EP4294188A1 - Utilisation de porphyrines cationiques en tant que désherbant sélectif - Google Patents
Utilisation de porphyrines cationiques en tant que désherbant sélectifInfo
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- EP4294188A1 EP4294188A1 EP22710652.3A EP22710652A EP4294188A1 EP 4294188 A1 EP4294188 A1 EP 4294188A1 EP 22710652 A EP22710652 A EP 22710652A EP 4294188 A1 EP4294188 A1 EP 4294188A1
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Classifications
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
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- A01P13/02—Herbicides; Algicides selective
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
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- A01N59/16—Heavy metals; Compounds thereof
Definitions
- Photosensitizers are molecules capable of inducing, thanks to a light stimulus and in the presence of oxygen, the formation of reactive oxygen species (ROS) which are more or less toxic for living cells, according to their physicochemical properties, the concentrations used as well as the nature of the cells and biological organisms.
- ROS reactive oxygen species
- the type I mechanism which involves a transfer of electrons from the photosensitizer to biological substrates to form free radicals (superoxide anion (V, hydroxyl radical -OH and hydrogen peroxide H 2 0 2 );
- photosensitizers are mainly used in the medical field, in the context of photodynamic therapy in the treatment of cancer, but also for the fight against microorganisms such as bacteria and fungi, as disinfection therapy or for decontamination. water and food. In general, ROS are deleterious to all living cells.
- Cationic water-soluble porphyrins (zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride (Zn-TMPyP) and tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride (TMPyP)) have also been applied to tomato seedlings (Solanum lycopersicum ) grown in vitro under a photoperiod of 16 hours. Cationic porphyrins have been shown to significantly alter seedling growth in vitro.
- the present invention therefore relates to the use of cationic porphyrins chosen from zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride (Zn-TMPyP), tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride (TMPyP) or their mixture, in as a selective foliar herbicide.
- Zn-TMPyP zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride
- TMPyP tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride
- Zn-TMPyP can be used as a selective foliar herbicide. While Zn-TMPyP significantly inhibits the development of plants (weeds and plants of agronomic interest) when it is applied to the roots of plants in vitro, the inventors have demonstrated that Zn-TMPyP preserves plants of agronomic interest and n does not affect their development when Zn-TMPyP is applied by foliar spray, typically in a greenhouse. On the other hand, this same process (foliar application of Zn-TMPyP in a greenhouse) leads to the death of weeds.
- Zn-TMPyP is therefore a selective foliar herbicide which helps to control weeds while preserving crops of agronomic interest.
- TMPyP and Zn-TMPyP are advantageously photodegradable, thus making it possible to limit their long-term effect. Their non-toxicity has also been demonstrated towards fishing worms (maggots).
- TMPyP and Zn-TMPyP are effective at low concentrations.
- glyphosate which remains the most widely used herbicide in the world, is used at extremely high concentrations (about 360g/L).
- the herbicidal compounds according to the invention are for their part used at concentrations of the order of a micromolar (mM).
- the present invention also relates to a selective weed control method consisting of the application of cationic porphyrins chosen from TMPyP, Zn-TMPyP or their mixture, said porphyrins being applied by leaf spraying.
- FIG. 2 shows the in vitro biocidal effect of 3.5mM Zn-TMPyP on weeds (nettle, arabidopsis and poppy).
- FIG. 5 is a comparison demonstrating the in vitro biocidal effect of 3.5mM of Zn-TMPyP on 17-day-old barley seedlings, and the absence of effect of 50mM of Zn-TMPyP on barley seedlings in greenhouses 22 days compared to their respective control media.
- Fig. 6 is a comparison demonstrating the in vitro biocidal effect of 3.5mM of Zn-TMPyP on 17-day-old barley seedlings, and the absence of effect of 50mM of Zn-TMPyP on barley seedlings in greenhouses 22 days compared to their respective control media.
- FIG. 7 shows the harmlessness of 50mM Zn-TMPyP on the viability of maggots in the presence and in the absence of light 24 hours after the spray treatment with 50mM Zn-TMPyP.
- FIG. 11 is a schematic comparison of the results presented in FIGS. 8 and 9 demonstrating, in particular, that the in vitro results cannot be extrapolated to the greenhouse results.
- FIG. 12 shows the herbicidal effect of Zn-TMPyP against weeds at different concentrations (C1, C2, C3) compared to the control (T).
- Fig. 13 shows the herbicidal effect of Zn-TMPyP against weeds at different concentrations (C1, C2, C3) compared to the control (T).
- Zn-TMPyP is a cationic porphyrin metallated at the level of the tetrapyrrole ring.
- Zn-TMPyP and TMPyP are marketed by the company Frontier Scientific (Carnforth, UK).
- Zn-TMPyP is used as a selective foliar herbicide.
- culture or culture space any space for cultivating plants and more particularly plants of agronomic interest. Mention will be made, by way of illustration, of a greenhouse, a field, a meadow, a courtyard, an alley, a garden, a vegetable patch, etc.
- the growing space is chosen from among a greenhouse, a field, a meadow, a courtyard, an alley, a garden, a vegetable patch.
- a herbicide is a pesticide for agricultural use whose activity on the metabolism of plants leads to their death.
- the cationic porphyrins according to the invention are selective herbicides when they are applied by foliar spraying.
- Zn-TMPyP and TMPyP can be used as a selective herbicide when they are applied by foliar spraying.
- the inventors have in fact proved that Zn-TMPyP sprayed in a greenhouse causes the death of weeds and preserves the plants of agronomic interest. Plants of interest such as barley and tomato have been shown to grow perfectly whether under the condition "control" (spray of H 2 0) or following their treatment (foliar sprays of 50 mM Zn-TMPyP). Conversely, poppy and millet died completely following foliar treatment with Zn-TMPyP.
- Zn-TMPyP and TMPyP are advantageously selective foliar herbicides, preferentially when they are applied in a greenhouse.
- a foliar herbicide is applied by spraying on the leaves and requires an adjuvant to help the active principle to penetrate inside the cells (basipetal translocation). Conversely, in the case of a root herbicide, the active principle is absorbed by the roots and carried by the sap (acropetic translocation).
- Zn-TMPyP has been shown to be a root herbicide in vitro, it is advantageously selective when applied by foliar spray.
- a selective herbicide is a herbicide which aims to eliminate weeds without damaging the growing space such as a greenhouse, a field, a meadow, a yard, an alley, a garden. It is therefore a question of fighting against weeds or “weeds” which are undesirable in crops.
- the cationic porphyrins according to the invention will destroy the weeds without damaging the plants of agronomic interest.
- weed is understood to mean any herbaceous or capitaous plant which is found in an agroecosystem without having been intentionally established there. For example, it will be an undesirable plant species present in a space where another plant species is grown.
- the plants of agronomic interest will be chosen from plants of the genus Nicotiana, of the genus Solanum, of the genus Vitis, of the genus Hordeaum, of the genus Triticum, of the genus Zeya, of the genus Helianthus, of the genus Allium, genus Spinacia, genus Frugaria, genus Brassica.
- the plants of agronomic interest will be chosen from tobacco (Nicotiana tabacum), potato (Solanum tuberosum), vine (Vitis vinifera), barley (Hordeum vulgare), tomato (Solanum lycopersicum), wheat (Triticum sativum), maize (Zeya mays), sunflower (Helianthus annuus), onion (Allium cepa), spinach (Spinacia oleracea), strawberry (Frugaria sp.) and turnip (Brassica rapa).
- Zn-TMPyP and TMPyP are used for the treatment of crops chosen from tobacco crops (Nicotiana tabacum), potato (Solanum tuberosum), vine (Vitis vinifera), barley (Hordeum vulgare), tomato (Solanum lycopersicum), wheat (Triticum sativum), corn (Zeya mays), sunflower (Helianthus annuus), onion (Allium cepa), spinach (Spinacia oleracea ), strawberry ( Frugaria sp.) and turnip ( Brassica rapa).
- Zn-TMPyP and TMPyP are used for the treatment of crops chosen from wheat (Triticum sativum), barley (Hordeum vulgare), maize ( Zeya mays), sunflower (Helianthus annuus), turnip (Brassica rapa), tomato (Solanum lycopersicum), onion (Allium cepa), spinach (Spinacia oleracea).
- Zn-TMPyP and TMPyP will be used against weeds chosen from nettle (Urtica dioi ' ca), millet (Echinochloa frumentacea), poppy (Papaver rhoeas), ray Italian grass (Lolium multi forum), datura (Datura stramonium), white pimpernel (Stellaria media), lamb's-quarters (Chenopodium album), false millet (Panicum miliaceum), dandelion (Taraxacum officinale), rumex ( Rumex crispus), black moth (Solanum nigrum).
- nettle Urtica dioi ' ca
- millet Echinochloa frumentacea
- poppy Paperaver rhoeas
- ray Italian grass Limpernel
- datura Datura stramonium
- white pimpernel Stellaria media
- lamb's-quarters Choenopodium album
- Zn-TMPyP and TMPyP will be used against weeds chosen from black nightshade (Solanum nigrum), dandelion (Taraxacum officinale), lamb's-quarters ( Chenopodium album), dock ( Rumex crispus), Italian ryegrass ( Lolium multi forum), false millet ( Panicum miliaceum), white pimpernel ( Stellaria media), millet ( Echinochloa frumentacea), poppy (Papaver rhoeas ).
- black nightshade Solanum nigrum
- dandelion Tiraxacum officinale
- lamb's-quarters Chenopodium album
- dock Rumex crispus
- Italian ryegrass Lolium multi forum
- false millet Panicum miliaceum
- white pimpernel Stellaria media
- millet Echinochloa frumentacea
- poppy Paperaver rhoeas
- the present invention also relates to a selective herbicidal composition
- a selective herbicidal composition comprising cationic porphyrins chosen from zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride, tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride or their mixture and at least one surfactant.
- the invention relates to a selective herbicidal composition
- a selective herbicidal composition comprising cationic porphyrins chosen from zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride, tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride or their mixture and at least a surfactant the content of cationic porphyrins being at least 40mg/L.
- the invention relates to a selective herbicidal composition
- a selective herbicidal composition comprising cationic porphyrins chosen from zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride, tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride or their mixture and at least a surfactant the content of cationic porphyrins being approximately 44mg/L.
- the invention relates to a selective herbicidal composition
- a selective herbicidal composition comprising cationic porphyrins chosen from zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride, tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride or their mixture and at least a surfactant the content of cationic porphyrins being approximately 66mg/L.
- the invention relates to a selective herbicidal composition
- a selective herbicidal composition comprising cationic porphyrins chosen from zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride, tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride or their mixture and at least a surfactant the content of cationic porphyrins being at least 80mg/L.
- the invention relates to a selective herbicidal composition
- a selective herbicidal composition comprising cationic porphyrins chosen from zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride, tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride or their mixture and at least a surfactant the content of cationic porphyrins being approximately 88mg/L.
- a person skilled in the art is able to determine the concentration to be applied as well as the frequency depending on the nature of the crops, the surface of the field, the weather conditions, etc.
- the surfactant will be chosen from neutral and nonionic surfactants such as polyoxyethylene nonylphenylether, anionic surfactants such as products marketed under the name clasofl®, texapon®, cationic surfactants such as benzalkonium chloride (BAC) or Benzethonium chloride (BZT), neutral zwitterionic surfactants,
- neutral and nonionic surfactants such as polyoxyethylene nonylphenylether
- anionic surfactants such as products marketed under the name clasofl®, texapon®
- cationic surfactants such as benzalkonium chloride (BAC) or Benzethonium chloride (BZT)
- neutral zwitterionic surfactants such as benzalkonium chloride (BAC) or Benzethonium chloride (BZT)
- the selective herbicidal composition comprises zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride and polyoxyethylene nonylphenylether.
- Zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride named Zn-TMPyP Zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride named Zn-TMPyP (marketed by Frontier Scientific (Carnforth, UK)).
- Zn-TMPyP Zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrin tetrachloride named Zn-TMPyP (marketed by Frontier Scientific (Carnforth, UK)).
- the stock solution prepared at 1 mM in water, is stored in the dark at room temperature.
- the Petri dishes like the jars are placed in a culture chamber (photoperiod 16 h, 22°C, photon flux density -100 pmol.m-2.s-1 generated by cool daylight lamps (OSRAM Lumilux 24W)) .
- the jars are used for the transfer of the seedlings and allow them a more appropriate growth.
- Two spot treatments (approximately 10 sprays each) spaced 48 hours apart were carried out one week after germination. The first treatment was carried out when the seedlings were at the cotyledon stage, the second when the seedlings were at the first leaf stage.
- the seedlings (roots and aerial apparatus separated before freezing) are ground in liquid nitrogen.
- the powder is transferred into an Eppendorf tube in which 50 mg of PolyVynil PolyPyrrolidone (PVPP) (Sigma) have been weighed beforehand.
- PVPP PolyVynil PolyPyrrolidone
- the homogenate is taken in extraction buffer (25 mM phosphate buffer pH 7.8, 10% (v/v) glycerol, and 1 mM EDTA).
- the tubes are then centrifuged for 20 minutes at 14,000 rpm at 4°C and the supernatants are stored at 4°C for the protein assay or stored at -20°C.
- the protein assay we use the Bradford assay method (Bradford, 1976) and BSA for the standard range.
- Catalase is an enzyme of the oxidoreductase family. Catalase activity can be quantified by measuring the disappearance of GH 2 0 2 by dismutation into H 2 0 and 0 2 . To determine this activity, we use the protocol carried out in the publication of Issawi. et al. (2016). The kinetics of H 2 0 2 disappearance is measured for 200 seconds every 20 seconds at 240 nm. The activity is calculated using the molar extinction coefficient of H 2 0 2 which is 43.6 rnM Lcnr 1 [0106] Determination of the activity of guaiacol peroxidase (GPOX)
- Example 1 Demonstration of the selective foliar herbicidal effect of Zn-TMPyP vs. the in vitro biocidal effect of Zn-TMPvP
- the potato (Coquine variety) shows a slight delay in growth at the level of the stem and the roots on the treated medium compared to the seedlings of the control condition.
- Tobacco and vine [0120] The tobacco and vine seedlings show considerable inhibition of their development after respectively one and a half and two months of culture on a medium rich in Zn-TMPyP at 3.5 mM ( Figure 1).
- the nettle and arabidopsis show a very significant inhibition of growth on a medium treated with Zn-TMPyP (3.5 mM) after 18 days and 1 month respectively.
- the total thiols, as well as the enzymatic activity (catalase activity and guaicol peroxidase activity) were determined on seedlings cultured in vitro on the medium rich in Zn-TMPyP 3.5 mM (FIG. 9) and on seedlings subjected to 50 mM Zn-TMPyP per foliar application (Figure 10).
- the antioxidant machinery is significantly inhibited in the seedlings cultivated on the medium rich in Zn-TMPyP 3.5 mM.
- the molecules and the antioxidant enzymes remain constant in the seedlings treated with 50 mM of Zn-TMPyP under greenhouse except for an increase in thiols in the roots (FIG. 11).
- Example 2 Determination of the non-toxicity of Zn-TMPyP for peach worms (maggots) [0143] The maggots were placed in Petri dishes under photoperiod (16 h) or under dark conditions in a phytotron (24°C) for 24 hours. 30 maggots per petri dish were subjected to 10 sprays of H 2 0 or 50 mM of Zn-TMPyP. Percent viability was determined after 24 h.
- Zn-TMPyP is advantageously more respectful of the environment by having a reduced impact on animal biodiversity.
- Example 3 Photostability/photodegradation of Zn-TMPyP [0147] In the dark, Zn-TMPyP remains perfectly stable whether with or without surfactant for 29 days of follow-up (FIG. 8).
- the doses of Zn-TMPyP are as follows:
- Zn-TMPyP was formulated with 0.1% v/v Polyoxyethylene nonylphenylether.
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Abstract
La présente invention concerne l'utilisation de porphyrines cationique telles que la zinc-tetra (N- methylpyridyl) porphyrine tetrachloride et la tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride ou leur mélange, en tant qu'agent herbicide foliaire sélectif
Description
Description
Titre : Utilisation de porphyrines cationiques en tant que désherbant sélectif Domaine technique
[0001] La présente invention concerne l’utilisation de porphyrines cationiques telles que la zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride et la tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride ou leur mélange, en tant qu’agent herbicide foliaire sélectif.
Technique antérieure
[0002] Les photosensibilisateurs (PS) sont des molécules capables d’induire, grâce à un stimulus lumineux et en présence d’oxygène, la formation d’espèces réactives de l’oxygène (EROs) plus ou moins toxiques pour les cellules vivantes, selon leurs propriétés physicochimiques, les concentrations utilisées ainsi que la nature des cellules et des organismes biologiques. Il existe deux mécanismes de production d’EROs :
- Le mécanisme de type I, qui implique un transfert d’électrons du photosensibilisateur vers des substrats biologiques pour former des radicaux libres (anion superoxide (V, radical hydroxyle -OH et peroxyde d’hydrogène H202) ;
- Le mécanisme de type II qui implique quant à lui le transfert de l’énergie vers le dioxygène moléculaire, qui passe de son état fondamental (état triplet : 302) à l’état singulet 102.
[0003] Ces photosensibilisateurs sont majoritairement utilisés dans le domaine médical, dans le contexte de la thérapie photodynamique du traitement du cancer mais également pour la lutte contre les microorganismes tels que les bactéries et les champignons, en tant que thérapie de désinfection ou pour la décontamination de l’eau et des aliments. De façon générale, les EROs sont délétères pour toutes les cellules vivantes.
[0004] Ces photosensibilisateurs, ont donc été pressentis pour une application en tant que biocides dans le domaine agricole, et plus particulièrement à l’encontre d’agents pathogènes des cultures tels que les bactéries et les champignons, qui génèrent des baisses de rendement agricole. L’utilisation de ces photosensibilisateurs en tant que biocide est également appelé traitement photodynamique antimicrobien.
[0005] Toutefois, et bien que nécessaires, les études évaluant les effets indésirables des photosensibilisateurs sur les plantes sont rares. Par ailleurs, les effets de molécules sur les plantes sont très difficilement transposables entre différentes espèces. Typiquement, des photosensibilisateurs naturels (coumarines et furocoumarines) ont été évalués en tant que biocides sur des orangers et des fraisiers. Alors que les feuilles des orangers n’ont pas été affectées par les photosensibilisateurs, les feuilles des fraisiers ont été endommagées par les coumarines.
[0006] Des porphyrines hydrosolubles cationiques (la zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride (Zn-TMPyP) et la tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride (TMPyP)) ont également été appliquées sur des plantules de tomates ( Solanum lycopersicum) cultivées in vitro sous une photopériode de 16 heures. Il a été démontré que les porphyrines cationiques ont, in vitro, considérablement altéré la croissance des plantules. Les auteurs suggèrent toutefois que ces photosensibilisateurs pourraient être utilisés en tant que biocides à l’encontre des pathogènes de la tomate (Guillaumot et al., Synergistic enhancement of tolérance mechanisms in response to photoactivation of cationic tetra (N-methylpyridyl) porphyrins in tomato plantlets, Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, Volume 156, March 2016, Pages 69-78).
[0007] Toutefois, ces mêmes porphyrines cationiques, également testées in vitro sur des plantules d’Arabidopsis ( Arabidopsis thaliana) ont complètement tué la plante à très faible dose (3.5mM) (Issawi et al., Responses of an adventitious fast-growing plant to photodynamic stress : comparative study of anionic and cationic porphyrin effect on Arabidopsis thaliana, Physiologia Plantarum 162 : 379-390. 2018).
[0008] Alors que l’effet racinaire in vitro des photosensibilisateurs sur les plantes est imprévisible et difficilement extrapolable aux conditions en champ ou en serre, et que les porphyrines cationiques telles que Zn-TMPyP appliquées in vitro au mieux inhibent la croissance des plantes testées, au pire les détruisent, les inventeurs ont, de manière inattendue, démontré que les porphyrines cationiques et préférentiellement TMPyP et Zn- TMPyP sont des désherbants sélectifs lorsqu’ils sont appliqués par pulvérisation foliaire.
Résumé
[0009] La présente invention concerne donc l’utilisation de porphyrines cationiques choisies parmi la zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride (Zn-TMPyP), la tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride (TMPyP) ou leur mélange, en tant qu’herbicide foliaire sélectif.
[0010] Les inventeurs ont en effet avantageusement démontré que Zn-TMPyP peut être utilisée en tant qu’herbicide foliaire sélectif. Alors que Zn-TMPyP inhibe significativement le développement des plantes (adventices et plantes d’intérêt agronomique) lorsqu’elle est appliquée sur les racines des plantes in vitro, les inventeurs ont démontré que Zn-TMPyP préserve les plantes d’intérêt agronomique et n’affecte pas leur développement lorsque Zn- TMPyP est appliquée par pulvérisation foliaire, typiquement dans une serre. En revanche, ce même procédé (application foliaire de Zn-TMPyP dans une serre) entraîne la mort des adventices. Zn-TMPyP, est donc un herbicide foliaire sélectif qui permet de lutter contre les adventices tout en préservant les cultures d’intérêt agronomique.
[0011] Par ailleurs, TMPyP et Zn-TMPyP sont avantageusement photodégradables, permettant ainsi de limiter leur effet à long terme. Leur non-toxicité a également été démontrée envers des vers de pêche (asticots).
[0012] Avantageusement toujours, TMPyP et Zn-TMPyP sont efficaces à faibles concentrations. Typiquement, le glyphosate, qui reste l’herbicide le plus employé au monde, est utilisé à des concentrations extrêmement importantes (de l’ordre d’environ 360g/L). Les composés herbicides selon l’invention sont quant à eux utilisés à des concentrations de l’ordre du micromolaire (mM).
[0013] Ces molécules constituent donc une alternative aux herbicides présents sur le marché, plus respectueuses de l’environnement et ayant un impact réduit sur la santé humaine et la biodiversité animale et végétale.
[0014] La présente invention concerne également un procédé sélectif de désherbage consistant en l’application de porphyrines cationiques choisies parmi TMPyP, Zn-TMPyP ou leur mélange, lesdites porphyrines étant appliquées par pulvérisation foliaire.
Brève description des dessins
[0015] D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
Fig. 1
[0016] [Fig. 1] montre l’effet biocide in vitro de 3.5mM de Zn-TMPyP sur les plantes d’intérêt agronomique (orge, tomate, pomme de terre, tabac et vigne).
Fig. 2
[0017] [Fig. 2] montre l’effet biocide in vitro de de 3.5mM Zn-TMPyP sur les adventices (ortie, arabidopsis et coquelicot).
Fig. 3
[0018] [Fig. 3] montre l’effet herbicide foliaire sélectif de Zn-TMPyP sous serre sur deux systèmes de cultures associées avec leurs adventices (orge / coquelicot et tomate / millet) après deux mois de traitement avec soit 50mM Zn-TMPyP soit de l’eau (culture témoin). Il est à noter que le coquelicot est complètement détruit.
Fig. 4
[0019] [Fig. 4] est un comparatif démontrant l’effet biocide in vitro de 3.5mM de Zn-TMPyP sur les plantules de tomate de 22 jours, et l’absence d’effet de 50mM de Zn-TMPyP sur des plantules de tomates sous serre de 22 jours comparativement à leurs milieux témoins respectifs.
Fig. 5
[0020] [Fig. 5] est un comparatif démontrant l’effet biocide in vitro de 3.5mM de Zn-TMPyP sur les plantules d’orge de 17 jours, et l’absence d’effet de 50mM de Zn-TMPyP sur des plantules d’orge sous serre de 22 jours comparativement à leurs milieux témoins respectifs. Fig. 6
[0021] [Fig. 6] est un comparatif démontrant l’effet biocide in vitro de 3.5mM de Zn-TMPyP sur les plantules de coquelicot de 22 jours, et l’effet herbicide de 50mM de Zn-TMPyP sur des plantules de coquelicot sous serre comparativement à leurs milieux témoins respectifs.
Fig. 7 [0022] [Fig. 7] montre l’innocuité de la Zn-TMPyP 50mM sur la viabilité des asticots en présente et en l’absence de lumière 24 heures après le traitement par pulvérisation de Zn- TMPyP 50mM.
Fig. 8
[0023] [Fig. 8] correspond au suivi de la photostabilité/photodégradation de la Zn-TMPyP à 50 mM avec ou sans surfactant dans l’eau sous photopériode (16 h lumière/8 h obscurité) ou à l’obscurité.
Fig. 9
[0024] [Fig. 9] correspond au dosage des thiols totaux ainsi que des activités enzymatiques (catalase et guaïacol peroxydase) sur des plantules de tomates cultivées pendant 1 mois in vitro sur le milieu riche en Zn-TMPyP 3.5 mM.
Fig. 10
[0025] [Fig. 10] correspond au dosage des thiols totaux ainsi que des activités enzymatiques (catalase et guaïacol peroxydase) sur des plantules de tomates cultivées pendant deux mois sous serre, après application foliaire de 50mM de Zn-TMPyP. Fig. 11
[0026] [Fig. 11] est un comparatif schématique des résultats présentés aux figures 8 et 9 démontrant, notamment, que les résultats in vitro ne sont pas extrapolables aux résultats sous serre.
Fig. 12 [0027] [Fig. 12] présente l’effet herbicide de Zn-TMPyP à l’encontre des adventices à différentes concentrations (C1 , C2, C3) par rapport au témoin (T).
Fig. 13
[0028] [Fig. 13] présente l’innocuité de Zn-TMPyP à l’encontre des plantes d’intérêt à différentes concentrations (C1 , C2, C3) par rapport au témoin (T).
Description détaillée [0029] La présente invention concerne donc l’utilisation de porphyrines cationiques choisies parmi la zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride, la tetra (N- methylpyridyl) porphyrine tetrachloride ou leur mélange en tant qu’herbicide foliaire sélectif.
[0030] Porphyrines cationiques
[0031] Les porphyrines utilisées selon l’invention sont la tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride (TMPyP ou T4MPyP) de formule (I) :
[0032] [chem 1]
(formule I) et la zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride nommée Zn-TMPyP ou Zn- T4MPyP de formule II, où X est un atome de Zinc :
[chem 2]
(formule II).
[0033] Zn-TMPyP est une porphyrine cationique métallée au niveau du noyau tétrapyrrolique.
[0034] Zn-TMPyP et TMPyP sont commercialisées par la société Frontier Scientific (Carnforth, UK).
[0035] Selon un mode de réalisation préféré, Zn-TMPyP est utilisée en tant qu’herbicide foliaire sélectif. [0036] Espace de culture
[0037] On entend par culture ou espace de culture, tout espace permettant de cultiver des plantes et plus particulièrement des plantes d’intérêt agronomique. On citera, à titre illustratif, une serre, un champ, une prairie, une cour, une allée, un jardin, un potager,...
[0038] Selon un mode de réalisation, l’espace de culture est choisi parmi une serre, un champ, une prairie, une cour, une allée, un jardin, un potager.
[0039] Herbicide foliaire sélectif
[0040] Un herbicide est un pesticide à usage agricole dont l’activité sur le métabolisme des plantes entraîne leur mort.
[0041] Les porphyrines cationiques selon l’invention sont des herbicides sélectifs lorsqu’elles sont appliquées par pulvérisation foliaire.
[0042] En effet, et contrairement aux résultats vitro démontrant l’effet biocide de Zn-TMPyP, les inventeurs ont avantageusement mis en évidence que Zn-TMPyP et TMPyP peuvent être utilisées comme herbicide sélectif lorsqu’elles sont appliquées par pulvérisation foliaire. Les inventeurs ont en effet prouvé que Zn-TMPyP pulvérisée en serre entraîne la mort des adventices et préserve les plantes d’intérêt agronomique. Il a été démontré que les plantes d’intérêt telles que l’orge et la tomate poussent parfaitement que ce soit dans la condition
« témoin » (pulvérisation d’H20) ou suite à leur traitement (pulvérisations foliaires de 50 mM de Zn-TMPyP). A l’inverse, le coquelicot et le millet sont complètement morts suite au traitement foliaire par Zn-TMPyP. Les premiers symptômes apparaissent 24 h après le premier traitement. Après 48 heures, le coquelicot est complètement détruit. [0043] Ces résultats sont inattendus au regard des effets in vitro : alors que la croissance de l’orge et de la tomate était drastiquement altérée in vitro par 3.5mM de Zn-TMPyP en application racinaire, l’application par pulvérisation foliaire de 50 mM de Zn-TMPyP n’a eu aucun effet sur la croissance des plantes d’intérêt agronomique. En revanche, la même dose de Zn-TMPyP entraîne la mort des adventices témoignant de l’effet herbicide sélectif lorsque Zn-TMPyP est appliqué par pulvérisation foliaire.
[0044] Ainsi, Zn-TMPyP et TMPyP sont avantageusement des herbicides foliaires sélectifs, préférentiellement lorsqu’elles sont appliquées dans une serre.
[0045] Un herbicide foliaire est appliqué par pulvérisation sur les feuilles et nécessite un adjuvant pour aider le principe actif à pénétrer à l’intérieur des cellules (translocation basipète). A l’inverse, dans le cas d’un herbicide racinaire, le principe actif est absorbé par les racines et conduit par la sève (translocation acropète).
[0046] Ainsi, et de manière inattendue, alors que Zn-TMPyP s’est révélé être un herbicide racinaire in vitro, il est avantageusement sélectif lorsqu’il est appliqué par pulvérisation foliaire. [0047] Un herbicide sélectif est un herbicide qui vise à éliminer les adventices sans endommager l’espace de culture tel qu’une serre, un champ, une prairie, une cour, une allée, un jardin. Il s’agit donc de lutter contre les adventices ou « mauvaises herbes » qui sont indésirables dans les cultures. Avantageusement, les porphyrines cationiques selon l’invention vont détruire les adventices sans endommager les plantes d’intérêt agronomique. [0048] On entend par le terme « adventice » toute plante herbacée ou ligneuse qui se trouve dans un agroécosystème sans y avoir été intentionnellement installée. Il s’agira par exemple d’une espèce végétale indésirable présente dans un espace de culture d’une autre espèce végétale.
[0049] Selon un mode de réalisation, les plantes d’intérêt agronomique seront choisies parmi des plantes du genre Nicotiana, du genre Solanum, du genre Vitis, du genre Hordeaum, du genre Triticum, du genre Zeya, du genre Helianthus, du genre Allium, du genre Spinacia, du genre Frugaria, du genre Brassica.
[0050] Les plantes d’intérêt agronomique seront choisies parmi le tabac ( Nicotiana tabacum), la pomme de terre ( Solanum tuberosum), la vigne ( Vitis vinifera), l’orge ( Hordeum vulgare), la tomate ( Solanum lycopersicum), le blé ( Triticum sativum), le maïs
(Zeya mays), le tournesol ( Helianthus annuus), l’oignon ( Allium cepa), l’épinard ( Spinacia oleracea), la fraise ( Frugaria sp.) et le navet ( Brassica rapa).
[0051] Ainsi, selon un mode de réalisation, Zn-TMPyP et TMPyP sont utilisés pour le traitement de cultures choisies parmi les cultures de tabac ( Nicotiana tabacum),de pomme de terre ( Solanum tuberosum), de vigne (Vitis vinifera), d’orge ( Hordeum vulgare), de tomate ( Solanum lycopersicum), de blé ( Triticum sativum), de maïs ( Zeya mays), de tournesol ( Helianthus annuus), d’oignon ( Allium cepa), d’épinard ( Spinacia oleracea), de fraise ( Frugaria sp.) et de navet ( Brassica rapa).
[0052] Selon un mode de réalisation préféré, Zn-TMPyP et TMPyP, préférentiellement -Zn- TMPyP sont utilisés pour le traitement de cultures choisies parmi les cultures de blé ( Triticum sativum), d’orge ( Hordeum vulgare), de maïs ( Zeya mays), de tournesol ( Helianthus annuus), de navet ( Brassica rapa), de tomate ( Solanum lycopersicum), d’oignon ( Allium cepa), d’épinard ( Spinacia oleracea).
[0053] Zn-TMPyP et TMPyP seront utilisées à l’encontre des adventices choisies parmi des adventices du genre Urtica, du genre Echinochloa, du genre Papaver, du genre Lolium, du genre Datura, du genre Stellaria, du genre Chenopodium, du genre Panicum, du genre Taraxacum, du genre Rumex, du genre Solanum.
[0054] Selon un mode de réalisation, Zn-TMPyP et TMPyP seront utilisées à l’encontre des adventices choisies parmi l’ortie ( Urtica dioi'ca), le millet ( Echinochloa frumentacea), le coquelicot ( Papaver rhoeas), le ray gras d’italie ( Lolium multiforum), la datura ( Datura stramonium), le mouron blanc ( Stellaria media), le chenopode blanc ( Chenopodium album), le faux millet ( Panicum miliaceum), le pissenlit ( Taraxacum officinale), le rumex ( Rumex crispus), la mo relie noire ( Solanum nigrum).
[0055] Selon un mode de réalisation, Zn-TMPyP et TMPyP, et préférentiellement Zn- TMPyP, seront utilisées à l’encontre des adventices choisies parmi la morelle noire ( Solanum nigrum), le pissenlit ( Taraxacum officinale), le chenopode blanc ( Chenopodium album), le rumex ( Rumex crispus), le ray gras d’italie ( Lolium multiforum), le faux millet ( Panicum miliaceum), le mouron blanc ( Stellaria media), le millet ( Echinochloa frumentacea), le coquelicot (Papaver rhoeas). [0056] Composition herbicide sélective
[0057] La présente invention concerne également une composition herbicide sélective comprenant des porphyrines cationiques choisies parmi la zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride, la tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride ou leur mélange et au moins un surfactant.
[0058] Selon un mode de réalisation, l’invention concerne une composition herbicide sélective comprenant des porphyrines cationiques choisies parmi la zinc-tetra (N- methylpyridyl) porphyrine tetrachloride, la tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride ou leur mélange et au moins un surfactant la teneur en porphyrines cationiques étant d’au moins 40mg/L.
[0059] Selon un mode de réalisation, l’invention concerne une composition herbicide sélective comprenant des porphyrines cationiques choisies parmi la zinc-tetra (N- methylpyridyl) porphyrine tetrachloride, la tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride ou leur mélange et au moins un surfactant la teneur en porphyrines cationiques étant d’environ 44mg/L.
[0060] Selon un mode de réalisation, l’invention concerne une composition herbicide sélective comprenant des porphyrines cationiques choisies parmi la zinc-tetra (N- methylpyridyl) porphyrine tetrachloride, la tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride ou leur mélange et au moins un surfactant la teneur en porphyrines cationiques étant d’au moins 60mg/L.
[0061] Selon un mode de réalisation, l’invention concerne une composition herbicide sélective comprenant des porphyrines cationiques choisies parmi la zinc-tetra (N- methylpyridyl) porphyrine tetrachloride, la tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride ou leur mélange et au moins un surfactant la teneur en porphyrines cationiques étant d’environ 66mg/L.
[0062] Selon un mode de réalisation, l’invention concerne une composition herbicide sélective comprenant des porphyrines cationiques choisies parmi la zinc-tetra (N- methylpyridyl) porphyrine tetrachloride, la tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride ou leur mélange et au moins un surfactant la teneur en porphyrines cationiques étant d’au moins 80mg/L.
[0063] Selon un mode de réalisation, l’invention concerne une composition herbicide sélective comprenant des porphyrines cationiques choisies parmi la zinc-tetra (N- methylpyridyl) porphyrine tetrachloride, la tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride ou leur mélange et au moins un surfactant la teneur en porphyrines cationiques étant d’environ 88mg/L.
[0064] L’homme du métier est à même de déterminer la concentration à appliquer ainsi que la fréquence en fonction de la nature des cultures, de la surface du champ, des conditions météorologiques, ...
[0065] Typiquement, le surfactant sera choisi parmi les surfactants neutres et non ioniques tels que le polyoxyethylène nonylphenylether, les surfactants anioniques tels que les
produits commercialisés sous la dénomination clasofl®, texapon®, les surfactants cationiques tels que benzalkonium chloride (BAC) ou le Benzéthonium chloride (BZT), les surfactants neutres zwitterioniques,
[0066] Préférentiellement, le surfactant est le polyoxyethylène nonylphenylether (Igepal CO-630, Sigma Aldrich).
[0067] Selon un mode de réalisation, la composition herbicide sélective comprend la zinc- tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride et le polyoxyethylène nonylphenylether.
[0068] Procédé de désherbage
[0069] La présente invention concerne également un procédé sélectif de désherbage comprenant au moins une étape d’application de porphyrines cationiques choisies parmi la zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride, la tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride ou leur mélange dans un espace de culture, lesdites porphyrines étant appliquées par pulvérisation foliaire.
[0070] Préférentiellement, l’espace de culture est choisi parmi une serre, un champ, une prairie, une cour, une allée, un jardin, un potager ,....
[0071] On entend par « pulvérisation foliaire » l’application des porphyrines selon l’invention sur les parties aériennes des adventices et des plantes d’intérêt agronomique en culture, et préférentiellement l’application sur les feuilles des adventices et des plantes d’intérêt agronomique en culture
[0072] Selon un mode de réalisation du procédé de désherbage, TMPyP et Zn-TMPyP sont pulvérisées au stade cotylédon et/ou au stade premières feuilles tel que le stade 2 feuilles et/ou 4 feuilles.
[0073] On entend par « stade cotylédonnaire » ou « stade cotylédon », le stade d’émergence des feuilles embryonnaires.
[0074] On entend par « stade premières feuilles », le stade de développement des vraies feuilles.
[0075] Méthode herbicide sélective
[0076] L’invention concerne également une méthode de désherbage sélectif, la méthode comprenant l’application à un espace de culture, de porphyrines cationiques choisies parmi la zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride, la tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride ou leur mélange, lesdites porphyrines étant appliquées par pulvérisation foliaire.
[0077] Préférentiellement, l’espace de culture est choisi parmi une serre, un champ, une prairie, une cour, une allée, un jardin, un potager,....
[0078] Selon un mode de réalisation du procédé de désherbage, TMPyP et Zn-TMPyP sont pulvérisés au stade cotylédon et/ou au stade 2 feuilles et/ou 4 feuilles. Exemples
[0079] Matériels et Méthodes
[0080] Dans les exemples qui suivent, les matériels et méthodes ci-après décrits ont été utilisés.
[0081 ] Porphyrines cationiques [0082] La porphyrine cationique métallée au niveau du noyau tétrapyrrolique utilisée est la
Zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride nommée Zn-TMPyP (commercialisée par Frontier Scientific (Carnforth, UK)). La solution mère préparée à 1 mM dans l’eau, est conservée à l’obscurité à température ambiante.
[0083] Formulation pour la pulvérisation foliaire 50 mM de Zn-TMPyP solubilisé dans l’eau + 0.1% v/vd’un surfactant neutre et non ionique
(Polyoxyethylène nonylphenylether) (Igepal 00-630, Sigma Aldrich).
[0084] Test de photostabilité / photodéqradation
[0085] La photostabilité / photodégradation de Zn-TMPyP a été testée dans l’eau sous photopériode de 16 h et à l’obscurité avec ou sans surfactant. La Zn-TMPyP mélangée avec 0.1%v/v de surfactant est testée à 50 mM sous photopériode et dans l’obscurité en monitorant l’absorption de la bande de Soret par spectrométrie UV-visible. Le suivi de l’intensité de la bande de Soret en fonction du temps d’irradiation permet de calculer le pourcentage des porphyrines dégradées.
[0086] Modèles végétaux [0087] Neuf espèces végétales appartenant à plusieurs grandes familles ont été testées selon les conditions ci-après décrites :
[0088] [Tableau 1]
[0089] Stérilisation des araines/carvopses
[0090] La stérilisation des graines se fait selon le protocole suivant. Une stérilisation de surface est tout d’abord effectuée à l’éthanol 70 % (v/v) pendant 2 minutes à température ambiante. L’éthanol est éliminé et les graines sont plongées dans 20 % (v/v) d’hypochlorite de sodium pendant 15-20 minutes puis abondamment rincées avec de l’eau stérile. Les caryopses d’orge sont laissés au moins une heure dans l’eau avant mise en culture.
[0091 ] Germination des graines
[0092] Le milieu de germination pour toutes les graines est le milieu synthétique de Gamborg aussi appelé B5 (Duchefa Biochemie, Haarlem, Netherlands) supplémenté par du saccharose 2 % (m/v) et solidifié à l’agar à 0,8% (Difco, Dallas, USA). Le pH est ajusté à 5,8 avec de la soude à 1 M avant autoclavage. Après autoclavage (120°C, 20 minutes, 1 bar) et refroidissement du milieu dans les boîtes de Pétri et/ou les bocaux, est rajoutée la porphyrine à la concentration désirée. Après stérilisation, les graines sont déposées sur le milieu B5 solidifié contenant ou non la porphyrine, sous la hotte à flux laminaire. Les boîtes de Pétri comme les bocaux sont placés en chambre de culture (photopériode 16 h, 22 °C, densité du flux de photons -100 pmol.m-2.s-1 généré par des lampes cool daylight (OSRAM Lumilux 24W)). Les bocaux sont utilisés pour le transfert des plantules et leur permettent une croissance plus appropriée.
[0093] Multiplication in vitro des clones [0094] Les expiants sont multipliés de façon stérile à partir de plantules de 1 mois pour la pomme de terre et de deux mois pour les vignes. Les expiants de pomme de terre sont
multipliés sur un milieu synthétique Murashige et Skoog supplémenté en saccharose 2% et myo-inositol (100 mg/L) pH 5.8. Les expiants de vigne sont cultivés sur milieu ½ Chée et Pool supplémenté en saccharose 2%, pH 5.9. Les milieux sont solidifiés par du Sobigel 0.8 %. Les deux milieux sont fournis par Duchefa Biochemie, Haarlem, Netherlands. Les milieux sont autoclavés comme décrit précédemment pour le milieu B5. Les expiants de vigne sont mis en chambre de culture 25° C et ceux de pomme de terre à 23 °C, même photopériode et intensité lumineuse que pour les germinations de graines.
[0095] Culture sous serre
[0096] Les différentes graines sont mises en culture sous serre dans du terreau commercial (Terreau universel, Fertiligène). Les graines ont été semées à la serre dans des conditions de température et d’humidité contrôlées (La température varie entre 15 °C et 30 °C selon la saison, et l'humidité relative varie de 50 à 70%.).
[0097] Deux traitements ponctuels (environ 10 pulvérisations chacun) espacés de 48 h ont été réalisés une semaine après la mise en germination. Le premier traitement a été réalisé lorsque les plantules sont au stade cotylédons, le deuxième lorsque les plantules sont au stades premières feuilles.
[0098] Au bout de deux mois, les plantules ont été récoltées. Les racines et les parties aériennes ont été séparées et les racines ont été lavées à l’eau distillée et séchées sur papier absorbant. Ces matériels ont été ensuite conservés à -20° C jusqu’à leur utilisation pour les différentes analyses biochimiques.
[0099] Test biochimiques
[0100] Détermination des thiols totaux
[0101] Les plantules (racines et appareil aérien séparés avant congélation) sont broyées dans de l’azote liquide. La poudre est transvasée dans un tube Eppendorf et pesée (entre 200 et 100 mg par extraction). L’extrait est acidifié par 0,2 N HCL vortexé et centrifugé
(13000 g 10 min 4 °C). 500 pL du surnageant est neutralisé par 400 pL NaOH (0,2 N) et 50 pL Na2HP04. Ensuite, 700 pL Na2HP04 0,12 M, 6 mM EDTA et 6 mM DTNB sont ajoutés sur 200 pL de la solution neutralisée. Après établissement d’une gamme de glutathion, on détermine les thiols totaux contenus dans les échantillons par spectrométrie UV-visible à 412 nm et on rapporte à la masse fraîche.
[0102] Activités enzymatiques
[0103] Les plantules (racines et appareil aérien séparés avant congélation) sont broyées dans de l’azote liquide. La poudre est transvasée dans un tube Eppendorf dans lequel 50 mg de PolyVynil PolyPyrrolidone (PVPP) (Sigma) ont été préalablement pesés. Le PVPP
permet d’éliminer les polyphénols présents dans les organes qui seraient susceptibles d’interférer avec les dosages biochimiques. Le broyât est pris dans du tampon d’extraction (25 mM tampon phosphate pH 7.8, 10 % (v/v) glycérol, et 1 mM EDTA). Les tubes sont ensuite centrifugés 20 minutes à 14 000 rpm à 4°C et les surnageants sont conservés à 4°C pour le dosage des protéines ou conservés à -20°C. Pour le dosage des protéines nous utilisons la méthode de dosage de Bradford (Bradford, 1976) et la BSA pour la gamme étalon.
[0104] Détermination de l’activité de la catalase (CAT)
[0105] La catalase est une enzyme de la famille des oxydoréductases. L’activité de la catalase est quantifiable en mesurant la disparition de GH202 par dismutation en H20 et 02. Pour déterminer cette activité, nous utilisons le protocole réalisé dans la publication de Issawi. et al. (2018). La cinétique de disparition de l’H202 est mesurée pendant 200 secondes toutes les 20 secondes à 240 nm. L’activité est calculée en utilisant le coefficient d’extinction molaire de H202 qui est de 43.6 rnM Lcnr1 [0106] Détermination de l’activité de la guaïacol peroxydase (GPOX)
[0107] La guaïacol peroxydase est une enzyme présente uniquement chez les plantes. Elle détoxifie la plante des molécules de peroxyde d’oxygène produites par le champignon. Son activité est mesurée par l’oxydation du guaïacol en présence d’H202. Pour déterminer cette activité, nous utilisons le protocole décrit dans la publication de Issawi. et al. (2018). La cinétique d’apparition du guaïacol oxydé est mesurée pendant 120 secondes toutes les 10 secondes à 436 nm. L’activité est calculée en utilisant le coefficient d’extinction molaire de H202 qui est de 25.5 mM Lcnr1.
[0108] Les tests biochimiques ont été réalisés sur 3 expériences indépendantes et validés statistiquement en utilisant le logiciel PAST
[0109] Exemple 1 : Démonstration de l’effet herbicide foliaire sélectif de Zn-TMPyP vs l’effet biocide in vitro de de Zn-TMPvP
[0110] A. Effet biocide in vitro : cas des plantes d’intérêt agronomique [0111] Les résultats sont présentés à la Figure 1.
[0112] Pour éviter les contraintes mécaniques, les résultats ci-après présentés concernant l’orge et la tomate sont des résultats après 17 et 22 jours respectivement. En effet, les plantules vont rapidement croître sur les milieux témoins (sans Zn-TMPyP) et toucher le couvercle des bocaux par rapport aux autres cultures.
[0113] Orge
[0114] Il apparaît clairement que la croissance de l’orge est altérée après un mois de culture sur milieu riche en Zn-TMPyP à 3.5 mM. De plus, les feuilles montrent un jaunissement et par la suite un flétrissement. En revanche, en milieu témoin, l’orge pousse normalement et montre une croissance rapide et parfaite au bout des 17 jours.
[0115] Tomate
[0116] Conformément aux résultats de l’état de la technique (Guillaumot et al.), la tomate (variété Marmande) montre un développement significativement inhibé après 22 jours sur le milieu riche en Zn-TMPyP à 3.5 mM par rapport à la condition « témoin ». [0117] Pomme de terre
[0118] La pomme de terre (variété Coquine) montre un léger retard de croissance au niveau de la tige et les racines sur le milieu traité par comparaison aux plantules de la condition témoin.
[0119] T abac et vigne [0120] Les plantules de tabac et de vigne témoignent d’une inhibition considérable de leur développement après respectivement, un mois et demi et deux mois de culture sur milieu riche en en Zn-TMPyP à 3.5 mM (Figure 1).
[0121] Conclusion : effet biocide in vitro de Zn-TMPyP sur les plantes d’intérêt agronomique [0122] Après traitement avec Zn-TMPyP, les plantes d’intérêt agronomique présentent au mieux un retard de croissance. Dans la majorité des cas, la croissance de ces plantes est inhibée par Zn-TMPyP, comparativement au milieu témoin. Il apparaît ainsi très clairement que Zn-TMPyP a un effet biocide in vitro sur les plantes d’intérêt agronomique.
[0123] B. Effet biocide in vitro : cas des adventices [0124] Les résultats sont présentés à la Figure 2.
[0125] Ortie et Arabidopsis
[0126] L’ortie et arabidopsis montrent une inhibition très importante de croissance sur un milieu traité avec la Zn-TMPyP (3.5 mM) au bout de 18 jours et 1 mois respectivement.
[0127] Coquelicot [0128] Pour le coquelicot, les plantules montrent des réponses différentes qui témoignent d’une altération et inhibition remarquable au bout de 6 semaines.
[0129] Conclusion : effet biocide in vitro de Zn-TMPyP sur les adventices [0130] Conformément aux résultats obtenus sur les plantes d’intérêt agronomique, la croissance des adventices est inhibée par Zn-TMPyP, témoignant de son effet biocide in vitro.
[0131] Les résultats in vitro témoignent d’un effet herbicide racinaire de Zn-TMPyP.
[0132] C. Effet herbicide foliaire sélectif : essais sous serre [0133] Les résultats sont présentés aux figures 3 à 6.
[0134] Des essais sur deux systèmes de culture associées avec leurs adventices ont été réalisés :
- l’orge (graminée) avec le coquelicot (dicot)
- la tomate (dicot) avec le millet (graminée)
avec une pulvérisation de 50 mM de Zn-TMPyP en deux temps espacés de 48 h une semaine après la mise en germination. Les plantules ont été suivies chaque 48 h. Le milieu témoin a été pulvérisé avec de l’eau à la même fréquence.
[0135] Les résultats au bout d’un mois et deux mois montrent que les plantes d’intérêt poussent parfaitement que ce soit dans la condition « témoin » ou suite à leur traitement (environ 10 pulvérisations foliaires) par 50 mM de Zn-TMPyP. A l’inverse, le coquelicot et le millet sont complètement morts suite à leur traitement. Les premiers symptômes apparaissent 24 h après le premier traitement et le coquelicot est détruit au bout de 48 heures après le premier traitement (10 premières pulvérisations) [0136] Alors que la croissance de l’orge et de la tomate était drastiquement altérée in vitro par 3.5mM de Zn-TMPyP, l’application par pulvérisation foliaire de 50 mM de Zn-TMPyP n’a eu aucun effet sur la croissance des plantes d’intérêt agronomique. En revanche, la même dose de Zn-TMPyP entraîne la mort des adventices témoignant de l’effet herbicide sélectif lorsque Zn-TMPyP est appliqué par pulvérisation foliaire. Ces résultats témoignent de l’effet herbicide foliaire sélectif de Zn-TMPyP.
[0137] Ces essais confirment également que les résultats obtenus in vitro ne sont pas forcément et automatiquement transposables à l’échelle sous serre. En effet, l’orge et la tomate montrent un développement significativement inhibé in vitro. En revanche, aucun effet visible n’est remarqué sur ces cultures sous serre. D’un autre côté, le coquelicot est complètement détruit suite à la pulvérisation foliaire sous serre tandis qu’on observe des réponses différentes des plantules cultivées in vitro : des plantules présente une inhibition significative de croissance et d’autres témoignent d’un retard de croissance.
D. Mécanisme d’action
[0138] Les thiols totaux, ainsi que l’activité enzymatique (activité catalase et activité guaïcol peroxydase) ont été déterminées sur des plantules cultivées in vitro sur le milieu riche en Zn-TMPyP 3.5 mM (Figure 9) et sur des plantules soumises à 50 mM de Zn-TMPyP par application foliaire (Figure 10).
[0139] La machinerie antioxydante est significativement inhibée dans les plantules cultivées sur le milieu riche en Zn-TMPyP 3.5 mM. Par contre, les molécules et les enzymes antioxydantes restent constantes chez les plantules traitées par 50 mM de Zn-TMPyP sous serre à part une augmentation des thiols dans les racines (Figure 11).
[0140] Ces essais confirment que la capacité de Zn-TMPyP à être une herbicide foliaire sélectif était inattendue, sur la base des essais in vitro.
[0141] Enfin, il est à noter que l’effet suite à la pulvérisation foliaire de Zn-TMPyP n’est pas prévisible selon la nature du groupe de la plante : le développement de l’orge (graminée) et de la tomate (dicot) n’est pas affecté suite à la pulvérisation foliaire de Zn-TMPyP. En
revanche l’effet inverse est obtenu sur les plantes du même groupe : le coquelicot (dicot) et le millet (graminée) sont complètement morts après pulvérisation foliaire de Zn-TMPyP.
[0142] Exemple 2 : Détermination de la non-toxicité de Zn-TMPyP pour des vers de pêche (asticots) [0143] Les asticots ont été placés dans des boîtes de Pétri sous photopériode (16h) ou dans des conditions d'obscurité dans un phytotron (24 °C) pendant 24h. 30 asticots par boîte de pétri ont été soumis à 10 pulvérisations de H20 ou 50 mM de Zn-TMPyP. Le pourcentage de viabilité a été déterminé après 24 h.
[0144] 5 à 10 % des asticots meurent dans les conditions normales (pulvérisation de H20) et après traitement avec Zn-TMPyP, établissant l’innocuité de Zn-TMPyP sur les vers de pêche (Figure 7).
[0145] Zn-TMPyP est avantageusement plus respectueuse de l’environnement en ayant un impact réduit sur la biodiversité animale.
[0146] Exemple 3 : Photostabilité / photodéqradation de Zn-TMPyP [0147] A l’obscurité, la Zn-TMPyP reste parfaitement stable que ce soit avec ou sans surfactant durant 29 jours de suivi (Figure 8).
[0148] Sous photopériode (16 h lumière/8 h obscurité), la stabilité de la Zn-TMPyP (avec ou sans surfactant) chute fortement à partir du 10ème jour. Celle-ci est complètement photodégradée entre le 17éme et le 19ème jour. Quant à a solution sans surfactant, environ 93 % de Zn-TMPyP sont photodégradées au bout de 19 jours sous photopériode, ensuite cette solution continue à se photodégrader lentement pour disparaître au bout de 29 jours de photopériode.
[0149] Ce suivi a été réalisé en effectuant 3 expériences indépendantes.
[0150] Le suivi démontre que le temps de demi-vie de la solution du désherbant dans l’eau est de deux semaines quand elle est exposée à la lumière (c’est le cas quand la solution sera pulvérisée sur les plantes dans la nature). La stabilité absolue de la solution à l’obscurité assurera le bon stockage du produit pour de longues périodes, dans son emballage opaque, jusqu’à son utilisation.
[0151] Ainsi, la photodégradabilité de Zn-TMPyP permet de limiter ses effets à long terme et plaide en faveur de son innocuité pour l’environnement et l’homme.
[0152] Exemple 4 Effet herbicide foliaire sélectif de Zn-TMPyP - Essai sous serre
[0153] Matériels et Méthodes
[0154] Des essais complémentaires sous serre ont été réalisés. Toutes les plantes ont subi 5 traitements (pulvérisations foliaires) avec 3 closes différentes C1 , C2 ou C3 de Zn-TMPyP, chaque traitement étant espacé de 48 heures chacun. Les traitements ont débuté au stade cotylédons. La récolte a été réalisée 6 semaines après la mise en germination (et 10 semaines pour l’orge).
[0155] Les doses de Zn-TMPyP sont les suivantes :
C1=50 mM ; C2=75 mM ; 03=100 mM
Zn-TMPyP a été formulée avec 0,1% v/v de Polyoxyethylène nonylphenylether.
Les espèces des plantes utilisées figurent dans le tableau ci-dessous : [0156] [Tableau 2]
[0157] Résultats
[0158] Les résultats au bout de 6 semaines (10 pour l’orge) démontrent que le traitement par Zn-TMPyP altère drastiquement la croissance des adventices, soit de manière dose- dépendante, soit à une dose spécifique. Certaines concentrations de Zn-TMPyP détruisent totalement les adventices. (Figure 12).
[0159] Au contraire, et peu importe les concentrations appliquées, les plantes d’intérêt poussent parfaitement après application de Zn-TMPyP par pulvérisation foliaire. La croissance des plantes d’intérêt n’est en effet pas altérée. Seule la croissance de l’épinard est légèrement affectée. (Figure 13). [0160] Ces résultats confirment l’effet herbicide foliaire sélectif de Zn-TMPyP.
Claims
[Revendication 1] Utilisation de porphyrines cationiques choisies parmi la zinc-tetra (N- methylpyridyl) porphyrine tetrachloride et la tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride ou leur mélange en tant qu’herbicide foliaire sélectif.
[Revendication 2] Utilisation selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les porphyrines sont des zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrines tetrachloride.
[Revendication 3] Utilisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdites porphyrines sont pulvérisées sur un espace de culture choisi parmi champ, une serre, une prairie, une cour, une allée, un jardin, un potager.
[Revendication 4] Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 pour le traitement de cultures choisies parmi les cultures du genre Nicotiana, du genre Solanum, du genre Vitis, du genre Hordeaum, du genre Triticum , du genre Zeya, du genre Helianthus, du genre Allium, du genre Spinacia, du genre Frugaria et du genre (Brassica).
[Revendication 5] Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 pour le traitement des cultures choisies parmi les cultures de blé ( Triticum sativum), d’orge ( Hordeum vulgare), de maïs ( Zeya mays), de tournesol ( Helianthus annuus), de navet ( Brassica rapa), de tomate ( Solanum lycopersicum), d’oignon ( Allium cepa), d’épinard ( Spinacia oleracea).
[Revendication 6] Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que lesdites porphyrines cationiques ont un effet herbicide sur des adventices du genre Urtica, du genre Echinochloa, du genre Papaver, du genre Lolium, du genre Datura, du genre Stellaria, du genre Chenopodium, du genre Panicum, du genre Taraxacum, du genre Rumex, du genre Solanum.
[Revendication 7] Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que lesdites porphyrines cationiques ont un effet herbicide sur des adventices choisies parmi la morelle noire (Solanum nigrum), le pissenlit (Taraxacum officinale), le chenopode blanc (Chenopodium album), le rumex (Rumex crispus), le ray gras d’italie (Lolium multiforum), le faux millet (Panicum miliaceum), le mouron blanc (Stellaria media), le millet (Echinochloa frumentacea),le coquelicot (Papaver rhoeas). [Revendication 8] Procédé sélectif de désherbage consistant en l’application de porphyrines cationiques choisies parmi la zinc-tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride, la tetra (N-methylpyridyl) porphyrine tetrachloride ou leur mélange, lesdites porphyrines étant appliquées par pulvérisation foliaire sur un espace de culture tel qu’un champ, une serre, une prairie, une cour, une allée, un jardin, un potager.
[Revendication 9] Procédé sélectif de désherbage selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que lesdites porphyrines sont appliqués au stade cotylédon et/ou au stade premières feuilles tel que le stade 2 feuilles et/ou 4 feuilles.
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