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Le gel
La tolérance au froid...
La tolérance des plantes au froid varie notablement, et de nombreuses plantes des régions tropicales et subtropicales n'y résistent pas. Au contraire, les plantes des régions tempérées supportent les basses températures, et survivent même à des températures largement inférieures à 0°c. Cette résistance s'est acquise par sélection naturelle, ainsi seules les espèces équipées génétiquement pour supporter le froid ont pu s'adapter au milieu et prospérer.
Il est à noter qu'une exposition répétée à des températures basses renforce les plantes, et ainsi, celles ci résitent mieux aux faibles gelées.
Les facteurs qui renforcent la tolérence au froid sont :
  • L'acide abscissique ( hormone végétale )
  • Le déshydratation
  • La faible durée des jours l'hiver

                                           

 

Les mécanismes :
Contrairement aux organismes animaux, les plantes ne peuvent se déplacer; par conséquent, elles doivent  sans cesse s'adapter aux conditions de température et d'humidité imposé par leur environnement. Le froid empèche les plantes de colonniser toutes les terres émergées, et il réduit les rendements de culture. On distingue les basses températures, superieures à 0°c, des températures inferieures, qui causent des dégats différents. En général, le froid inhibe le développement des plantes, tant la germination, que la floraison ou la formation des fruits. Les plantes sensibles, exposées aux basses températures subissent des nécroses, une déshydratation et une perte d'électrolyse qui entraine parfois la mort de la plante ( la photosynthèse est inhibée, la respiration perturbée, la perméabilité membranaire modifiée ). Le froid bouleverse de nombreuses fonctions, de sorte qu'il agit vraisemblablement sur plusieurs cibles, des "sites" sensibles au froid. Il est également possible que la perturbation d'un "site" principal déclenche une cascade d'évènementsresponsables de dysfonctionnement et de lésions. Ce "site" primaire serait la membrane des cellules végétales. On a récemment démontré que la tolérance au froid dépend de la concentration en acide gras insaturés présents dans la membrane.
Les températures inférieures à 0°c font des dégats considérables sur certaines plantes ( elles prennent un aspect flasque, gorgé d'eau, qui résulte de l'éclatement des cellulles ). Qand le refroidissement est lent, les cristaux de glace se forment hors des cellules, dans les milieux extracellulaire. Les concentrations des constituants de ce milieu augmente en raison de la diminution de l'eau disponible. L'eau tend  alors à diffuser vers le milieu le plus concentré, elle quitte donc les cellules pour s'accumuler dans le milieu extracellulaire, accélérant la formation de nouveaux cristaux de glace. La déshydratation des cellules fait des ravages, les protéines sont dénaturées ( elles perdent leur activité biologique ), diverses molécules précipitent et les membranes cellulaires sont endommagées.
Vers -2 à -4°c on observe une destruction des cellules due à une alternance de contractions et de gonflements qui accompagnent les phénomènes de congélation et décongélation ( quand la température remonte après avoir baissée, les cristaux de glace qui s'étaient formés dans le milieu extracellulaire fondent et l'eau s'engouffre dans les cellules desséchées. Ces alternances endommagent les membranes cellulaires, qui finissent par rompre si le phénomène se poursuit.
A des tepératures encore plus basses, les dommages sont encore plus graves et résultent de la fusion de 2 couches lipidiques qui constituent la membrane. Au dessous de -10°c on constate encore d'autre types de dommages plus graves encore. Quand la chute de température est rapide, les cristaux de glace se forment à l'intérieur des membranes cellulaires, les cellules sont alors détruites.
 
                   
 
L'acclimatation
L'acclimatation au froid comprend d'abord l'adaptation des plantes aux basses températures, puis l'acquisition de la tolérance au gel. L'acclimatation au froid déclenche plusieurs modifications biochimiques et physiologiques ( augmentation des concentrations en sucres, en protéines solubles, en acides organiques, en ions de calcium et en acide abscissique, ainsi que de la synthèse de nouvelles protéines et des modifications de la composition en lipide des membranes. Ces variations résultent de changement dans l'expression de certains gènes. Depuis quelques années, il a été isolé, dans diverses espèces végétales, plusieurs gènes qui s'activeraient quand la température baisse. La majorité de ces gènes seraient également activée par la déshydratation et l'acide abscissique. Ainsi la tolérance au gel et à la sécheresse requière vraissemblablement les mêmes modifications cellulaires, et la production des mêmes protéines.
 
               
 
Augmenter la rusticité des plantes...
On peut renforcer la résistance au froid des plantes en accroissant la concentration de certains sels minéraux tels que le potassium. En effet celui-ci joue un rôle important dans les phénomènes osmotiques. Il permet de diminuer la migration de l'eau des vacuoles vers le milieu extracellulaire, ce qui entrainerait la déshydratation des cellules et augmenterait parrallèlement les risques de formation des cristaux de glace à l'extérieur des cellules. L'autre effet de la bonne alimentation en potassium est un renforcement des paroies cellulaires, qui augmente également la résistance de la plante aux attaques fongiques.
Diminuer la quantité d'eau apportée avant l'arrivée de l'hiver, permet d'augmenter la concentration en sels globale de la plante ce qui fait que la plante gèle à des températures beauvoup plus basses.
C'est bien souvent à la sortie de l'hiver que les plantes restant dans un substrat trop humide vont se gorger d'eau, ce qui va avoir 2 principaux aspects négatifs :
  • cela va diminuer la concentration en sels de vacuoles donc augmenter le seuil de formation de cristaux de glace dans la plante.
  • ces excès d'eau vont également augmenter leur sensibilité aux attaques fongiques, souvent responsable de la pourriture du collet.