Produire des fraises tout aussi savoureuses, mais plus résistantes aux maladies grâce aux rayons ultraviolets

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Au Canada, un tiers des fruits et légumes sont perdus chaque année à cause de maladies fongiques ou bactériennes. Pour aider les producteurs de végétaux cultivés en serres ou sous tunnels, une équipe de scientifiques d'Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC) a mis à l'étude une méthode durable, sans utilisation de pesticide, susceptible d'aider les plants à combattre ces maladies.

Tout comme la laitue et la tomate, la fraise a été l'une des cultures mises à l'essai. Elle est le sixième fruit en importance cultivé dans l'ensemble des provinces canadiennes. En 2020, sa production représentait 24 158 tonnes métriques au pays. Le Québec se classe au troisième rang en importance pour la production de fraises en Amérique du Nord après la Californie et la Floride et au premier rang canadien. Avec un marché de la fraise de serre en croissance, la recherche scientifique sur le sujet est d’une grande importance.

Le projet a été dirigé par Marie Thérèse Charles, scientifique au Centre de recherche et de développement (CRD) de Saint-Jean-sur-Richelieu d’AAC, en collaboration avec d'autres chercheurs d'AAC, de l'Université de Sherbrooke, ainsi que d'universités étrangères. À partir de leurs études sur la tomate, la laitue et la fraise, l'équipe a réalisé deux avancées scientifiques majeures concernant la lutte aux maladies fongiques et bactériennes. L’objectif principal de ces activités de recherche était de mettre à l’essai une alternative viable aux pesticides.

« La surutilisation des pesticides de synthèse peut conduire au développement de la résistance des agents pathogènes, aggravant le problème à résoudre. Il est important que le producteur souhaitant réduire l'application de pesticides chimiques dispose d'options alternatives durables. Nos travaux démontrent que les traitements d'UV à faibles doses qui activent les défenses naturelles des plantes pourraient être comptés parmi ces alternatives. »
– Marie Thérèse Charles, scientifique au CRD de Saint-Jean-sur-Richelieu d’AAC

Les premiers jalons de ce projet de recherche

Il y a près de 40 ans, des scientifiques américains, canadiens et israéliens ont démontré de manière indépendante que les rayons ultraviolets (UV-C) pouvaient contrôler les maladies post-récolte des fruits et légumes frais. Les traitements aux UV-C se positionnaient comme une alternative viable pour réduire la dépendance à l'égard des pesticides synthétiques. Malheureusement, pour que ce traitement soit efficace, il fallait que le fruit ou le légume soit exposé dans son intégralité. On devait donc les retourner sous tous les angles. Connaissant la fragilité de certains de ces produits, il était difficile de le faire sans les endommager.

En 2009, l’équipe de recherche de Marie Thérèse Charles s'est penchée sur le problème et a proposé de traiter la plante entière avant la récolte. Après quelques essais préliminaires, ils ont constaté qu'il était plus avantageux d'effectuer un traitement continu pendant une partie du développement de la plante. C'était tout un changement de paradigme! Tous les paramètres qui étaient établis allaient être changés. Il s'agissait de trouver la bonne dose et la bonne durée de traitement, spécifiques à chacune des espèces qu’ils avaient choisies comme modèle pour atteindre les réponses bénéfiques recherchées.

La création d’un système pilote pour le traitement des fraises en serres

Dans le cadre de leurs recherches, l’équipe a découvert qu'exposer des fraisiers en croissance à des UV-C améliorait leur capacité d'autodéfense contre les maladies. Comme les rayons UV-C sont une composante du rayonnement solaire, il n’y a aucun danger pour l’humain de consommer des fraises y ayant été exposées.

Pour étudier l’impact des rayons ultraviolets, l’équipe a modifié une chambre de croissance en y ajoutant des néons émettant des UV-C d’une longueur d’onde de 254 nanomètres. En collaboration avec une équipe spécialisée en électronique et en ingénierie d’AAC, ils ont pu développer une première génération d’un système pilote qui pourrait permettre de traiter les plantes en serres.

Après avoir reçu de faibles doses de rayons, les plants réussissent à supporter le stress lumineux et fortifient leurs propres moyens de défense. Les scientifiques ont dû établir la dose très précise de rayons UV-C et la fréquence de répétition du traitement qui produisent les réponses bénéfiques attendues. Suite à une trop forte dose, la croissance est affectée et la récolte diminue. En effet, la surexposition aux UV-C endommage les plantes, tout comme la surexposition de la peau aux rayons du soleil provoque des coups de soleil. L'équipe a de plus démontré que les faibles doses de rayons UV-C n'ont pas d'impact négatif sur la qualité des fruits. Ce sont donc de belles grosses fraises bien juteuses qui seront dans vos cassots!

Petit panier bleu dans lequel se trouvent des fraises bien rouges. Le panier est tenu dans les mains d'un individu dont on ne voit pas le visage.

Une découverte surprenante concernant le système d’autodéfense des fraisiers

La seconde découverte constitue une véritable première en recherche sur la fraise! Les scientifiques ont pu observer et décrire précisément comment le fraisier réussit à améliorer lui-même son système d'autodéfense. Certains types de gènes sont stimulés et informent les plants d'activer leur système de défense. Les plants créent alors leur propre barrière contre les agents pathogènes en renforçant la structure de la surface de leurs feuilles. Il devient ensuite extrêmement difficile comme pour le champignon causant la tache commune d'entrer dans les feuilles pour les infecter. De plus, d'autres composantes moléculaires des plants s'éveillent et servent d'antifongiques ou d'antibactériens.

Grand plan sur les taches visibles sur les feuilles vertes d’un fraisier.
 
Grand plan sur les feuilles vertes d’un fraisier avec une diminution significative des taches.

Fraisiers inoculés artificiellement avec le champignon Mycosphaerella fragariae. Ce champignon cause la maladie de la tache commune chez la fraise. La photo de gauche représente les feuilles du témoin non traité par les UV-C. La photo de droite montre les feuilles d’un plant traité par les UV-C. Il est ainsi possible de constater une importante réduction du nombre de taches.

Quel avenir pour les autres fruits et légumes?

Une fois les études à l'échelle commerciale complétées, cette méthode écologique utilisant une faible dose de rayons UV-C pour préserver les cultures offrira un immense potentiel pour la production de fraises en serre ou au champ, en particulier pour la filière biologique, parce qu'elle permettra de réduire l'utilisation des pesticides pour lutter contre les maladies fongiques et bactériennes. Cette méthode est aussi pleine de promesses pour d'autres producteurs et productrices de fruits et de légumes.

Avec de telles avancées scientifiques, il ne vous reste qu’à perfectionner votre recette familiale de gâteau, de tarte et de confiture aux fraises pour redécouvrir ce fruit rouge tant aimé!

Marie Thérèse Charles souriant.

Spécialiste en physiologie post-récolte, la scientifique Marie Thérèse Charles travaille au Centre de recherche et de développement de Saint-Jean-sur-Richelieu.

Depuis ses débuts à Agriculture et Agroalimentaire Canada (AAC) en 2001, elle mène des projets de recherche sur les traitements physiques (prérécolte et post-récolte) pour la croissance, l'amélioration et le contrôle des maladies des fruits et légumes frais. Marie Thérèse et son équipe développent des technologies propres, telles que les technologies de traitement aux UV, afin de réduire l'utilisation de produits agrochimiques au sein de l’industrie.

Elle a également été impliquée dans le projet de recherche sur les Trois Sœurs (maïs, courges et haricots), un projet de collaboration avec la communauté autochtone de Wendake visant à évaluer la production de variétés ancestrales pour déterminer les possibilités alimentaires et commerciales pour les Premières Nations.

Apprenez-en plus sur ses projets de recherche : Marie Thérèse Charles | Répertoire des scientifiques et des professionnels (science.gc.ca)

Principales découvertes / avantages

  • Dans le cadre de leurs recherches, l’équipe a découvert qu'exposer des fraisiers en croissance à des UV-C améliorait leur capacité d'autodéfense contre les maladies.
  • L'équipe a de plus démontré que les faibles doses de rayons UV-C n'ont pas d'impact négatif sur la qualité des fruits.
  • Les scientifiques ont pu observer et décrire précisément comment le fraisier réussit à améliorer lui-même son système d'autodéfense.

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