Une plante frileuse mais flexible

PERSPECTIVES AGRICOLES - N°376 - MARS 2011
COMMENT ÇA MARCHE ?
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Anticiper le semis du
maïs début avril
voire fi n mars, voi-
là une technique de
plus en plus utili-
sée. Ce décalage permet d’avancer
la fl oraison à une période où le
risque d’épuisement des réserves
en eau diminue. Il donne égale-
ment la possibilité de semer des
variétés tardives à plus fort poten-
tiel de rendement, de réduire les
frais de séchage… Mais en contre-
partie, il accroît le risque de ren-
contrer du froid pendant les stades
précoces de développement du
maïs (fi gure 1).
En-dessous de 15 °C,
le maïs frissonne
Si pendant la levée où l’apex est
encore dans le sol, le maïs peut
supporter des températures voi-
sines de 5 °C, il peut être perturbé
par des températures inférieures à
15 °C plus tard dans son cycle, pen-
dant la mise en place des feuilles
(tableau 1). En aff ectant le
fonctionnement des mé-
ristèmes, le froid diminue
la vitesse d’initiation des
feuilles ; leur croissance
est limitée et la surface
foliaire réduite. En perturbant le
système racinaire, le froid diminue
également l’absorption de phos-
phore et les plantules prennent une
couleur viole e caractéristique.
Mais c’est la transition fl orale qui
constitue la période la plus cri-
tique. Elle intervient 1 à 1,5 mois
après le semis, lorsque la moitié
des feuilles sont sorties (8 feuilles
visibles pour un maïs précoce, 10
feuilles pour un tardif). Pendant
cette phase, la plante initie la
La tolérance au froid du maïs
Une plante frileuse mais fl exible
En 30 ans, les semis de maïs ont gagné trois semaines d’avance dans le calendrier. Mais
des semis précoces s’exposent à des risques de périodes froides pendant les premiers
stades de développement. Pourquoi ces stades sont-ils particulièrement sensibles ?
Quels sont les processus physiologiques qui perme ent au maïs de tolérer le froid ?
Tant que le maïs n’a
pas atteint le stade
6 feuille, l’apex
situé dans le sol, est
protégé des gelées
modérées.
Anticiper le semis : un risque accru d’exposition à des
températures basses
Figure 1 : Calage des stades-clés du maïs par rapport à la température moyenne
enregistrée sur 10 ans.
© B. Mir
Semis {
Levée 3-7{{ feuilles Transition { florale Floraison
5°C
25°C
Risque stress hydrique
{
Risque stress froid{{
mars avril mai juin juillet août
Semis précoce{
Stade critique de sensibilité au froid{
Décalage{
du{cycle
Décalage{
du{cycle
Courbe de température moyenne en région tempérée nord
qqq
q
Le froid, un
inhibiteur de la
photosynthèse.
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PERSPECTIVES AGRICOLES - N°376 - MARS 2011
COMMENT ÇA MARCHE ? 39
panicule et le dernier bourgeon
axillaire qui donnera l’épi. Ce e
étape, très courte pour une plante
(quelques heures) et de 8 à 10 jours
pour une parcelle, ne supporte au-
cun stress (froid, carence en azote
et en eau) sous peine de baisse de
rendement. Lorsqu’il apparaît à
ce stade, le froid peut être respon-
sable de la stérilité de la panicule
ou de l’avortement de l’épi supé-
rieur ; l’épi secondaire prend alors
le relais, induisant une insertion
basse des épis.
À l’échelle cellulaire, le froid a un
fort impact sur le métabolisme de
la plante. L’eff et le plus connu est la
réduction de l’activité photosynthé-
tique en relation avec un ralentis-
sement des activités enzymatiques
(dont celle de la Rubisco) interve-
nant dans la fi xation du CO
2
.
La combinaison
d’un fort rayonne-
ment et de basses
températures ac-
centue les eff ets né-
gatifs du froid sur
la photosynthèse.
L’énergie lumineuse
capturée est alors trop importante
par rapport à l’activité de fi xation du
CO
2
et peut endommager l’appareil
photosynthétique. C’est le phéno-
mène de photoinhibition.
Autre conséquence importante sur
le métabolisme : l’accumulation de
ROS (Reactive oxygen species), qui
crée un stress oxydatif pour les cel-
lules. Les ROS sont par exemple à
l’origine d’une désorganisation des
chloroplastes et de la destruction
des pigments, deux phénomènes
qui engendrent une décoloration
des feuilles (chlorose). Mais les
plantes possèdent un système en-
zymatique qui peut perme re de
maintenir le niveau de ROS à des
valeurs non dangereuses. Il existe-
rait d’ailleurs une corrélation entre
la tolérance au froid et la capacité
« antioxydative » du maïs.
Une marge d’adaptation
possible
L’expérimentation montre que
le maïs pourrait « s’acclimater au
froid » : une première exposition de
plusieurs jours à des températures
de 4 à 10 °C perme rait à la plante
de mieux supporter un froid ulté-
rieur. Hormones nécessaires pour
initier l’épi et produites par les ra-
cines, les cytokinines interviennent
dans ce processus… Encore faut-il
que les racines fonctionnent. Or
dans les tous premiers stades, les
pointes racinaires sont très sensibles
à l’asphyxie, généralement associée
à des sols saturés en eau.
La recherche des mécanismes de
tolérance du maïs au froid passe
donc en grande partie par l’explo-
ration du métabolisme carboné
(effi cience de l’activité photosynthé-
tique, vitesse d’initiation et de crois-
sance des feuilles) et du système de
protection contre le stress oxydatif.
Si la précocité reste le critère majeur
de la sélection du maïs, la tolérance
au froid précoce est aujourd’hui
étudiée, non seulement par les sélec-
tionneurs mais aussi par les équipes
de recherche plus fondamentale,
au niveau français et international.
ARVALIS - Institut du végétal, en
partenariat avec l’INRA et l’Uni-
versité de Liège, vient d’ailleurs de
lancer un projet pour mieux en com-
prendre les mécanismes. 
Brigi e Escale
ARVALIS-Institut du végétal
[e-mail]
L’effi cience de l’activité
photosynthétique, un
axe de recherche pour
améliorer la tolérance
au froid du maïs.
Les effets du froid plus ou moins graves selon le stade
du maïs
Stade/période
de sensibilité Température dommageable Effets visuels
Levée < 5 °C Mort possible de certaines plantules
3 - 7 feuilles < 15 °C
Architecture foliaire (nombre et taille des
feuilles), chlorose et nécrose des feuilles
Allongement des feuilles en relation avec
intoxication ammoniacale
Transition florale < 15 °C Défauts de formation de la panicule et du
futur épi
Tableau 1 : Les stades de sensibilité au froid et les types de froid.
Le froid précoce
peut provoquer un
rougissement.
© J.-B. Thibord, ARVALIS-Institut du végétal
Une capacité de
récupération face
au froid
La faible activité photosynthétique
des feuilles de maïs qui se
développent à des températures
basses peut se poursuivre pendant
plusieurs jours. Cette capacité de
récupération après un stress est
un élément à prendre en compte
dans la recherche de la tolérance
au froid de cette plante.
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