîmi 27 32 15 Laminarine 2 g/ml 41 17 12 Laminarine 4 Hg/ml 34 26 9 Laminarine 6 g/ml 24 30 9 Laminarine 8pg1ml 35 19 24 Laminarine 10yg/ml . 41 26 13 La laminarine présente donc, dans les conditions expérimentales testées une activité optimale aux concentrations de: - 0,8,ug./ml pour les semences de carottes - 0,6 ; 0,8; 1 ,ug/ml pour les semences de laitue -0,4; 0,6 et 0,8 g/ml pour les semences d'endives Les résultats démontrent donc l'influence de la laminarine sur la germination de différents types de semences. Expérience n 3 Elongation des coléoptiles de blé Des graines de blé sont mises à germer à 25iC à l'obscurité. Au bout de 3 jours, les coléoptiles atteignent 2,5 à 3 cm de longueur. Après l'excision des coléoptiles, des segments de 8 mm de longueur sont découpés. Afin de déterminer si la zone apicale, siège de production endogène d'auxine, va interférer en synergie ou en antagonisme avec la laminarine, deux lots ont été testés, l'un comportant la zone apicale, l'autre n'en comportant pas. Pour chaque expérience deux lots de 10 fragments de coléoptiles sont mis en présence de 5 mi d'une solution aqueuse de produit à tester (ATA 10-6 M et laminarine à différentes concentrations) dans les boîtes de Pétri de 5 cm de diamètre. L'élongation est mesurée après 20 heures d'incubation à l'obscurité à 25 C. Les résultats obtenus sont regroupés dans le tableau suivant: TRAITEMENT MOYENNE D'ELONGATION Eau 9 + 0,87 AIA 10-6M M 11,12 t 0.29 Laminarine 0,1 g/ml 12 t 0,33 Laminarine 0,2pg/ml 12,85 t 0,99 Laminarine 0.4 g/ml il t0,53 Laminarine 0,6 g/ml 10,33 t 0,86 Laminarine 0,8 Hg/ml 11,83 t 1,54 Laminarine 1 /ml 11,16 t 1,67 Laminarine2pglml 1 11,16t1,67 Laminarine4 g/ml 11,25 1 I Laminarine 6 g/ml 10,42 t 0,7 Laminarine 8 g/ml 11,14 # 0,97 Laminarine 10 jigimi 11,33 t 1,07 La laminarine présente, dans les conditions expérimentales testées, une activité optimale aux concentrations de 0,1 et 0,2,ug/ml. La laminarine a une activité très favorable sur l'élongation des coléoptiles de blé. Elle agit donc comme régulateur de croissance. On donnera aux exemples 4 à 7 ci-après différentes compositions à usage agricole contenant de la laminarine issue des exemples 1 et 2 EXEMPLE 4 Composition à usage agricole sous forme d'engrais liquide à base de laminarine issue de l'exemple 1. La laminarine issue de l'exemple 1, peut être utilisée en solution aqueuse avec un ou plusieurs oligo-éléments correcteurs de carence, par exemple un sel de molybdène et un sel de manganèse. Après avoir dissous 1 g de laminarine, dans 758 g d'eau, on ajoute 215 g de chlorure de manganèse et 26 g de molybdate de sodium. On laisse sous agitation jusqu'à complète dissolution. On obtient ainsi une composition avec une teneur en laminarine égale à 0,1 % ; une teneur en molybdène de 1 % en poids et une teneur en manganèse de 1% en poids. Cette composition peut être utilisée en pulvérisation foliaire en tant que stimulant de croissance des plantes, et correcteur de carences. EXEMPLE 5 Composition agricole à base de laminarine issue de l'exemple 2 en association avec un fongicide. On dissout 1 g de laminarine dans 699 g d'eau. On met en suspension dans cette solution, 300 g de Manganil 80 fongicide commercialisé par la Société Bourgeois (N.APV 7000073) à 80 % de matière active soit de manèbe. Cette suspension à teneur en laminarine de 0,1 % et en manèbe de 24 % peut être utilisée en pulvérisation à la surface des feuilles à des doses comprises entre 0,1 et 50 rnVl. Cette composition exerce une action d'accélération de la croissance des plantes en même temps qu'une protection fongicide, en particulier contre le mildiou de la vigne, des tomates. EXEMPLE 6 Composition à base de laminarine issue de l'exemple 1, utilisée en tant que produit d'enrobage de semence. La laminarine issue de l'exemple 1 peut être utilisée en solution aqueuse pour le pelliculage d'une semence de type pois protéagineux (variété Ascona). La semence de pois, traitée ou non phytosanitaire, est pelliculée à l'aide d'un pelliculeur de marque HEGE reposant sur le principe d'une projection à très grande vitesse des substances sur une masse de graines en rotation autour d'un axe qui provoque un déplacement excentré assurant une parfaite intimité entre la graine et les produits de pelliculage. On prépare ainsi un lot de 500 g de graines de pois, pelliculé à l'aide de 4 ml d'une solution aqueuse de laminarine issue de l'exemple n1, de teneur égale à 5 % et complétée par un dispersant destiné à améliorer le contact produit/graine. Cette composition de pelliculage de semences a ainsi une action d'accélération de la germination des graines ainsi que de la levée des plantules. EXEMPLE 7 Composition à base de laminarine issue de l'exemple 2 utilisée dans la préparation de comprimés à usage agricole. La laminarine sous forme de poudre, issue de l'exemple ne2 peut être utilisée dans la préparation de comprimés destinés à l'arrosage ou la pulvérisation foliaire des plantes d'inténeur. Une quantité de 0,5 g de laminaine issue de l'exemple n 2 est broyée et mélangée au mortier avec 0,5 g d'un agent déshydratant de type Kaolin. La poudre obtenue est ensuite soumise à une compression dans une machine à comprimer de type alternative, comprenant une matrice fixe et deux poinçons mobiles (un supérieur et un inférieur) dans le sens vertical. Le granulé ou comprimé de 1 g obtenu est ensuite éjecté de la machine et peut être utilisé par dissolution dans l'eau de l'arrosoir ou de pulvérisation. REVENDICATIONS 1. Compositions à usage agricole, notamment utiles pour augmenter les réactions de défense et accélérer la germination des graines et la croissance des plantes, caractérisées en ce qu'elles contiennent une quantité efficace de laminarine éventuellement incorporée à un support ou véhicule acceptable en agriculture. 2. Compositions selon la revendication 1, caractérisées en ce qu'elles se présentent sous forme solide, notamment de poudres ou de granulés, ou sous forme liquide, notamment sous forme de solutions aqueuses. 3. Compositions selon la revendication 1 ou 2, caractérisées en ce qu'elles contiennent en outre au moins une substance additionnelle choisie parmi les éléments correcteurs de carence, les fongicides, les insecticides, les herbicides et les hormones de croissance, les lipoaminoacides et les bétaines. 4. Compositions selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisées en ce qu'elles se présentent sous forme solide et contiennent de 0,005 à 50 % en poids de laminarine. 5. Compositions selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisées en ce qu'elles se présentent sous forme liquide et contiennent de 0,005 à 10 % en poids de laminarine. 6. Procédé de culture des plantes, caractérisé en ce qu'il comprend l'utilisation d'une composition à usage agricole telle que définie à l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la composition précitée est utilisée par application foliaire ou au sol. 8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la composition précitée est utilisée pour traiter les semences, notamment par enrobage. 9. Utilisation de la laminarine pour la préparation de compositions à usage agricole, notamment utiles pour augmenter les réaction de défense et accélérer la germination des graines et la croissance des plantes.