FR2939605A1 - Methode de culture hors-sol pour la production d'halophytes - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une méthode de culture hors-sol pour la production d'au moins une plante halophile comprenant les étapes suivantes : - une première étape de culture en milieu non salé, comprenant la germination de graines ensemencées d'au moins une plante halophile ; - une deuxième étape de culture en milieu salé, comprenant la croissance des plantes germées obtenues à la première étape de culture ; le passage de la première à la deuxième étape de culture étant réalisée dès que le plateau de germination maximal est atteint.

Description

METHODE DE CULTURE HORS-SOL POUR LA PRODUCTION D'HALOPHYTES La présente invention concerne le domaine de la production 5 de plantes. Elle concerne tout particulièrement une méthode de culture hors-sol pour la production de plantes halophiles. De nombreuses plantes halophiles nommées également halophytes sont utilisées dans divers domaines aussi bien dans le domaine de l'agriculture et de l'agro-alimentaire que dans 10 le domaine cosmétique et médical. Ainsi, certaines halophytes sont utilisées en agriculture notamment pour leur intérêt fourrager (telles que les plantes du genre Atriplex et du genre Salicornia comme Salicornia bigelovii). 15 Les halophytes sont également source de multiples matières premières à usage cosmétique. Ces matières premières sont utilisées en tant qu'excipients, additifs (tels que les conservateurs, colorants) mais également en tant que principes actifs. Depuis plusieurs années, on constate un intérêt 20 croissant pour la recherche de nouvelles molécules issues de plantes halophiles pouvant être utilisées en cosmétologie et/ou en santé humaine. À titre d'exemples de telles halophytes, on peut citer Crithmum maritimum, encore nommée fenouil de mer ou criste marine, utilisée pour ses propriétés 25 diurétiques, drainantes, pour lutter contre la cellulite mais aussi utilisées dans l'alimentation pour ses qualités gustatives. Certaines plantes halophiles sont, en effet, utilisées dans l'alimentation de l'homme depuis de nombreuses années. 30 Ainsi, la salicorne est utilisée depuis des siècles dans l'alimentation humaine. Dans les voyages au long cours, les marins l'utilisaient conservées dans le sel car ils connaissaient son efficacité contre le scorbut, grâce à sa richesse en vitamine C. Ainsi, en 1858, un article paru dans le Journal de chimie médicale, de pharmacie et de toxicologie (Libraire Labé) relate l'emploi de la salicorne comme substance alimentaire. De nos jours, les plantes du genre Salicornia sont toujours consommées à titre d'aliments frais et de condiments. Actuellement, la salicorne alimentaire provient de la cueillette des peuplements naturels ou de culture en champs. En milieu naturel, la salicorne se développe du mois de mars au mois d'octobre et sa récolte n'est possible que pendant sa période de développement végétatif, c'est-à-dire du mois de mai au mois de juin. De ce fait, la demande des consommateurs n'est satisfaite ni en quantité du fait d'une production naturelle très aléatoire car dépendante des conditions climatiques et de la localisation géographique, ni en qualité du fait de la méconnaissance des espèces, des stades de récolte et des modes de conservations. La cueillette des peuplements naturels apparaît aussi comme un frein au développement de cette production. Dans une optique de culture à des fins alimentaires se pose alors le problème de la maitrise de la quantité et de la qualité du produit. De nombreuses publications scientifiques contiennent des données sur des méthodes de culture d'halophytes décrites pour étudier au niveau fondamental les processus d'adaptation des plantes à un biotope salé. En effet, il a été montré que la germination des plantes halophiles était affectée par la salinité (NaCl) du milieu de culture en raison d'un effet osmotique ou toxique (Binet, Bulletin de la société française de physiologie végétale, vol. 10, 253-263, 1964 ; Khan et Ungar, Canadian Journal of Botany, vol. 75, 835-841, 1997 ; Debez et al. cahier d'études et de recherches francophones, vol. 10, 135-8, 2001). La présence de chlorure de sodium (NaCl) dans les milieux de culture affecte donc le taux de germination des plantes halophiles. De même, les données bibliographiques relatives à la croissance des halophytes montrent que ces plantes ont besoin de sel (NaCl) pour se développer. S'il est connu que les plantes halophiles requièrent un milieu non salé pour leur germination et un milieu salé pour leur phase de croissance, l'absence d'étude traitant de la culture des plantes durant un cycle complet (i.e. de la graine à la graine en passant par la croissance végétative et la floraison) rend difficile la culture des halophytes à l'échelle industrielle.

Les inventeurs ont maintenant établi une méthode de culture hors-sol permettant d'accroître la vitesse de développement des halophytes et ainsi d'obtenir plus rapidement des plantes halophiles commercialisables, notamment pour l'agro-alimentaire.

En effet, les inventeurs ont établi de manière surprenante que le passage d'halophytes de la phase de germination en milieu de culture non salé à la phase de croissance en milieu de culture salé à un moment précis de leur culture, à savoir dès que le plateau de germination maximal est atteint, permettait d'augmenter la vitesse de développement des plantes germées. Les inventeurs ont également montré que ce transfert à ce moment particulier permettait de diminuer le temps d'obtention de plantes au stade commercialisable, notamment pour l'agro-alimentaire.

En outre, les inventeurs ont mis au point une méthode de culture hors-sol permettant la production standardisée d'halophytes de qualité constante, adaptée au niveau industriel, rapide et en continue sur l'année. Ainsi, la méthode selon l'invention permet d'obtenir des plantes du genre Salicornia remplissant les critères de qualités pour la commercialisation en agro-alimentaire en seulement six à huit semaines de culture, contre 3 à 4 mois en milieu naturel.

Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention a pour objet une méthode de culture hors-sol pour la production d'au moins une plante halophile comprenant les étapes suivantes : - une première étape de culture en milieu non salé, comprenant la germination de graines ensemencées d'au moins une plante halophile ; - une deuxième étape de culture en milieu salé, comprenant la croissance des plantes germées obtenues à la 10 première étape de culture ; le passage de la première à la deuxième étape de culture étant réalisée dès que le plateau de germination maximal est atteint. Afin de permettre une meilleure compréhension de la 15 présente invention, certaines définitions sont fournies. Sauf indications particulières, les autres termes techniques employés dans la présente demande doivent être interprétés selon leur sens habituel. On entend par stade commercialisable des plantes, au 20 sens de la présente invention, le stade de développement auquel les plantes remplissent les critères de qualités pour leur commercialisation, telle qu'en agro-alimentaire. Ainsi, pour les plantes du genre Salicornia, le stade commercialisable en agro-alimentaire correspond au stade 25 auquel les plantes mesurent entre 5 et 8 cm, sont vert brillant, bien gorgées d'eau, non boisées (tendres) et de composition chimique déterminée (glucides, protides, lipides, minéraux et oligo-éléments, vitamines, acides gras, fibres, etc.), notamment à activité biologique. 30 On entend par plateau de germination maximal , au sens de la présente invention, le plateau de germination pour lequel le taux de germination le plus élevé ait été déterminé et dont la valeur ne varie plus pendant au moins trois jours.

Ce taux maximal de germination est facilement déterminable par l'Homme du Métier, par le simple dénombrement du nombre de graines ensemencées et du nombre de graines germées à différents instants donnés, et la simple évaluation du rapport du nombre de graines germées sur le nombre de graines ensemencées. Le plateau de germination maximal et le taux maximal de germination peuvent être déterminés selon une moyenne de plusieurs expériences, de préférence au moins 3 expériences et tout préférentiellement au moins 5 expériences réalisées dans les mêmes conditions de culture pour la même plante ou mélange de plantes. La période nécessaire pour atteindre le plateau de germination maximal, pourra être déterminée pour une plante ou un mélange de plante donné, associée à des conditions de culture données selon les tests simples exposés ci-dessus. Selon un mode de réalisation particulier de la méthode selon l'invention, le taux de germination maximal est compris entre 85 et 100 %.

On entend par culture hors-sol , au sens de la présente invention, la culture de plantes halophiles en terrine de semis sur un substrat qui n'est pas le substrat naturel des plantes. De plus, ce substrat est régulièrement irrigué par une solution nutritive qui apporte les sels minéraux et les nutriments essentiels au développement de la plante. On entend par milieu , au sens de la présente invention, le milieu de culture notamment des graines et des plantes germées. Le milieu de culture comprend au moins une solution nutritive associée à au moins un type de substrat tel que le terreau, le sable, la pouzzolane, les billes d'argile, la vermiculite et la laine de roche, de préférence le terreau. On entend par solution nutritive , au sens de la présente invention, une solution liquide permettant au végétal de vivre, et de préférence de se développer. Comme exemple de solutions nutritives, on peut citer l'eau, éventuellement comprenant, naturellement ou par addition, un ou plusieurs sels minéraux sous forme d'ions dissous, et/ou un ou plusieurs composés nutritifs pour le végétal. En particulier, le substrat et la solution nutritive peuvent formés un milieu homogène tel que le milieu MS, éventuellement sous forme gélosée. Selon un mode de réalisation particulier de la méthode de culture selon l'invention, le milieu non salé comprend un substrat et une solution nutritive présentant une concentration en chlorure de sodium comprise entre 0 et 0,1 %, de préférence entre 0 et 0.05 % et tout préférentiellement de 0 0 Selon un mode de réalisation particulier de la méthode de culture selon l'invention, le milieu salé comprend un substrat et une solution nutritive présentant une concentration en chlorure de sodium comprise entre 0.11 et 3 %, de préférence entre 1 et 2 % et tout préférentiellement de 1.5 %.

On entend par graines ensemencées , au sens de la présente invention, des graines placées au contact du milieu de culture dans les conditions favorables à leur germination. En particulier, les graines ensemencées peuvent être réparties de manière uniforme dans ou à la surface du 25 substrat. Ladite première étape de culture est réalisée en conditions appropriées à la germination desdites graines. De même, ladite deuxième étape de culture est réalisée en conditions appropriées à la croissance desdites plantes 30 germées. Selon un mode de mise en oeuvre particulier de la méthode selon l'invention, ladite au moins une plante halophile est choisie dans le groupe comprenant les plantes du genre Salicornia. En particulier, ladite au moins une plante halophile est un mélange des deux espèces Salicornia fragilis et Salicornia 5 obscurs. Selon un mode de réalisation particulier de ladite méthode selon l'invention, la méthode est mise en oeuvre en conditions contrôlées telle qu'en salle de culture incluant une salle thermostatée ou une serre ou toute enceinte permettant 10 d'apporter les conditions définies ci dessous. On entend par conditions contrôlées , au sens de la présente invention, des conditions de cultures des plantes halophiles dont au moins un paramètre choisi dans le groupe comprenant l'intensité lumineuse, la photopériode, la 15 température ambiante, la thermopériode, le degré d'humidité ambiant et la salinité de la solution nutritive, est fixé, contrôlé et maintenu afin de permettre une croissance optimale des plantes. La culture en conditions contrôlées présente l'avantage 20 d'optimiser les conditions de production des plantes halophiles et d'obtenir des plantes halophiles tout au long de l'année, contrairement à la production en milieu naturel ou en champs, qui ne permet généralement qu'une production en saison. 25 La première étape de culture et/ou la deuxième étape de culture peuvent être mises en oeuvre avec une intensité lumineuse comprise entre 40 et 300 pmol.m2.s-1, de préférence entre 80 et 200 pmol.m2.s-1 et tout préférentiellement entre 140 et 170 pmol.m2.s-1. 30 Une intensité lumineuse comprise entre 140 et 170 pmol.m2.s-1, présente l'avantage d'optimiser la production de plantes halophiles, en particulier du genre Salicornia et tout particulièrement d'un mélange des deux espèces Salicornia fragilis et de Salicornia obscura. Ladite première étape de culture et/ou la deuxième étape de culture peuvent être mises en oeuvre avec une photopériode journalière dont la phase d'éclairement est comprise entre 8 et 24 heures, de préférence entre 10 et 16 heures et tout préférentiellement de 12 heures. La première étape de culture et/ou la deuxième étape de culture peut être mise en oeuvre avec une température ambiante comprise entre 15 et 35°C, de préférence entre 18 et 30°C et tout préférentiellement entre 20 et 25°C. Une température ambiante comprise entre 20 et 25°C, présente l'avantage d'optimiser la production de plantes halophiles, en particulier du genre Salicornia et tout particulièrement d'un mélange des deux espèces Salicornia fragilis et Salicornia obscura. La première étape de culture peut être mise en oeuvre avec un degré d'humidité journalier moyen compris entre 50 et 100%, de préférence entre 55 et 95% et tout préférentiellement entre 65 et 85%. Un degré d'humidité journalier moyen compris entre 65 et 85% présente l'avantage d'optimiser la germination des plantes halophiles, en particulier du genre Salicornia et tout particulièrement d'un mélange des deux espèces Salicornia fragilis et Salicornia obscura. La deuxième étape de culture peut être mise en oeuvre avec un degré d'humidité journalier moyen compris entre 0 et 50%, de préférence entre 10 et 40% et tout préférentiellement entre 20 et 30%.

Un degré d'humidité journalier moyen compris entre 20 et 30%, présente l'avantage d'optimiser la croissance et le développement des plantes halophiles, en particulier du genre Salicornia et tout particulièrement d'un mélange de Salicornia fragilis et de Salicornia obscura. On entend par degré d'humidité journalier moyen , un degré d'humidité moyen sur une période de 24 heures.

Selon un mode de réalisation particulier, la méthode de culture selon l'invention peut être mise en œuvre dans des conditions permettant l'obtention d'au moins une plante halophile de qualité biologique. Ladite méthode selon l'invention peut comprendre en outre, préalablement à ladite première étape de culture des étapes de récolte des pied-mères, d'obtention et de conservation des graines à -20°C maximum. Cette étape de conservation des graines présente l'avantage de démarrer des cultures à toute époque de l'année.

Les plantes obtenues selon la méthode selon l'invention, pourront être utilisées aussi bien en santé humaine, qu'en cosmétique ou encore en agro-alimentaire. En particulier, les plantes du genre Salicornia pourront être utilisées : - en cosmétique pour la présence de molécules hydratantes (glycine bétaïne, proline, saccharose), d'acides aminés , de vitamines et pour leurs propriétés antioxydantes ; - en santé humaine pour la présence de substances diurétiques, dépuratives, résolutives mais aussi de molécules ayant une activité biologique (action sur le système immunitaire, antituberculeuse, antileucémique, etc.) ; - en nutraceutique pour leur richesse en oligoéléments ainsi qu'en vitamines ; - en agroalimentaire pour la production d'huile 30 alimentaire ; - en alimentation humaine, notamment en tant qu'aliments frais ou condiments ; - en alimentation animale en compléments alimentaires. Ainsi, selon un second aspect, la présente invention a également pour objet une composition, notamment alimentaire comprenant au moins une partie d'une plante obtenue selon la méthode de culture selon l'invention. Ladite composition peut être choisie dans le groupe comprenant les compositions alimentaires, cosmétiques, pharmaceutiques et nutraceutiques. On entend par partie d'une plante selon l'invention, tout ou partie de toute portion structurale d'une plante telle que les feuilles, tiges, racines, fruits, fleurs, graines ainsi que tout extrait d'une plante. Selon un autre aspect, l'invention a également pour objet l'utilisation d'au moins une partie d'une plante obtenue par la méthode selon l'invention pour la préparation d'une composition choisie dans le groupe comprenant les compositions alimentaires, cosmétiques, pharmaceutiques et nutraceutiques. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention 20 apparaîtront au regard des exemples qui suivent. Ces exemples sont donnés à titre illustratif et non limitatif. EXEMPLE 1 : Culture hors-sol d'un mélanqe de Salicornia 25 fraqilis et de Salicornia obscura en conditions contrôlées, en salle thermostatée. 1. Matériel et Méthodes Les cultures ont été réalisées en utilisant des graines des pieds mères d'une population native de salicornes 30 annuelles en mélange de Salicornia fragilis et Salicornia obscura, récoltés à la période automnale dans les marais maritimes du Finistère Nord.

Les plantes entières de salicorne sont délicatement lavées puis séchées à l'étuve ventilée à 20°C pendant trois jours. Elles sont ensuite broyées au waring blender à une vitesse de 22 000 tr.mn-1 pendant deux fois 20 secondes. Le broyat grossier ainsi obtenu est tamisé à l'aide trois tamis montés en série dont les mailles sont de 0.5, 0.8 et 1 mm. Les graines utilisées pour la culture sont récoltées sur le tamis de 0.5 mm. Les graines sont ensuite conservées à -20°C maximum Les cultures ont été réalisées en salle thermostatée afin de travailler en conditions contrôlées de luminosité, de photopériode, de température, de thermopériode et d'humidité relative. Le dispositif de culture utilisé est constitué de terrines de semis (33 x 20 x 6 cm) rempli à hauteur de 5 cm par du terreau horticole et placé dans des bacs de culture (50 x 40 x 12 cm). Le bac de culture a été rempli avec une solution nutritive jusqu'à hauteur de 1.5 cm. Quotidiennement, le niveau de solution a été complété avec de l'eau courante en fonction de l'évaporation. De manière hebdomadaire, les bacs sont lavés et la solution nutritive a été renouvelée. De plus, les cultures ont été pulvérisées avec la solution nutritive de base trois fois par semaine. La première étape de culture est la phase de germination des graines : environ neuf cent graines de taille supérieures à 500 }gym ont été réparties de manière uniforme à la surface du substrat. La solution nutritive lors de cette première étape de culture est constituée d'eau courante (non salée), complétée avec un engrais commercial dilué (NPK 6-6-6, à une concentration de 5 ml.L-1). L'intensité lumineuse est fixée à 140-150 }mol.m 2. s-' pour une photopériode de 12 h de lumière et 12 h d'obscurité. La température ambiante de la salle thermostatée est fixée à 20-22°C afin que la température au niveau des terrines de semis soit maintenue à une température de 25°C (25.4 0.8°C). Une humidité relative élevée (75 %) est nécessaire à la germination des graines et obtenue en recouvrant les bacs de culture par des mini-serres en plastique. Le passage de la première étape de culture en milieu non salé à la deuxième étape en milieu salé a été réalisé dès que le plateau de germination maximal a été atteint. Le plateau de germination maximal a été déterminé à partir du taux de germination maximal déterminé par le nombre de graines germées par rapport au nombre de graines ensemencées. La stabilité est conclue lorsque ce taux reste égal 3 jours de suite.

En l'espèce, le plateau de germination maximal est atteint 12 jours après la mise en culture des graines selon la première étape de culture. La deuxième étape de culture est la phase de croissance des plantes. Contrairement à la germination, la croissance des plantes de salicorne est réalisée en condition salée et à humidité relative ambiante, non saturée, à une moyenne de 28%. La salinité de la solution nutritive est fixée à 1.5 % (15 g.L-' de NaCl) et constitué d'eau de mer filtrée diluée à 50% avec de l'eau courante, additionnée d'engrais liquide.

Cette salinité est contrôlée et ajustée (par addition d'eau douce) tous les jours dans les bacs de culture. Les conditions de lumière (intensité lumineuse et photopériode) et de température sont les mêmes que celles décrites pour la phase de germination, sans repiquage.

II. Résultats Entre six et huit semaines de culture, les plantes remplissent les critères de qualités pour la commercialisation, notamment en agro-alimentaire (non ligneuses, tendres, vert luisant) et mesurent entre 5 et 8 cm. On notera qu'après 12 semaines de culture, la biomasse produite est plus importante mais les plantes commencent à se lignifier ce qui les rend moins tendres.

Cette méthode permet d'obtenir des plantes remplissant les critères de qualités pour la commercialisation, notamment en agro-alimentaire en seulement six à huit semaines de culture, contre 3 à 4 mois, une seule fois par an, en conditions non contrôlées, c'est-à-dire en milieu naturel ou en salines. EXEMPLE 2 : Culture hors-sol d'un mélanqe de Salicornia fragilis et de Salicornia obscura en conditions contrôlées, en serre.

I. Matériel et Méthodes Une expérimentation de culture a été menée en serre en période hivernale (contre-saison de novembre à janvier). Les conditions de culture définies en salle thermostatée selon l'exemple 1 ont été appliquées en serre. Un apport de lumière artificielle a permis d'obtenir une intensité lumineuse d'environs 165 pmol.m 2.s-' et la serre a été chauffée générant ainsi au niveau des plantes une température de 25°C en période de jour et 15°C en période de nuit. Les autres conditions expérimentales sont celles définies selon l'exemple 1.

II. Résultats Dans ces conditions, on obtient des salicornes ayant des tailles et des morphologies équivalentes à celles obtenues en salle thermostatée. Les plantes cultivées en serre présentent les critères de commercialisation définis selon l'exemple 1, à partir de 8 semaines de cultures (5.9 0.1 cm). Cette méthode permet d'obtenir des plantes remplissant les critères de qualités pour la commercialisation, notamment en agro-alimentaire en seulement huit semaines de culture, contre 3 à 4 mois, une seule fois par an, en conditions non contrôlées, c'est-à-dire en milieu naturel ou en saline. Les exemples 1 et 2 démontrent l'efficacité de la méthode de culture selon l'invention pour la production de salicornes alimentaires en conditions contrôlées et en contre-saison.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Méthode de culture hors-sol pour la production d'au moins une plante halophile comprenant les étapes suivantes : - une première étape de culture en milieu non salé, comprenant la germination de graines ensemencées d'au moins une plante halophile ; - une deuxième étape de culture en milieu salé, comprenant la croissance des plantes germées obtenues à la 10 première étape de culture ; le passage de la première à la deuxième étape de culture étant réalisée dès que le plateau de germination maximal est atteint. 15
2. 2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que le milieu non salé comprend un substrat et une solution nutritive présentant une concentration en chlorure de sodium comprise entre 0 et 0,1 %, de préférence entre 0 et 0.05 % et tout préférentiellement de 0 % ; et 20 en ce que le milieu salé comprend un substrat et une solution nutritive présentant une concentration en chlorure de sodium comprise entre 0.11 et 3 %, de préférence entre 1 et 2 % et tout préférentiellement de 1.5 %. 25
3. 3. Méthode selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ladite au moins une plante halophile est choisie dans le groupe comprenant les plantes du genre Salicornia et de préférence Salicornia fragilis et Salicornia obscura. 30
4. 4. Méthode selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite au moins une plante halophile est un mélange des deux espèces Salicornia fragilis et Salicornia obscura.
5. 5. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la première étape de culture et/ou la deuxième étape de culture est mise en œuvre avec une intensité lumineuse comprise entre 40 et 300 pmol.m2.s-1, de préférence entre 80 et 200 pmol.m2.s-1 et tout préférentiellement entre 140 et 170 pmol.m2.s-1.
6. 6. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la première étape de culture et/ou la deuxième étape de culture est mise en œuvre avec une température ambiante comprise entre 15 et 35°C, de préférence entre 18 et 30°C et tout préférentiellement entre 20 et 25°C.
7. 7. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la première étape de culture et/ou la deuxième étape de culture est mise en œuvre avec une photopériode journalière dont la phase d'éclairement est comprise entre 8 et 24 heures, et de préférence entre 10 et 16 heures et tout préférentiellement de 12 heures.
8. 8. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la première étape de culture est mise en œuvre avec un degré d'humidité journalier moyen compris entre 50 et 100%, de préférence entre 55 et 95% et tout préférentiellement entre 65 et 85%.
9. 9. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la deuxième étape de culture estmise en oeuvre avec un degré d'humidité journalier moyen compris entre 0 et 50%, de préférence entre 10 et 40% et tout préférentiellement entre 20 et 30%.
10. 10. Composition, notamment alimentaire comprenant au moins une partie d'une plante obtenue par la méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.
11. 11. Utilisation d'au moins une partie d'une plante obtenue par la méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour la préparation d'une composition choisie dans le groupe comprenant les compositions alimentaires, cosmétiques, pharmaceutiques et nutraceutiques.15