Des chercheurs de l'Institut Adolphe Merkle et du Département de biologie de l'Université de Fribourg ont découvert comment certaines nanoparticules de silice pouvaient agir comme un sans trace, dégradable, et un traitement très efficace contre certains agents pathogènes des plantes.

L'un des plus grands défis auxquels l'agriculture est aujourd'hui confrontée est l'utilisation intensive d'engrais et de pesticides. Avec un nombre croissant de produits interdits ou considérés comme dangereux pour la santé humaine et animale, le besoin de substituts est criant. Une approche consiste à stimuler la propre réponse immunitaire des plantes aux attaques d'agents pathogènes. Acide silicique, qui se produit naturellement dans le sol, est connu pour provoquer de telles réactions chez les plantes, et les nanoparticules de silice amorphe peuvent libérer cette substance en petites quantités. Ces nanoparticules, qui sont aussi naturellement présents dans de nombreuses cultures vivrières comme les céréales, sont plus fréquents que la plupart des gens ne le pensent. Ils font partie de la silice de qualité alimentaire (SiO2), autrement appelé E551 sur les étiquettes et les emballages, et utilisé depuis des décennies dans une variété de produits tels que le sel de table, pilules, ou des poudres de protéines pour éviter l'agglutination.

Résistance accrue

Avec ça en tête, les chercheurs fribourgeois visaient à créer un nano-agrochimique respectueux de l'environnement pour la livraison ciblée d'acide silicique et pour stimuler la défense des plantes. Ils ont synthétisé des nanoparticules de silice avec des propriétés similaires à celles trouvées dans les plantes. Pour tester leur efficacité, ils ont appliqué les nanoparticules sur Arabidopsis thaliana (cresson de thale), un modèle végétal largement utilisé, infecté par le ravageur bactérien Pseudomonas syringae, un autre organisme modèle. Les résultats ont montré que leurs nanoparticules peuvent augmenter la résistance contre les bactéries de manière dose-dépendante en stimulant l'hormone de défense de la plante, l'acide salicylique (qui est également l'ingrédient actif de l'aspirine). Les chercheurs ont également étudié les interactions des nanoparticules avec les feuilles des plantes. Ils ont pu montrer que l'absorption et l'action des nanoparticules se produisaient exclusivement à travers les pores des feuilles (stomates) qui permettent aux plantes de respirer. Les nanoparticules ne se sont pas réparties davantage dans les plantes, et les particules se dégradent sans laisser de trace en présence d'eau, une considération importante pour la sécurité environnementale et alimentaire. Par rapport à l'acide silicique libre, qui est déjà utilisé en protection des cultures, les nanoparticules de silice ont causé moins de stress aux plantes et aux autres micro-organismes du sol en raison de la libération lente de l'acide silicique. L'étude, publié dans la revue de premier plan Nature Nanotechnologie , montre que les nanoparticules de silice pourraient servir de solution peu coûteuse, très efficace, en sécurité, et une alternative durable pour la protection contre les maladies des plantes.

Les recherches futures pourraient étendre les investigations à un spectre plus large d'agents pathogènes des plantes selon les chercheurs tels que d'autres bactéries, insectes, ou des virus. Ils soulignent cependant qu'avant toute application large des nanoparticules en tant que nano-biostimulants et fertilisants, une analyse approfondie est nécessaire pour évaluer le devenir potentiel à long terme des nanoparticules de silice dans l'environnement.