Acclimatation végétale au froid - Définition

Introduction

Dans la nature, les êtres vivants sont parfois confrontés à des conditions défavorables telles que la sécheresse, la salinité, le froid ou encore les inondations qui sont des stress abiotiques. Les conséquences vont du simple ralentissement de la croissance à la mort. Ces individus ont développé diverses stratégies pour faire face à ce type de stress.

La température est un facteur environnemental qui change de saison en saison et subit aussi des fluctuations quotidiennes. Les végétaux, immobiles, ne peuvent échapper aux conditions climatiques défavorables. Le froid est la limitation majeure de la distribution des espèces sauvages et la baisse de la productivité des cultures suite aux gelées soudaines d’automne ou à des températures inhabituellement basses en hiver est considérable. Les plantes doivent être capables d’appréhender les fluctuations transitoires aussi bien que les changements saisonniers de température et de répondre à ces changements en ajustant activement leur métabolisme pour faire face.

Tolérance au froid

Pour Pearce (1999), les plantes sont réparties en trois catégories selon leur réponse au stress froid :

• les plantes sensibles au froid subissent des dommages quand les températures sont inférieures à 12 °C,
• les plantes tolérantes au froid mais sensibles au gel peuvent s’acclimater à des températures inférieures à 12 °C mais ne survivent pas au gel,
• enfin, les plantes tolérantes au froid et au gel survivent à des températures très inférieures à 0 °C. L’acclimatation au froid (au sens strict) permet de différencier les plantes sensibles au froid de celles qui sont tolérantes. L’endurcissement, quant à lui, différencie les plantes sensibles au gel des plantes tolérantes.

L’acclimatation au froid est un processus complexe impliquant des changements physiologiques et métaboliques sous contrôle génétique. Une période d’exposition à de basses températures mais positives conduit, chez beaucoup d’espèces, à une tolérance augmentée aux températures négatives. Dans la nature, les températures basses non gelantes de la fin de l’automne ou du début de l’hiver sont les principaux déclencheurs de l’acclimatation au froid bien que la qualité de la lumière et la photopériode peuvent aussi être impliquées dans cette réponse. Ainsi, chez le Pois, cette adaptation au froid, grâce aux températures basses, n’a pas lieu quand l’intensité lumineuse est faible. Par contre, quand l’intensité lumineuse est normale, les pois d’hiver acquièrent une plus grande tolérance au gel que les pois d’été (Bourion et al. 2003). L’acclimatation est un processus réversible qui disparaît une fois que les températures remontent au-dessus de zéro (un redoux pendant l’hiver ou le retour des conditions printanières).

Les plantes qui restent actives pendant l’hiver doivent maintenir leur métabolisme primaire essentiel pour conserver une croissance minimale. Elles doivent lutter contre le froid qui diminue la vitesse des réactions enzymatiques, et modifie la conformation des lipides membranaires et d’autres macromolécules ce qui a des conséquences sur la plupart des processus biologiques (Stitt et Hurry 2002). De plus, quand la température est inférieure à zéro, la glace se forme dans les espaces intercellulaires où la concentration en solutés est faible ce qui facilite la prise en glace. Cette formation de glace provoque la perte d’eau des cellules d’où la déshydratation de la plante. Ceci explique que les résistances au stress froid et au stress hydrique partagent des mécanismes communs.

La totalité des métabolismes est donc affectée par le froid. En ce qui concerne la photosynthèse, le taux optimum est obtenu quand une balance appropriée entre la vitesse de carboxylation et la synthèse de sucres existe. Öquist et al. (1993) ont montré que la tolérance au gel est fortement corrélée avec la capacité d’augmenter la photosynthèse et les pools de glucides solubles pendant l’acclimatation au froid. Ces relations sont particulièrement importantes dans les feuilles nouvellement formées (Hurry et al. 2000). En effet, elles présentent une augmentation de l’expression des enzymes impliqués dans la synthèse de sucres. Les basses températures semblent, selon ces auteurs, inhiber plus fortement les réactions sombres de la photosynthèse que le transport d’électrons. Le risque devient alors un excédent de pigments photoassimilateurs activés dont la relaxation risque de générer des radicaux libres et de conduire au stress oxydatif.