La cryoprotection

Numéro 1

25 février 2025

LA BULLE

Cultivons la prospérité

Le WebMag LA BULLE vous propose des outils pratiques et innovants pour transformer votre manière de produire vers une agriculture rentable et durable

  • Diagnostics accessibles pour comprendre vos sols, vos cultures et vos ressources
  • Itinéraires techniques systémiques qui valorisent la santé des sols, la biodiversité, et la durabilité économique
  • Stratégies pour réduire la dépendance aux intrants chimiques
  • Intelligence relationnelle en vous aidant à mieux interagir avec l’écosystème agricole

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 » Le maître le plus sage et le plus noble est la nature elle même « 

Leonardo Da Vinci

(1452 – 1519)

La cryoprotection

Un enjeu majeur pour préserver la rentabilité agricole face aux gels de printemps

Comment préparer ses cultures à résister le mieux possible aux gels de printemps sans se ruiner ?

La résilience se construit graduellement. Comme la fronde, il faut armer l’élastique pour viser fort et loin. Les aléas climatiques inopinés deviennent la norme. Il est essentiel de ne pas rester spectateur, mais acteur de son devenir.

Préparer vos champs, c’est tendre l’élastique. Et cela ne s’improvise pas.

Pour protéger les plantes lors d’un épisode de gel, une combinaison stratégique de moyens congruents est essentielle pour permettre le maintien des conditions vitales.

Les dommages induits par le gel :

  • la déshydratation
  • les dégradations oxydatives
  • la perturbation des membranes cellulaires et des organites comme les mitochondries et chloroplastes
  • La perturbation des protéines
  • L’inactivation des ions métalliques et nanoparticules métalliques dont certains sont des co-facteurs enzymatiques indispensables au bon fonctionnement métabolique des microorganismes et des plantes
  • brûlures

L'approche systémique

Notre approche consiste à introduire dans le milieu des informations et messagers, de l’énergie et de la cohérence pour permettre aux plantes de conserver leur métabolisme enzymatique, leur intégrité structurelle, leur bonne hydratation pendant le gel, et à renforcer les voies de signalisation hormonale.

… parce qu’il existe des contre mesures validées par les merveilles de la Nature autrement plus performantes que la funeste fumée de ballots de paille allumés à la hâte en tout désespoir de cause …

Des ITK rentables

Dès la première saison végétative et en conditions phytosanitaires adverses comme en 2024, les ITK en agriculture systémique permettent une meilleure rentabilité

  • IFT  – 70% 

  • Coût en intrants  – 60%
  • Rendements  + 50 %
  • Sucres +25%

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« Quoique vous rêviez d’entreprendre, commencez-le. L’audace a du génie, du pouvoir et de la magie. « 

J.W. Goethe

(1749 – 1832)

L'intelligence du Règne des Mousses

Les mousses apparaissent à première vue comme des êtres végétaux à la morphologie très « simplifiée » cependant … chimiquement les mousses sont très complexes. Les communautés tribales utilisaient les mousses pour leurs propriétés médicinales, et soignaient des maladies variées.

Ici nous allons nous inspirer des qualités de reviviscence (poïkilohydrie) développées au sein du règne des Bryophytes. Les Bryophytes (mousses, hépatiques (et Anthocérotes) sont des plantes primitives non vasculaires connues pour (sur)vivre dans des conditions extrêmes, notamment face au gel. Les mousses peuvent perdre jusqu’à 95% de leur eau et revenir à leur état fonctionnel une fois réhydratées, évitant ainsi les dommages associés au gel intracellulaire. Leur résilience repose sur plusieurs éléments chimiques et structurels ayant des propriétés cryoprotectrices très inspirantes, dont voici un aperçu.

Des polysaccharides de structure protecteurs

Les pectines logées dans leurs parois cellulaires forment des gels hydrophiles champions de rétention en eau, réduisant la déshydratation durant la congélation, et stabilisent les membranes cellulaires en minimisant les tensions osmotiques.

Les hémicelluloses sont flexibles et permettent de mieux tolérer les contraintes mécaniques dus à la formation de glace.

Les polysaccharides solubles sont cryoprotecteurs en abaissant le point de congélation intracellulaire et empêchent la cristallisation de l’eau.

Les glucanes et arabinogalactanes renforcent les parois cellulaires et stabilisent les protéines contre la dénaturation induite par le gel.

Des sucres simples et composés

Le tréhalose protège doublement l’intégrité des membranes lipidiques et des protéines structurelles : en formant des polymères hydrophiles protecteurs, le tréhalose remplace l’eau autour des structures cellulaires pendant la déshydratation ou la congélation, empêchant ainsi leur dénaturation. Le tréhalose agit aussi comme scavengers et piège les espèces réactives à l’oxygène (ROS) : le tréhalose inhibe ainsi la propagation des réactions oxydatives notamment au sein des mitochondries et maintient un environnement cellulaire équilibré en prévenant la surcharge en ROS et en limitant la libération des ions métalliques libres comme le fer et le cuivre (prévention des réactions Fenton). Le tréhalose protège également les protéines de l’agrégation, les stabilisant et empêchant leur oxydation. Enfin pilier des voies de signalisation cellulaire, le tréhalose stimule la synthèse et la préservation du GSH (glutathion)

Le saccharose inhibe la formation de cristaux de glace et stabilise les complexes enzyme / co-facteur métallique.

Raffinose et stachyose sont aussi des glycosides impliqués dans la tolérance à la déshydratation et au gel.

Base de données INPN

Vous recherchez la répartition géographique d’une créature vivante sur le sol national ?

Physcomitrium patens

Ici les infos géographiques de cette merveille psychrophile

contact@ac-conseils.net

+33 671 617 927

 » La nature ne se laisse point dévoiler, et il n’existe ni levier, ni machine qui pourrait contraindre à faire voire à mon esprit ce quelle a résolu de lui cacher « 

Faust – J.W. Goethe

(1749 – 1832)

Des composés phénoliques

Très riches en flavonoïdes, polyphénols, caroténoïdes, et bibenzyls les Mousses et Hépatiques disposent d’un arsenal métabolique aux propriétés antioxydantes, stabilisent les dommages induits par le froid, et réduisent les stress oxydatifs. Ces composés phénoliques ont aussi des propriétés photo-réactives qui filtrent certaines longueurs d’onde du spectre électromagnétique.

Protéines et osmolites protecteurs

Les Bryophytes disposent de protéines AFP Anti-Freeze Proteins (Protéines anti-gel) qui se lient aux cristaux de glace en formation et empêchent leur croissance réduisant les injures intracellulaires. Ces AFP présentent des similitudes avec celles retrouvées chez d’autres végétaux.

Des études sur la cryoprotection chez les mousses ont mis en évidence la présence de protéines antigel chez une espèce très répandue par chez nous : Physcomitrium patens (anciennement Physcomitrella patens).
Ces protéines AFP sont riches en thréonine avec des structures glycoprotéiques.

Les LEA (Late Embryogenesis Abundant), sont une autre catégorie de protéines cryoprotectrices, bien connues chez les plantes vasculaires et qui ont été identifiées chez cette mousse également. Protéines hautement hydrophiles, se lient aux membranes pour prévenir leur rupture sous stress dû au gel.

La synthèse de ces protéines antigel est activée par des voies de signalisation déclenchée par des conditions environnementales stressantes. Le froid est perçu via des capteurs mécaniques ou chimiques liés aux membranes. Une augmentation rapide des concentrations intracellulaires de Ca2+ active les kinases spécifiques, qui déclenchent des cascades de signalisation.

Les mousses disposent également de déshydrines qui sont des protéines de stress hydrique qui protègent les membranes et stabilisent les protéines sous conditions de gel ou de déshydratation sévères.

Les mousses sont riches en Proline et Bétaïne, deux super osmolites qui réduisent la dénaturation enzymatique sous stress et stabilisent les structures cellulaires.

 

Minéraux

Les Bryophytes absorbent des minéraux qui jouent un rôle crucial dans leur tolérance au stress. D’ailleurs observez quels sont les premiers êtres vivants visibles à l’oeil nu qui colonisent rapidement les pierres dans votre environnement par exemple ? (…) Les lichens mettent plus de temps à se développer (1 cm / an).

Ca2+ stabilise les parois cellulaires et régule les signaux de stress.

K+ régule l’équilibre osmotique, essentiel pour la résistance au gel.

Mg2+ co-facteur enzymatique pour les réactions essentielles sous stress.

Anti-oxydants

GSH et caroténoïdes

Des ressources naturelles à portée de main dans votre holobionte

Nos ITK systémiques s’appuient sur l’usage de ressources naturelles présentes chez vous

« Quoique vous rêviez d’entreprendre, commencez-le. L’audace a du génie, du pouvoir et de la magie. « 

J.W. Goethe

(1749 – 1832)

Ne tirez pas sur l'ambulance !

Préservez les espaces où vous vous trouvez nez à nez avec des créatures bizarres, qui s’établissent en des lieux qui vous paraissent inhospitaliers, ou même qui dérangeraient votre tranquillité d’esprit..

Comment améliorer vos pratiques culturales face au froid ?

Après avoir parcouru sommairement un exemple des facultés d’adaptation et d’agilité validées par la Nature, nous obtenons des enseignements et outils qui vont nous permettre de développer la résilience de nos productions face au gel et sans nuire au Vivant.

Il est essentiel d’aborder la nutrition de la plante cultivée. Car vous pourrez appliquer toutes les remédiations cryoprotectrices, si votre plante est malnutrie, vous courrez à la catastrophe. Et selon notre approche systémique de l’holobionte, la nutrition végétale devrait toujours être envisagée dans son contexte symbiotique où les échanges de composés organiques volatiles (COV) émis par les végétaux appellent les microorganismes locaux qui vont en retour libérer et rendre disponibles les nutriments qu’ils ont prélevés dans leur environnement terrestre et atmosphérique. C’est la voie de la souveraineté agronomique pour l’agriculteur. Qui s’il coopère avec son holobionte pourra graduellement s’affranchir de l’usage d’engrais qu’ils soient d’origine chimique ou organique sans perte de rendement, et même avec un rendement amélioré.

De bonnes pratiques agronomiques sont de mises.

 

La structure et l'activité biologique du sol

Les roches denses et les sols saturés d’eau ont une conductivité thermique plus forte que les sols poreux et secs.
Le management de la structure du sol est déterminante sur son inertie thermique.

Plus un sol a d’inertie thermique, moins il est vulnérable face aux variations parfois brutales de températures atmosphériques. (Ceci est valable lors de la survenue d’un refroidissement, comme pour la survenue d’une canicule)

Plus les conditions ménagées pour le développement de la vie au sol sont facilitées, plus la microlacunarité au sol se développe, et avec elle une plus grande résistivité thermique, encourageant un cercle vertueux pour la promotion d’une vie saine du microbiote du sol, et avec elle une prise moins évidente du pathos…

La structuration biologique (robuste) du sol se construit graduellement, et ne s’improvise pas.

5 piliers de soutènement en conditions de gel

  • Couverture végétale au sol
  • Microorganismes diversifiés
  • Taux et type de m.o.
  • Eau / humidité
  • Eléments et micro éléments

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Un sol vivant c’est

  • 10 millions de bactéries / g de sol 

  • 100 000 champignons / g de sol

Les piliers de soutènement en production végétalepour contrer les effets du gel

Pour résister aux effets délétères du froid sur vos cultures => 5 piliers à considérer
Les éléments d’engineering d’adaptation au gel vus plus haut chez les mousses pourront alors être suivis des meilleurs effets.

  1. La couverture végétale ou mulching : avoir toujours un mulching, cad une couverture au sol, morte ou vive. Ce manteau régule les températures extrêmes à la surface du sol, et autorise le travail du microbiote au sol. Pas de litière organiques => pas de microorganismes organotrophes …
  2. Maintenir un microbiote diversifié ! Un appauvrissement de la diversité des microorganismes au sol est une ruine de l’agriculture autosuffisante. Aussi toutes les actions (ou non actions) qui participent à l’affaiblissement de la biodiversité au sol pénalise à terme votre système agricole, ou il vous obligera à dépenser toujours plus en achat d’intrants qu’ils soient chimiques ou organiques et participent vicieusement à déprécier vos productions.
    Suivant le type de mulch présent, vous aurez un certain profile de microbiote. Les Firmicutes en surface avec les Alphaproteobacters associés aux racines de certains adventices ou endophytes. Les Gammaproteobacters se concentrent dans les intestins des vers dans les horizons 20-40 cm de profondeur. Les Betaproteobacters sont les plus versatiles et comprennent des espèces résistantes au froid qu’il est donc avantageux de promouvoir.  Chez les champignons ce sont les endos, ectomycorhizes et les vasculaires arbusculaires qui se trouvent bien représentés chez les Poacées. Vous me voyez venir … Un agriculteur qui réaliserait des labours fréquents ou inappropriés ne jouira pas de cette manne biodiversifiée et fatalement abaissera la résistance de ces plantes cultivées …
  3. La m.o sera diversifiée si votre couvert porte des adventices ou semis développés appartenant à des familles botaniques diversifiées 🙂 … Chaque famille de plante héberge un type de microbiote singulier, avec des caractéristiques particulières qui rendent des services écosystématiques variables. Un simple relevé de la flore adventice amène un catalogue des forces et faiblesses de la culture objective, dans le temps et l’espace.
  4. Bénéficier d’humidité. Si on annonce du gel, il peut être bon d’irriguer (un peu). Même si cette remarque peut paraître contre intuitive.. Car c’est la multiplication des microorganismes qui vont permettre aux plantes et au sol de produire les contremesures face au gel. Et sans eau les microorganismes entrent en dormance et sont donc inactifs.
  5. Associer une fertilisation spécifique qui protège du froid, en routine suivant le statut observée de la culture et de l’historique de la zone cultivée; et bien sûr avant un épisode de froid annoncé.
    Là il s’agit de venir apporter un complément en foliaire ou par irrigation. Ce complément devra être d’une nature reconnaissable par le plante objective. Les similitudes métaboliques des ressources fertilisantes que vous engagerez seront déterminantes. Mais ce complément devra également être formulé sous une concentration oligodynamique, cad privilégier la finesse et la dynamique de l’élément plutôt que vouloir apporter une « quantité » qui se fige et est incompatible avec le monde microbien… Le « ho j’en mets un peu plus ça ne fera pas de mal » est à éviter … là aussi cela implique d’accepter de revoir le statu quo d’une agronomie du XXe siècle qui en plus de se montrer obsolète est nocive pour la productivité et la rentabilité de notre nouveau monde devenu chaotique.

Compilation des nutriments à apporter sur une culture sans déficience observée

Zn, S, Fe, Ca, K, Si, P et N, Mg

Les formes d’azote à privilégier sont les azote embarqués dans de toutes petites molécules qui ont en leur noyau de l’azote.

La force des mélanges racémiques face au gel :
Flexibilité métabolique et structurale

L’utilisation de mélanges racémiques comme cryoprotecteurs est particulièrement bénéfique en raison de leur capacité à interagir plus largement avec les structures biologiques et les molécules d’eau, tout en offrant une meilleure flexibilité métabolique et structurale.

  • Résultat structurel

La nucléation est retardée, et les cristaux qui se forment sont plus petits et moins dommageables

  • Résultat énergétique

Meilleure réserve métabolique disponible.

Les formes L peut être directement intégrées dans les voies métaboliques principales comme la synthèse de protéines ou la stabilisation d’enzymes

Les formes D ne sont pas métabolisées de la même manière, ce qui les rend disponibles plus longtemps pour jouer un rôle protecteur

La Proline est une ressource de choix par son apport en azote et ses caractéristiques d’osmolite. Par exemple chez Valeriana officinalis (merci à Rudolf Steiner pour ses enseignements sur l’agriculture spirituelle), une ressource en azote est disponible : sa richesse en AA comme la PRO qui chez la Valériane est présente sous forme racémique, c’est à dire 50% L_PRO et 50% D_PRO et cette spécificité est particulièrement avantageuse pour induire une résistance au froid. La valériane contient également PHE, ASP, ASPn, mais aussi du Ca, P, K, Si, Zn, Se, Mg, Mn, raffinose et des terpénoïdes et xanthophylles, VAL et LEU dont la catalyse produit de l’acide isovalérianique qui joue un rôle de signalisation en cas de stress abiotique. Voilà un cocktail particulièrement adapté pour soutenir une culture en proie à un stress froid. Attention les métabolites recherchés ne sont pas à leur maximum dans les inflorescences… Il faut aller extraire les principes actifs dans d’autres organes de la plante.

Microorganismes bénéfiques

Certaines souches de Pseudomonas peuvent être utilisées comme biocontrôle pour inhiber les effets  des bactéries nucléantes (Ice+), réduisant les dommages causés par le gel sur les cultures sensibles.

P. Fluorescens, ou P. putida, Pseudomonas stutzeri largement présentes dans les sols, Pseudomonas monteilii sont dépourvues de protéines de nucléation et résistent jusqu’à -5°C.

  • Par la sécrétion d’exopolysaccharides (EPS) ou de glycoprotéines qui modifient les propriétés de l’eau environnante et limitent la formation de cristaux de glace
  • Par la production de protéines AFP
  • Par l’altération des surfaces cellulaires : Les bactéries peuvent modifier leurs membranes et produire des biofilms protecteurs qui réduisent les interactions favorables à la nucléation

Par ailleurs ces variétés de Pseudomonas concurrencent directement Pseudomonas syringae qui elle est bien connue pour être Ice+ et provoquer la cristallisation de l’eau soumise au froid.

Bacillus amyloliquefasciens est très efficace au froid. Les Rhizobium, Serratia plymuthica, Azospirillum.

Les Sphingomonas comme S. paucilmobilis qui résiste jusqu’à -4°C.

Penicillium roqueforti produit des protéines et AA de choc thermique.
Ganoderma (pour les cultures maraichères et grandes cultures). Glomus microaggregatum (… -20°C)

Trichoderma (utilisé comme fongicide) est très performant contre le froid également, et levures 🙂

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