CONTRAINTES DE GERMINATION ET DIAGNOSTIC MOLECULAIRE DES CHAMPIGNONS ASSOCIÉS AUX MALADIES CHEZ RICINODENDRON
HEUDELOTII AU CAMEROUN
Thèse
JOSEPH DJEUGAP FOVO
Doctorat en sciences forestières (pathologie forestière)
Philosophiae Doctor (Ph.D.)
Québec, Canada
iii Résumé
Cette étude avait pour but d’inventorier la flore fongique associée aux symptômes observés sur les organes de Ricinodendron heudelotii (Baill.) Pierre ex Heckel au Cameroun dans une perspective d’agroforesterie. De manière spécifique, il s’est agi de : 1) dégager les atouts et les contraintes agroforestières de R. heudelotii au Cameroun en identifiant des thématiques de recherche à venir pour cette essence; 2) identifier les contraintes de germination de cette essence et d’y apporter des solutions; 3) caractériser, du point de vue phénotypique, quelques champignons présumés pathogènes chez R. heudelotii; 4) vérifier le pouvoir pathogène (postulats de Koch) de ces champignons présumés pathogènes et 5) tester l’efficacité de quatre fongicides de synthèse contre les maladies foliaires des plantules de R. heudelotii en pépinières. La dormance tégumentaire, la durée de conservation des graines et les maladies sont les contraintes de germination chez R. heudelotii. Les recherches menées dans les bases de données publiques en utilisant l’algorithme BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) et les séquences du gène de l’ADNr cloné (PCR) des 350 isolats collectés ont montré que plusieurs champignons d’importance phytopathologique colonisent les organes infectés de R. heudelotii au Cameroun. Le milieu de culture et la température d’incubation ont affecté les caractéristiques phénotypiques (pigmentation et vitesse de croissance du mycélium, concentration de conidies) des champignons présumés pathogènes chez R. heudelotii à savoir Pestalotiopsis microspora, Lasiodiplodia theobromae et trois individus du taxon Fusarium oxysporum (F. oxysporum ZB049F, F. oxysporum ZB164T et F. oxysporum ZH121F). Ces cinq champignons se sont révélés pathogènes sur les organes détachés et les plantules de R. heudelotii en laboratoire; leur agressivité chez l’hôte a varié d’une espèce fongique à l’autre. Les préparations commerciales de fongicides Plantomil 72WP (60% d’oxyde de cuivre et 12% de métalaxyl) et Nordox 75WG (86% d’oxyde de cuivre) ont permis de lutter efficacement contre les maladies foliaires dues à P. microspora et L. theobromae. Compte tenu de la grande diversité des espèces dans le taxon F. oxysporum et de l’importance phytopathologique de F. solani, l’identification moléculaire plus poussée et complète des individus de ces espèces isolés chez R. heudelotii est à envisager.
v Abstract
The work described in this thesis was conducted in order to identify the fungal species that are associated with infected organs of Ricinodendron heudelotii (Baill.) Pierre ex Heckel in Cameroon in the perspective of agroforestry. Specifically, objectives were to: 1) identify the advantages and constraints of R. heudelotii for agroforestry in Cameroon and suggest some future research topics for this species; 2) identify germination constraints of R. heudelotii and provide solutions; 3) characterize morphocultural parameters of some suspected pathogenic fungi of R. heudelotii; 4) verify Koch’s postulates for these suspected pathogens; and 5) test the efficacy of four synthetic fungicides against foliar diseases of R. heudelotii seedlings in nurseries. Seed coat dormancy, duration of storage and diseases were the major factors that affected germination in R. heudelotii. Research in the public databases using the BLAST algorithm (Basic Local Alignment Search Tool) and cloned rDNA sequences of isolated fungi (350 isolates) showed that several fungi of phytopathological interest colonized infected organs of R. heudelotii in Cameroon. Culture medium and temperature affected the phenotypic characteristics (pigmentation of the mycelium, growth rate and conidia concentrations) of suspected pathogenic fungi of R. heudelotii, namely Pestalotiopsis microspora, Lasiodiplodia theobromae and three species of the taxon Fusarium oxysporum (F. oxysporum ZB049F, F. oxysporum ZB164T and F. oxysporum ZH121F). These five fungi were pathogenic on detached organs and seedlings of R. heudelotii under laboratory conditions; their aggressiveness on the host varied from one fungal species to another. Fungicides such as Plantomil 72WP (60% copper oxide and 12% metalaxyl) and Nordox 75WG (86% copper oxide) were effective against foliar diseases caused by P. microspora and L. theobromae. Given the great diversity of species in the taxon F. oxysporum and the phytopathological importance of F. solani, further and complete identification of individuals of those species based on molecular markers should be considered.
vii Table des matières
Résumé ...iii
Abstract ... v
Table des matières ... vii
Liste des tableaux ... xi
Liste des figures ...xiii
Liste des abréviations et des sigles ... xvi
Dédicaces ... xxi
Remerciements ...xxiii
Avant-propos ... xxvii
Chapitre I. Atouts et contraintes agroforestières chez Ricinodendron heudelotii au Cameroun . 1 Résumé ... 1
Abstract ... 2
I.1. Introduction ... 3
I.2. Approche méthodologique ... 5
I.3. Intérêt écologique, agronomique et ethnobotanique de R. heudelotii ... 5
I.4. Domestication et problématique sur la sélection ... 8
I.5. Contraintes agroforestières et suggestions de recherche ... 10
I.6. Sélection pour la résistance à la maladie ... 12
Conclusion ... 16
Remerciements ... 16
Références ... 17
Chapitre II. Contraintes de germination chez Ricinodendron heudelotii au Cameroun... 23
Résumé ... 23
Abstract ... 24
II.1. Introduction ... 25
II.2. Méthodologie ... 28
II.2.1. Site de l’étude ... 28
II.2.2. Traitement des graines avant et après leur scarification ... 28
II.2.3. Détermination des contraintes de germination et application des fongicides ... 30
viii
II.3.Résultats ... 33
II.3.1. Effet de la scarification sur la germination des graines ... 33
II.3.2. Effet des pesticides sur le taux de germination et d’infection des graines et sur le taux de plantules infectées ... 35
II.3.3. Délai entre le semis et la première levée ... 36
II.3.4. Durée moyenne de germination ... 37
II.3.5. Effet de la durée de conservation sur la germination des graines chez R. heudelotii ... 38
II.4. Discussion ... 40
Conclusion ... 45
Remerciements ... 45
Références ... 46
Chapitre III. Diagnostic moléculaire et caractérisation morphoculturale de quelques champignons associés à des pathologies chez Ricinodendron heudelotii au Cameroun... 53
Résumé ... 53
Abstract ... 55
III.1. Introduction ... 56
III.2. Méthodologie ... 58
III.2.1. Zone d’étude ... 58
III.2.2. Identification des champignons associés aux symptômes pathologiques chez le R. heudelotii ... 63
III.2.2.1. Collecte et culture des isolats ... 63
III.2.2.2. Extraction d’ADN des champignons et mesure de la pureté ... 63
III.2.2.3. Amplification et électrophorèse ... 64
III.2.2.4. Séquençage ... 66
III.2.3. Caractérisation morphoculturale des principaux champignons chez R. heudelotii ... 67
III.2.3.1. Description phénotypique du mycélium ... 67
III.2.3.2. Test de croissance des champignons à différentes températures ... 68
III.2.3.3. Caractéristiques microscopiques des champignons ... 68
III.2.4. Analyses statistiques ... 69
III. 3. Résultats ... 70
III.3.1. Récolte de spécimens, extraction d’ADN, électrophorèse et séquençage ... 70
III.3.2. Caractérisation morphoculturale de quelques champignons isolés chez R. heudelotii .. 82
III.3.2.1. Effet des milieux de culture sur la croissance des champignons ... 82
ix III.3.2.3. Effet de la température sur la croissance radiale et les caractères morphologiques
des champignons ... 91
III.3.2.4. Effet de la température sur la concentration de spores des champignons isolés chez R. heudelotii ... 94 III.4. Discussion ... 96 Conclusion ... 101 Remerciements ... 101 Références ... 102 Résumé ... 113 Abstract ... 115 IV. 1. Introduction ... 116 IV.2. Méthodologie ... 118
IV.2.1. Origine des isolats ... 118
IV.2.2. Culture des agents pathogènes et Postulats de Koch ... 120
IV.2.3. Production de l’inoculum et techniques d’inoculations (test du pouvoir pathogène) .. 120
IV.2.4. Lutte contre les maladies dues à P. microspora et L. theobromae en pépinière ... 122
IV.2.5. Évaluation de l’intensité ou gravité des maladies ... 125
IV.2.6. Analyses statistiques ... 125
IV.3. Résultats ... 126
IV.3.1. Postulats de Koch ... 126
IV.3.2. Tests d’inoculations sur feuilles détachées ... 126
IV.3.3. Tests de pouvoir pathogène sur plantules ... 129
a- Le flétrissement fusarien chez R. heudelotii ... 129
b- Maladies dues à P. microspora et à L. theobromae chez R. heudelotii ... 131
IV.3.4. Efficacité en pépinière des fongicides contre les maladies foliaires (P. microspora et L. theobromae) ... 133 IV.4. Discussion ... 136 Conclusion ... 141 Remerciements ... 141 Références ... 142 V.1. Résumé de la problématique ... 149 V.2. Principaux résultats ... 150
V.3. Apport ou originalité des travaux ... 151
x
Annexes ... 154 Annexe 1. Permis d’importation des spécimens de champignons ... 154 Annexe 2. Protocole d’extraction d’ADN du DNeasy Mini Plant Kit ... 155 Annexe 3. Résultat de la mesure de la pureté des ADN au Nano Drop spectrophotomètre ... 157 Annexe 4. Portion du chromatogramme et des bases azotées de la séquence ITS de l’isolat ZB049F (100% homologie à Fusarium oxysporum)... 158
xi Liste des tableaux
Chapitre 1
Tableau 1. Vertus ethnobotaniques, écologiques et agronomiques de R. heudelotii…….7
Chapitre 2
Tableau 1. Caractéristiques des pesticides utilisés……….31 Tableau 2. Effet de la scarification et du substrat sur la germination des graines chez Ricinodendron heudelotii………...34 Tableau 3. Effet des pesticides Calthio C et Momtaz sur le taux de
germination (%) des graines scarifiées au marteau, de graines pourries non germées et de plantules de R. heudelotii infectées à partir du lot de graines conservées
pendant 6mois………...36 Tableau 4. Délai entre le semis et la première levée (en jours) des graines
chez Ricinodendron heudelotii……….37 Tableau 5. Durée moyenne de germination pour chaque lot de semences
(250 graines par lot, 40 JAS)……….….38 Tableau 6.Taux de germination de graines non scarifiées et de graines
infectées (%) en rapport avec leur durée de conservation (mois)………..39 Chapitre 3
Tableau 1. Coordonnées géographiques, caractéristiques climatiques et type
de végétation des zones de collecte des lésions………...60 Tableau 2. Caractéristiques climatiques des zones agroécologiques du Cameroun….62 Tableau 3. Proportion (%) des isolats fongiques provenant des organes
xii
Tableau 4. Caractéristiques écologiques et moléculaires de quelques isolats fongiques issus des organes infectés chez Ricinodendron heudelotii………..72 Tableau 5. Effet du milieu de culture sur la vitesse de croissance (mm/j) des
champignons incubés sur la paillasse…...83 Tableau 6. Dimensions des spores (µm) des espèces du taxon F. oxysporum
sur les milieux de culture PDA, MEA et V8 incubés sur la paillasse……….…88 Tableau 7. Dimensions des spores (µm) chez Lasiodiplodia theobromae et
Pestalotiopsis microspora sur les milieux de culture PDA, MEA et V8 à 21±1oC...90 Chapitre 4
Tableau 1. Origine des isolats, âge approximatif de l’hôte et code
des séquences ITS/BLAST des champignons ………119 Tableau 2. Quelques paramètres climatiques des localités de Dschang et de
Yaoundé au moment des essais………122 Tableau 3. Caractéristiques des fongicides utilisés dans la lutte contre
les maladies foliaires chez R. heudelotii……….124 Tableau 4. Diamètre de croissance des lésions des différents champignons
sur feuilles détachées de R. heudelotii…………...128 Tableau 5. Intensité des maladies chez les plantules de R. heudelotii
âgées de 50 jours………..133 Tableau 6. Efficacité des fongicides contre les maladies dues à P. microspora
et à L. theobromae en pépinière dans les sites de Dschang et de Yaoundé
xiii Liste des figures
Chapitre 1
Figure 1 : Plants de cacaoyers en association avec R. heudelotii leur servant
d’ombrage; arrondissement de Kon Yambeta, région du Centre Cameroun…………...6 Figure 2. Plants greffés de R. heudelotii âgés de 6 mois dans la pépinière
expérimentale de l’ICRAF à Yaoundé………..10 Figure 3. Plants de R. heudelotii infectés en forêt (a : plant en âge de production
quasiment défolié; b : sauvageons âgés de 3 mois;) et en pépinière
(c : plants âgés de 3 mois)………..11 Chapitre 2
Figure 1. Graines de R. heudelotii non scarifiées (traitement témoin) (a) ;
scarifiées au marteau (b) et au papier vert (c)……….29 Figure 2. Pourritures des graines et des plantules (gauche) 15 JAS et nécrose
foliaire observée à la levée 20 JAS (droite)………...39 Chapitre 3
Figure 1. Site de fixation des amorces ITS4 et ITS5 (encadrés rouges)
sur le gène de l’ADNr………...65 Figure 2. Tailles de quelques amplicons sur gel d’agarose………...71 Figure 3. Fréquence relative d’isolement des champignons issus des feuilles
infectées chez Ricinodendron heudelotii au Cameroun (espèces identifiées
sur la base des séquences ITS)………..81 Figure 4. Aspect des colonies de F. oxysporum ZB049F(A),
F. oxysporum ZB164T, F. oxysporum ZF121F, Pestalotiopsis microspora et de L. theobromae isolées des organes infectés (F=feuille et T= tige) de Ricinodendron heudelotii et placées en incubation sur trois milieux de
xiv
Figure 5. Macroconidies et microconidies de Fusarium oxysporum ZB049F isolé des feuilles de plantules infectées de Ricinodendron heudelotii et placé
en incubation à 21oC sur les milieux PDA et MEA; abondante production de chlamydospores sur le milieu V8 à partir de cultures âgées
de 14 jours, 400X………..87 Figure 6. Macroconidies et microconidies de Fusarium oxysporum ZB164T, isolé des tiges de plantules infectées de Ricinodendron heudelotii et placé en incubation à 21oC sur le milieu PDA, 14JAE, 400X………87 Figure 7. Macroconidies et microconidies de Fusarium oxysporum ZH121F isolé des feuilles de plantules infectées de Ricinodendron heudelotii et
incubé à 10, 28 et 33oC……….88
Figure 8. Conidies de Pestalotiopsis microspora et de Lasiodiplodia theobromae isolés des feuilles de Ricinodendron heudelotii et placés en incubation
à 21oC sur le milieu PDA, 14JAE, 400X………...89 Figure 9. Colonies de Fusarium oxysporum ZB049F, Fusarium oxysporum ZB164T et de Fusarium oxysporum ZB121F isolées chez les organes de
Ricinodendron heudelotii et placées en incubation à différentes températures, 6
JAE………..92 Figure 10. Vitesse de croissance (mm/j) des champignons isolés chez
Ricinodendron heudelotii et placés à différentes températures d’incubation
sur les milieux PDA, MEA et V8………....93 Figure 11. Concentration des spores de champignons isolés chez
Ricinodendron heudelotii et placés en incubation pendant 14 jours dans
les milieux PDA, MEA et V8………...95
Chapitre 4
Figure 1. Dispositif d’inoculation des feuilles détachées: face inférieure (gauche) et face supérieure du limbe (droite)………… ……….121 Figure 2. Symptômes typiques d’un flétrissement fusarien (gauche) 4 JAI
xv et d’une maladie due à P. microspora sur feuilles détachées de
R. heudelotii, 7 JAI.………..127 Figure 3. Symptômes du flétrissement fusarien 20 JAI chez des plantules de
R. heudelotii âgées de 50 jours; plant inoculé avec : EDS ou plant témoin (A), F. oxysporum ZH121F (B), F. oxysporum ZB049F (C)
et F. oxysporum ZB164T (D).………130 Figure 4. Symptômes dus à P. microspora (ZH109F) (A) et à L. theobromae
(ZH110F) (B), 7 JAI sur les plantules de R. heudelotii âgées de 50 jours;
la flèche indique les fructifications du parasite………...132 Figure 5. Plantules de R. heudelotii âgées de 90 jours prêtes à la transplantation : plantules témoins non traitées aux fongicides (A) et plantules traitées
xvi
Liste des abréviations et des sigles
ACDI : Agence canadienne de développement international ACIA : Agence canadienne d’inspection des aliments ADN : Acide désoxyribonucléique
ADNr : Acide désoxyribonucléique ribosomique AFLP: Amplified fragment length polymorphism ANOVA: Analysis of variance
BLAST: Basic local alignment search tool Ca: Calcium
CAB: Center for agricultural bioscience CEF : Centre d’étude de la forêt
CIFOR: Center for international forestry research
CIMA : Conférence internationale sur les maladies des plantes DMSO : Diméthyl sulfoxide
DSRP : Document stratégique de réduction de la pauvreté ESD : Eau distillée stérilisée
FAO : Food and agricultural organization
FASA : Faculté d’agronomie et des sciences agricoles FAR : ferme d’application et de recherche
FCFA : Franc de la communauté française d’Afrique
xvii FOZB049F : Fusarium oxysporum (FO) provenant de la zone à pluviométrie bimodale (ZB) identifié lors de la collecte des lésions par l’isolat numéro 049 prélevé des feuilles (F) infectées.
FOZB164T : Fusarium oxysporum (FO) provenant de la zone à pluviométrie bimodale (ZB) identifié lors de la collecte des lésions par l’isolat numéro 164 prélevé des tiges (T) infectées.
FOZH121F : Fusarium oxysporum (FO) provenant de la zone des Hauts Plateaux de l’Ouest Cameroun (ZH) identifié lors de la collecte des lésions par l’isolat numéro 121 prélevé des feuilles (F) infectées.
IATA : Association du transport aérien international IBIS : Institut de biologie intégrative et des systèmes ICRAF: International center for research in agroforestry IITA: International institute of tropical agriculture IPCO: Interprovincial cooperative limited
ITS: Internal transcribed spacer
ISI : Institute for scientific information JAE : Jour après ensemencement JAI : Jour après inoculation JAS : Jour après semis K: Potassium
MEA: Malt extract agar Mg : Magnésium N : Azote
xviii
NaOCl : Hypochlorite de sodium
NCBI : National center for biotechnology information OACI: Organisation de l’aviation civile internationale OMS : Organisation mondiale de la santé
P : Phosphore
PAG : Plate-forme d’analyse génomique PDA: Potato dextrose agar
PCR: Polymerase chain reaction PFNL : Produit forestier non ligneux pH : Potentiel d’Hydrogène
PhD : Philosophiae doctor
PPDS : Plus petite différence significative RAPD: Random amplified polymorphic DNA RFLP: Restrition fragment length polymorphism
RTMD : Réglementation pour le transport des marchandises dangereuses SAS: Statistical analysis system
SCUC: Southampton Centre for Underutilized Crops USA: United States of America
USD: United State dollars
V8 : milieu de culture constitué de huit légumes WG: Wettable granule
xix WP: Wettable powder
WS: Wettable solution
xxi Dédicaces
A mon épouse MOMO NANDJOU Edwige Tidane pour toute son attention, ses conseils, son courage, ses sages et fréquentes prières. Que cette Thèse te réconforte et essuie tous ces moments de solitude passés sans moi.
À mes enfants : DJEUGAP Ange Thévétia, DJEUGAP Laura Péruviana et DJEUGAP Louis Bernier, pour le courage et la patience dont ils ont fait montre durant mes séjours au Canada. Que cet essai soit pour vous un tremplin pour des réalisations futures plus grandioses.
xxiii Remerciements
Chercher, c’est se donner de la peine. Rechercher c’est chercher de nouveau, chercher avec soin. L’aboutissement de cette thèse a été possible grâce à la participation constructive de plusieurs chercheurs internationaux de haut niveau et au soutien financier de plusieurs organismes. Je profite donc de cette occasion qui m’est offerte pour leur témoigner du fond du cœur ma gratitude.
Tout d’abord, je remercie sincèrement le professeur Louis BERNIER pour avoir accepté de diriger et d’orienter cette thématique, mis son laboratoire de recherche, son professionnel de recherche, un stagiaire et une documentation spécialisée à ma disposition. Il m’a accordé un soutien financier pendant des moments difficiles; de par ses bonnes relations humaines, il a su créer autour de moi un environnement de travail paisible et une équipe de recherche dynamique qui résolvait toutes mes questions et supportait mes caprices. Je garde de lui l’image d’un véritable père bâtisseur toujours à l’écoute des personnes sous sa responsabilité et soucieux de leur réussite. Je n’oublierai jamais ses riches enseignements de pathologie forestière, génétique et biologie moléculaire des champignons dont j’ai pu bénéficier et qui constitueront dorénavant mon domaine de spécialisation. Sa forte connaissance de l’actualité internationale (culture, sport, musique, tourisme, etc.) et sa longue expérience dans la recherche et la révision des manuscrits m’ont positivement façonné.
Mes remerciements vont également à l’endroit du professeur Daniel DOSTALER qui a accepté de codiriger cette thèse malgré ses multiples occupations. Sa disponibilité, sa documentation, ses nombreuses suggestions et sa lecture minutieuse et critique des chapitres de cette thèse du fait de sa très longue expérience dans la révision des manuscrits ont permis d’améliorer ce travail.
Je remercie la direction des programmes en sciences forestières de l’Université Laval et le professeur Yves PICHÉ pour avoir accepté ma candidature pour une formation doctorale en sciences forestières.
Qu’il me soit ici permis d’exprimer ma profonde reconnaissance à la direction du projet FOGRN-BC/ACDI qui, sous l’impulsion du professeur Damase KHASA a financé
xxiv
toutes les activités de recherche abordées dans cette thèse, payé ma scolarité et supporté toutes les dépenses liées à mes deux séjours au Canada.
Je remercie le gouvernement de la république du Cameroun à travers le professeur Jacques FAME NDONGO (ministre de l’enseignement supérieur) et les responsables de l’Université de Dschang à savoir le professeur FOMETHE Anaclet (recteur), le professeur MANJELI YACOUBA (doyen de la FASA) et le professeur Richard GHOGOMU (chef de département de protection des végétaux) pour m’avoir accordé l’autorisation de m’absenter officiellement pour bénéficier gracieusement de cette formation.
J’exprime ma gratitude à l’endroit de l’Université Laval et de son Bureau international grâce à qui j’ai pu bénéficier du programme de bourse d’échange international d’étudiants étrangers du Commonwealth dont une partie a financé mon voyage et mon séjour en France où j’ai participé à la 9e Conférence internationale sur les maladies des plantes (CIMA) en décembre 2009 à Tours. Je n’oublie pas le Centre d’étude de la forêt (CEF) pour avoir financé les conférences et colloques auxquels j’ai participé.
Je remercie l’agence canadienne d’inspection des aliments (ACIA) qui à travers les efforts et la médiation de madame Stéphanie LAFOREST, monsieur André GAGNÉ et le professeur Louis BERNIER m’a accordé le permis d’importation (No : 2011-02678 du 27/06/2011) afin que j’entre dans le territoire canadien avec ma collection de champignons. Je dois par ailleurs, et de manière distincte, exprimer mes remerciements à Stéphanie LAFOREST pour la formation qu’elle m’a offerte sur l’«Expédition des matières infectieuses (aérien et routier) OACI-IATA/RTMD» en août 2011 dans les services de sécurité et de prévention de l’Université Laval.
Je tiens à remercier le Dr NWAGA Dieudonné, les professeurs MBATCHAM Alfred et John MACKAY pour l’accueil chaleureux qu’ils m’ont accordé dans leurs laboratoires. Je témoigne ma reconnaissance aux docteurs Agathe VIALLE et Danny RIOUX pour les corrections et commentaires apportés respectivement au chapitre 3 et 4 de cette thèse. Un merci particulier au Dr Danny RIOUX pour ses précieux articles scientifiques mis à ma disposition. Je remercie fraternellement le professeur Dominic AJONG
xxv FONTEM pour avoir initié cette recherche, ses contributions dans la réalisation des chapitres 1 et 2, son honnêteté intellectuelle, ses conseils et son humilité; et, le Dr Marie Louise AVANA pour les corrections apportées au chapitre 2.
Je remercie mes parents (DONGMO FOVO Albert et NANFAK Pauline), tous mes frères et sœurs et toute la grande famille FOVO pour leur constant soutien multiforme. Leurs prières quotidiennes m’ont accompagné dans tous mes voyages et tout au long de ce parcours de recherche.
Toute ma gratitude et reconnaissance au professeur Alison MUNSON, épouse du professeur Louis BERNIER pour ses appétissants mets, ses bons vins français et québécois ainsi que ses multiples conseils de mère. Ses encouragements incessants et sa perspicacité reconnue m’ont permis de me concentrer à l’essentiel, de croire en mes qualités intellectuelles et de la possibilité dans le contexte canadien, de finaliser une thèse de doctorat PhD en 3 ans.
Mes vifs remerciements au professeur Martin TCHAMBA (chef de département de foresterie et point focal du projet FOGRN-BC au Cameroun) pour ses riches conseils, sa disponibilité et la transparence dans la gestion quotidienne des activités du projet au Cameroun, à Marie France-Gevry (coordonatrice du projet FOGRN-BC), Roger FANKAP (professionnel de recherche), Gilles COTTERET (coordonateur par intérim du Projet FOGRN-BC), Anne FALARDEAU (agente de gestion des études de 2e et 3e cycles),
Nathalie CARISEY (conseillère en développement de la recherche) et Stéphanie MINEAULT pour tous les sacrifices consentis pour me faciliter les procédures administratives et la gestion quotidienne de mon dossier. Dieu seul sait combien de fois je vous ai dérangé!
Je voudrais remercier mon stagiaire Jérémy LOEHR (canadien) étudiant au baccalauréat, mes collègues au doctorat Éric NTABE NGBANYE (camerounais), Ines Nelly MOUSSAVOU BOUSSOUGOU (gabonaise), Érika SAYURI NARUZAWA (brésilienne), Papy-Claude Bolaluembe Boliale (congolais), Tolérant Lubalega Kimbamba (congolais) et Florent Kangueja Bukasa (congolais), la professionnelle de recherche au laboratoire de Pathologie forestière Josée DUFOUR, Lauriane Varain (française) et candidate à la maîtrise pour votre sens de partage, d’écoute, de pardon et d’entraide qui vous honore.
xxvii Avant-propos
Chercher c’est bien, trouver c’est encore mieux; vulgariser pour le développement c’est l’idéal!
Cette thèse qui traite des contraintes de germination ainsi que de la diversité interspécifique des champignons associés aux maladies chez Ricinodendron heudelotii au Cameroun s’est déroulée simultanément au Cameroun et au Canada. La collecte des données, la culture et la purification des champignons et l’installation du dispositif expérimental se sont déroulées au Cameroun. La culture et la purification des champignons ont été réalisées dans le laboratoire de Microbiologie des sols du Centre de Biotechnologies de l’Université de Yaoundé I (Cameroun). Les extractions d’ADN, les analyses moléculaires des séquences et la caractérisation morphoculturale des champignons ont été réalisées dans les laboratoires de Pathologie forestière et de Biologie moléculaire de l’Institut de Biologie Intégrative et des Systèmes (IBIS) de l’Université Laval (Canada). Mes deux séjours au Canada furent consacrés à ma formation doctorale en pathologie forestière, à la participation à de nombreux colloques et conférences internationales et à l’analyse moléculaire des données de thèse sous la responsabilité académique du professeur Louis BERNIER. J’ai pu donc en 3 ans de formation sur sa haute diligence, atteindre et dépasser largement les 90 crédits recommandés pour le programme de doctorat en Sciences forestières dans cette grande institution.
De manière exceptionnelle et inhabituelle, vous permettrez que je présente dans cet avant-propos quelques repères historiques des travaux disponibles sur la pathologie forestière au Cameroun, suite logique du choix de cette thématique:
- 1950 : dépérissement des pisquins (Albizia carbonaria Britton) dans les Hauts Plateaux de l’ouest du Cameroun dû aux bactéries, pourridiés et insectes (Müller 1950);
- 1974 : chancre du sapin (Cupressus macrocarpa) dû à Rhyncosphaeria cupressi (Gibson et Jones 1974);
xxviii
- 1989 : charbon des inflorescences et des fruits de l’ayous (Triplochiton scleroxylon K. Schum.) dû à Mycosyrinx monveilleri signalé par le professeur Foko Jacob, l’un des premiers phytopathologistes camerounais et son collègue belge Monveilleri.
- 2003-2006 : dégâts d’insectes, de virus et de champignons signalés sur les plantules de R. heudelotii et de Irvingia gabonensis dans les pépinières des stations de recherche de l’ICRAF (International Center for Research in Agroforestry) à Yaoundé et à Batibo (Ngo et al. 2003, Tchoundjeu et al. 2006). - 2009 : travaux de mémoire d’Ingénieur forestier rédigés par BABE Serge
Florent sur les contraintes phytosanitaires de production de R. heudelotii dans la région du centre Cameroun.
- 2009-2012 : travaux de thèse de doctorat sur les contraintes de germination et la diversité interspécifique des champignons associés aux maladies chez R. heudelotii au Cameroun.
La présente thèse vise donc à travers la démarche scientifique expérimentale d’apporter la lumière sur la connaissance des champignons pathogènes chez R. heudelotii dans l’optique d’entrevoir des stratégies de contrôle de leurs maladies. Ainsi, elle s’articule autour de quatre chapitres rédigés en français sous forme d’articles scientifiques dont leur révision et traduction en anglais (large diffusion) pour soumission dans des revues scientifiques est en cours. Le dernier chapitre tient lieu d’un chapitre de synthèse. Le temps alloué à cette formation doctorale par le bailleur de fonds (ACDI, Agence Canadienne de Développement International) qui était de 3 ans ne nous a pas permis de publier ces articles avant le dépôt initial de la thèse. Néanmoins, tous les chapitres de la thèse ont été acceptés pour présentation à des conférences. Étant donné que ces chapitres sont rédigés en français, tous leurs résumés sont suivis d’une version traduite en anglais (abstract). Dans cette thèse, j’ai été la personne entièrement responsable de l’installation des dispositifs expérimentaux, de la collecte et du traitement des données, de la culture et de la purification des champignons, des recherches des séquences similaires dans la base des données publiques, des analyses statistiques et de la rédaction. Compte tenu du nombre élevé des isolats, j’ai été aidé par Jéremy LOEHR (stagiaire dans le laboratoire de Pathologie forestière) et Érika SAYURI NARUZAWA
xxix (collègue au doctorat) lors des extractions d’ADN et par Josée DUFOUR (professionnelle de recherche dans le laboratoire de Pathologie forestière du professeur Louis BERNIER) pendant la PCR et le séquençage.
Le chapitre 1 présente une synthèse des connaissances sur R. heudelotii, dans les forêts du Bassin du Congo, en soulignant ses atouts et contraintes agroforestières au Cameroun. Ce chapitre permet d’attirer l’attention de la communauté nationale et régionale sur les enjeux socio économiques de cette essence en ces moments où la crise alimentaire au Sud du Sahara ne cesse de croître, menaçant significativement les économies des pays du Bassin du Congo. Cet article a été lu et corrigé par: Louis BERNIER, Daniel DOSTALER, Damase KHASA, Dominic FONTEM et Dieudonné NWAGA. Il a été présenté à la Third Life Science Conference tenue à l’Université de Dschang (Cameroun) du 26 au 28 mai 2011. Un manuscrit de l’article a été soumis en français et accepter pour publication dans la revue scientifique International Journal of Biological and Chemical Sciences.
Les travaux du chapitre 2 intitulés «Contraintes de germination de Ricinodendron heudelotii au Cameroun» ont été présenté à la Third Life Science Conference tenue à l’Université de Dschang (Cameroun) du 26 au 28 mai 2011. Les chercheurs impliqués dans la lecture et la correction de cet article (coauteurs) sont : Louis BERNIER, Daniel DOSTALER, Dominic FONTEM et Marie Louise AVANA. Un manuscrit est en préparation pour soumission en anglais à la revue Seed Technology.
Les travaux du chapitre 3 seront divisés en deux manuscrits. L’un sur «Molecular diagnostic of some fungi associated to diseases on R. heudelotii in Cameroon»; ce manuscrit compléter avec la première partie du chapitre 4 sur le pouvoir pathogène de quelques champignons isolés chez R. heudelotii sous forme d’un article intitulé : «Molecular diagnostic and pathogenicity of some fungi associated to diseases on R. heudelotii in Cameroon» qui sera révisé conformément à la ligne éditoriale de la revue Phytopathology. L’autre sur «Effect of culture media and temperature on growth and sporulation of Fusarium oxysporum strains, Pestalotiopsis microspora and Lasiodiplodia theobromae isolated on R. heudelotii in Cameroon»; ce manuscrit sera préparée en vue de sa soumission à la revue Journal of Mycology and Plant Pathology.
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Le premier manuscrit été présenté à la 19e Conférence Annuelle des Biosciences tenue à l’École normale supérieure de l’Université de Yaoundé I du 29 novembre au 1er décembre 2012 sous le thème «Biosciences et gestion des ressources naturelles»
(www.camerounbiosciences.org). Les coauteurs associés à ces deux articles sont Louis BERNIER, Daniel DOSTALER et Agathe VIALLE.
Le chapitre 4 traite du pouvoir pathogène de quelques champignons isolés chez R. heudelotii au Cameroun et de l’efficacité des fongicides en pépinières. Les auteurs ayant contribué à la correction de cet article sont Louis BERNIER, Daniel DOSTALER et Danny RIOUX. Ce travail a été présenté à la 19e Conférence Annuelle des Biosciences tenue à l’École normale supérieure de l’Université de Yaoundé I du 29 novembre au 1er décembre 2012 sous le thème «Biosciences et gestion des ressources naturelles» (www.camerounbiosciences.org). Le second volet de ce chapitre qui traite de la lutte en pépinière sera soumis pour publication à la revue Phytoprotection.
Le chapitre 5 qui est une synthèse des travaux présente un résumé de la problématique générale, les principaux résultats de la thèse, l’originalité ou l’apport scientifique des travaux et les perspectives de recherche.
Il serait irréaliste de dire que l’aboutissement de cette thèse n’a pas été parsemé d’embuches. Les principales difficultés rencontrées ont été la rareté de données disponibles sur la pathologie forestière au Cameroun en général et chez R. heudelotii en particulier et le faible débit de la connexion Internet locale (Dschang) rendant difficile l’accès aux périodiques électroniques.
1 Chapitre I. Atouts et contraintes agroforestières chez Ricinodendron heudelotii au Cameroun
Résumé
Ricinodendron heudelotii (Baill.) Pierre ex Heckel est une essence endémique des forêts tropicales humides d’Afrique, très prisée pour ses graines comestibles mais, menacée de disparition. Elle possède de nombreuses vertus ethnobotaniques et agroforestières pour les peuples des forêts du Bassin du Congo; au nombre de ces vertus, on cite des propriétés médicinales, agroalimentaires, agronomiques et écologiques. Les programmes de domestication de cette essence sont en cours dans les stations de l’ICRAF (International Center for Research in Agroforestry) au Cameroun, mais se heurtent à diverses contraintes phytosanitaires encore non identifiées. Sur la base des observations réalisées en forêts, dans les pépinières et au laboratoire (microscopie), les causes des dégâts observés seraient d’origine fongique et entomologique. Aucun programme de lutte ni de sélection pour la résistante/tolérance aux principaux ennemis n’est pour le moment envisagé. Pourtant, l’existence de deux sous-espèces chez cette essence et sa grande variabilité génétique constituent des atouts exploitables pour accélérer la recherche sur son amélioration génétique. L’étude montre que R. heudelotii est une essence modèle d’avenir pour l’agroforesterie en Afrique centrale et propose diverses pistes de recherche en vue de contribuer au succès des programmes de domestication en cours pour cette espèce; tout ceci ayant pour corollaire la lutte contre la pauvreté.
Mots clés : Ricinodendron heudelotii, atouts agroforestiers, contraintes agroforestières, amélioration génétique.
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Abstract
Ricinodendron heudelotii (Baill.) Pierre ex Heckel is an endemic species of the rainforests of Africa. It is highly sollicited for its edible seeds, but endangered. It has many ethnobotanical and agroforestry virtues for forest peoples of the Congo Basin such as medicinal, food, agricultural and environmental properties. Domestication programs of this species are underway in ICRAF (International Center for Research in Agroforestry) stations in Cameroon, but face various phytosanitary constraints that are not yet identified. On the basis of observations made in forests, nurseries and laboratory (microscopy), fungi and insects appear to be responsible for the damage observed. No control program or selection for resistance / tolerance to major enemies is adopted. However, the existence of two subspecies in this species and its high genetic variability are exploitable assets to accelerate research on genetic improvement. The study shows that R. heudelotii is a model species for agroforestry in Central Africa and offers various avenues of research to contribute to the success of domestication programs underway for this species; this approach could contribute to the fight against poverty.
Keywords: Ricinodendron heudelotii, agroforestry advantages, agroforestry constraints, genetic improvement.
3 I.1. Introduction
Depuis les années 90, on observe un regain d’intérêt et une prise de conscience des pays du bassin du Congo et des bailleurs de fonds sur le rôle que jouent les produits forestiers non ligneux (PFNL) dans l’économie locale de la sous-région Afrique centrale. En effet, plus de la moitié de la population de cette région participe à la récolte des PFNL pour se nourrir, se soigner et pour en tirer des revenus (Ndoye et al. 1997, Ngwasiri et al. 2002). Rappelons que l’objectif général du programme stratégique du gouvernement camerounais en matière de Science et Développement mis en œuvre en 1997 dans son document stratégique de réduction de la pauvreté (DSRP) est de :«promouvoir au Cameroun la maîtrise de la science et de la technologie au plus haut niveau de l’excellence, de favoriser la mobilisation par les camerounais des connaissances scientifiques et technologiques mondiales nécessaires pour la lutte contre la pauvreté, l’amélioration rapide et durable des conditions de vie des populations et le développement économique, social et culturel de la nation» (PSRP 2003). Dans la plupart de nos écosystèmes forestiers, il existe de nombreuses essences qui, comme Ricinodendron heudelotii, jouent un rôle ethnobotanique et écologique important mais qui, malheureusement, restent sous-exploitées. Localement appelé njanssang, R. heudelotii est une espèce forestière diploïde de la famille des Euphorbiaceae et endémique d’Afrique tropicale humide (Plenderleith 1997). Au Cameroun, il peuple les zones agroécologiques à pluviométrie monomodale et bimodale ainsi que les hautes terres de l’Ouest (Fondoun et al. 1998). Cette essence très prisée pour ses graines comestibles est de plus en plus sollicitée dans les programmes de recherche en agroforesterie dans les pays du bassin du Congo et plus particulièrement au Cameroun où elle fait l’objet d’une étude en vue de sa domestication à grande échelle. En effet, des plantations pilotes de ce vaste programme sont en cours de création dans les localités d’Epkwassong et Alen dans la région du Centre sous le contrôle de l’ICRAF depuis 2004 et 2008 respectivement. Dans ces deux sites et ailleurs, la culture du njanssang est confrontée à diverses contraintes phytosanitaires dont il sera question plus loin. L’ICRAF accédera plus tard aux localités de Melen et Bidjap pour domestiquer cette essence ainsi que d’autres PFNL. L’ICRAF est une organisation internationale satellite pour
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l’agroforesterie mondiale qui pilote des recherche appliquées en agroforesterie afin de contribuer à la réduction de la pauvreté, garantir la sécurité alimentaire et préserver la biodiversité des écosystèmes tropicaux (ICRAF 2001). Les raisons fondamentales de cet engouement tiennent du fait que, de plus en plus, les graines de R. heudelotii font l’objet d’un commerce national et international important; à titre d’exemple, leur coût d’exportation fut estimé en 1996 à 1188000 € (Perez 1996). De plus, cette essence possède de nombreuses vertus ethnobotaniques (Stauble 1985, SCUC 2006) et agronomiques (fertilisation du sol, ombrage pour les plantations cacaoyères et bananières). C’est pour ces raisons que sa domestication fait partie des priorités de l’ICRAF et du gouvernement camerounais en matière de lutte contre la pauvreté. Les résultats des enquêtes réalisées par le projet ICRAF/IITA/OSU placent R. heudelotii parmi les essences les plus importantes pour les populations indigènes (Adeola 1995). De nombreuses autres espèces forestières sont conservées par les agriculteurs après destruction de la forêt; entre ces espèces, sont insérées des cultures vivrières ou de rente. Ce sont entre autres: R. heudelotii, Irvingia gabonensis, Elaeis guineensis, Dacryodes edulis, Mangifera indica, diverses espèces du genre Coula en zones humides; Faidherbia albida, Vitellaria paradoxa, Parkia biglobosaen zones sèches (Laird 1999). Cependant, certaines parmi elles comme R. heudelotii, I. gabonensis et Coula edulis sont menacées d’extinction (CIFOR 1998). De nos jours, compte tenu de l’importance du bois et de ses produits dérivés pour l’Homme et les industries, de l’intensification de l’agriculture, de la forte déforestation et de son impact sur le climat mondial, cette approche de gestion intégrée des terres cultivables reste une nécessité pour la survie de nos forêts, l’équilibre fonctionnel des écosystèmes et l’amélioration des conditions de vie des populations locales. Ce chapitre se fixe pour objectif de faire le point sur les connaissances actuelles chez R. heudelotii en proposant des pistes de réflexion dans une perspective d’agroforesterie durable.
5 I.2. Approche méthodologique
Il convient de signaler que cette étude précède celle des travaux de doctorat en cours actuellement à l’Université Laval au Canada portant sur l’étude génétique des populations d’agents pathogènes responsables des attaques en pépinières et en forêt chez R. heudelotii au Cameroun. Il s’est agit dans un premier temps de faire une synthèse des travaux de recherches en cours et de la situation ethnobotanique de cette essence forestière chez les peuples du Bassin du Congo. Ensuite, des enquêtes réalisées auprès des agriculteurs, des responsables des forêts communautaires (cas de la Forêt modèle de Dja et Mpomo à Lomié) ont été utiles pour appréhender l’importance agroforestière locale de cette espèce. Enfin, un essai en pépinière a été conduit afin d’appréhender les contraintes phytosanitaires de production/domestication de cette essence. La littérature associée a été tirée des bases de données récentes de l’Institut d’information scientifique (ISI) Web of knowledge/Web of Science, Science Direct, Food Science and Technology et du Center for agricultural bioscience (CAB international) en utilisant les mots-clés tels que : R. heudelotii, forêts tropicales, forêts équatoriales, forêts modèles, espèces forestières non ligneuses, déforestation, agroforesterie et sylviculture.
I.3. Intérêt écologique, agronomique et ethnobotanique de R. heudelotii
Les feuilles de R. heudelotii ont la capacité de conserver une quantité importante de nutriments après leur abscission (Oyefesobi 1983). Ceci rend la litière sous l’arbre riche en éléments minéraux mobiles (azote, potassium, phosphore) et immobiles tels que le calcium et le magnésium disponibles pour les végétaux de la strate inférieure. Son système racinaire profond constitue un double avantage : il favorise un meilleur contrôle de l’érosion (stabilité physique du sol) et évite la compétition avec les racines des plantes adjacentes localisées dans la couche supérieure (Latham 1999) d’où un regain d’intérêt à l’endroit du njanssang pour l’agroforesterie. À travers ses larges feuilles tri ou penta lobées, il produit un effet protecteur des cultures (brise-vent, diminution des impacts des pluies violentes, grêles et fortes insolations). C’est une espèce à croissance rapide peuplant aisément les forêts secondaires. Il peut donc être utilisé pour remplir les troués
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d’abattage. Dans les forêts dégradées à l’intérieur desquelles les cacaoyères ont été installées, l’ombre créée permet de lutter contre les capsides (insectes nuisibles) et offre un microclimat favorable pour une bonne conformation des fruits et des plants de cacaoyers (Figure 1).
Des études en Tanzanie ont révélé des associations avec des endomycorhizes (Högberg 1982). L’écorce des tiges et des branches héberge de nombreuses Bryophytes et Thallophytes parmi lesquelles les lichens, des algues (Pleurococcus, Clorococcum et Physolinum), des Cyanobactéries et des bactéries appartenant au genre Bacillus (Akinsoji 1991, Lubini 1982, Lubini 1995). En plus de ce rôle écologique, cette espèce constitue l’une des essences forestières d’Afrique tropicale utilisée comme modèle d’étude des variations saisonnières du phloème secondaire des arbres poussant dans des zones instables à forte activité anthropique ou à des évènements naturels comme les feux de brousse (Lawton 1972, Davies et Unam 1999, Denis et al. 2001). C’est donc un véritable indicateur biologique.
Plusieurs études réalisées en Afrique centrale et occidentale auprès des populations, sous forme d’enquêtes de terrain, ont mis en exergue l’existence de diverses propriétés ethnobotaniques, écologiques et agronomiques chez R. heudelotii (Tableau 1).
Figure 1 : Plants de cacaoyers en association avec R. heudelotii leur servant d’ombrage; arrondissement de Kon Yambeta, région du Centre Cameroun.
7 Tableau 1. Vertus ethnobotaniques, écologiques et agronomiques de R. heudelotii
Organe Vertus ethnobotaniques/écologiques/agronomiques Références Feuilles Utilisées dans les bains, bains de vapeur, ou dans les
boissons médicinales pour traiter la fièvre. La pâte des feuilles est appliquée sur les abcès et furoncles et permet de détruire les infections fongiques.
Mapongmetsem et Tchiégang (1996) Laird et al. (1997)
Fleurs Sollicitées par les abeilles pour la fabrication du miel. Plenderleith (1997) Graines Comestibles, teneur élevée en acides gras polyinsaturés,
contiennent plus d’huile, de sels, de minéraux et d’azote que le coton ou le soja. L’huile est utilisable en savonnerie et en alimentation et, combat les maladies cardiovasculaires et l’athérosclérose du fait de ses activités hypo cholestérol et hypo triglycéride.
Kapseu et
Tchiégang (1995)
Fruits Consommés par certains animaux en forêt. Les chasseurs en profitent d’ailleurs pour tendre leurs pièges autour des arbres ou pour suivre les traces de ces animaux.
Laird et al. (1997) Kimbu et al. (1991)
Écorce du tronc
Lutte contre les maladies intestinales
L'extrait d'écorce est utilisé contre la toux, et comme un antidote au poison. Les décoctions traitent le rachitisme, le rhumatisme et l’éléphantiasis. Associé aux écorces d’Eremomastax sp., il combat l’anémie.
Noumi et Yomi (2000)
Burkill (1994) Laird et al. (1997)
Latex Le latex associé aux feuilles est utilisé comme purgatif et vermifuge. La sève est introduite dans l'œil pour détruire les filaires et les ophtalmies.
Burkill (1994)
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très sonore) et en sculpture. Héberge une flore importante de lichens.
Akinsoji (1991)
Racines Les décoctions à base de racine ou mélangées aux écorces du tronc sont utilisées comme laxatif et leur infusion traite la diarrhée, la dysenterie amibienne et les maladies vénériennes. Il a été démontré l’existence des associations mycorhiziennes.
Burkill (1994) Abbiw (1990) Högberg (1982)
Bois mort Héberge les chenilles et champignons comestibles. Associé aux feuilles, il enrichitle sol en éléments minéraux mobiles (N, P, K) et immobiles (Ca et Mg)
Latham (1996) Oyefesobi (1983)
I.4. Domestication et problématique sur la sélection
La production en graines ainsi que l’abondance relative de R. heudelotii sont plus élevées en forêt secondaire qu’en écosystème fermé. Ceci suggère la possibilité de son intégration facile dans les programmes agroforestiers futurs visant à créer des plantations arboricoles en association avec des cultures (pérennes ou vivrières) locales dans les zones où la forêt a été détruite. Cette approche permettrait aux paysans non seulement de jouir des ventes des récoltes de leurs cultures mais aussi de celles des graines de njanssang qu’ils trouveront près d’eux dans leurs exploitations agricoles. Il existe seulement deux espèces dans le genre Ricinodendron à savoir R. heudelotii et R. rautanenii. L’espèce R. heudelotii est répandue en Afrique centrale et occidentale et présente une grande variabilité génétique tandis que l’espèce R. rautanenii est circonscrite en Afrique du Sud (Léonard 1961). Deux sous-espèces existent chez R. heudelotii à savoir la sous-espèce R. heudelotii heudelotii répandue en Afrique de l’Ouest et la sous-espèce R. heudelotii africanum, en Afrique Centrale. Le nombre de graines par fruit est un indice important de distinction entre les deux sous-espèces; il est de trois par fruit avec fréquemment une graine immature chez la sous-espèce heudelotii tandis qu’il est de deux graines parfaitement matures chez la sous-espèce africanum (Léonard 1961). Étant donné que la
9 période de floraison (mois de mars) de la sous-espèce heudelotii de certains pays d’Afrique de l’Ouest comme la Côte d’Ivoire et le Ghana coïncide avec celle de la sous-espèce africanum de certains pays d’Afrique centrale (Cameroun, République Centrafricaine, République Démocratique du Congo et Uganda) et, compte tenu des frontières nationales souvent étroites, des études d’investigation doivent être réalisées en vue d’une part de vérifier et de confirmer la distribution actuelle de ces deux sous-espèces et, d’autre part, de s’assurer de l’existence ou non de nouveaux génotypes. Ceci peut être possible à travers une étude de caractérisation génétique des populations naturelles de R. heudelotii afin de mesurer la variabilité au sein de l’espèce et d’identifier, le cas échéant, des génotypes intéressants ou prometteurs. L’existence de ces deux sous-espèces est un avantage du point de vue des possibilités de sélection pour cette essence (Plenderleith 1997). En effet, les améliorateurs pourraient éventuellement obtenir des hybrides (à l’issue des croisements avec les individus de la même espèce ou des espèces apparentées) affichant des combinaisons de caractères désirables (précocité, fort rendement, qualités organoleptiques et possédant de gènes de tolérance/résistance contre les pathologies observées). Bien entendu, tout ceci ne sera possible que si chaque sous-espèce présente certaines de ces qualités envisagées.
De tels résultats encourageraient davantage les agriculteurs à se lancer véritablement dans la production et la commercialisation du njanssang. On pourrait dès lors assister à la création de véritables plantations arboricoles suivies d’ouverture des industries locales de transformation de graines en huiles végétales et produits cosmétiques. Des études sur les possibilités d’utiliser les tourteaux de graines dans l’alimentation du bétail (études de toxicité) devraient être envisageables. La teneur en huile des graines (43-63%) pourrait être exploitée en agroalimentaire et en savonnerie étant donné que le rendement d’extraction des huiles atteint les 37% (Tchiégang et al. 2004). Les coques jetées après concassage des graines pourraient être utilisées pour produire de l’énergie par combustion. Les feuilles et l’exocarpe charnu des fruits seraient utiles au compostage. Pour l’instant, des essais de greffage sont en cours à l’ICRAF à Yaoundé dans l’optique de produire et de fournir aux agriculteurs des plants précoces (Figure 2).
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I.5. Contraintes agroforestières et suggestions de recherche
L’agroforesterie est un système dynamique de gestion des ressources naturelles reposant sur des fondements écologiques qui intègrent des arbres dans les exploitations agricoles et le paysage rural. Ce système permet ainsi de diversifier et de maintenir la production afin d’améliorer les conditions sociales, économiques et environnementales de l’ensemble des utilisateurs de la terre (Dupraz et Liagre 2008).
À l’instar de diverses autres essences forestières, la domestication de R. heudelotii est confrontée à divers aléas. La forte perturbation de l’équilibre des écosystèmes observée de nos jours, couplée aux changements climatiques, fragilise les végétaux et les expose aux maladies et ravageurs. De plus en plus, la littérature signale l’émergence de nouvelles pathologies tant sur les plantes cultivées que sur les arbres en milieux naturels (Gibbs et Wainhouse 1986, Brasier et Mehrotra 1995, Navas-Castillo 1999, Brasier 2001, Morales et Anderson 2001, Anderson et al. 2004). Chez R. heudelotii, les plantules en pépinière et les plantules en forêt sont fortement attaqués par les ravageurs et les maladies encore non identifiés. Les observations de terrain réalisées dans les cacaoyères et les forêts de la Figure 2 : Plants greffés de R. heudelotii âgés de 6 mois dans la pépinière expérimentale de l’ICRAF à Yaoundé.
11 région du centre au Cameroun en 2010 montrent que sous le semencier, les sauvageons sont attaqués à partir de deux mois par les insectes et les maladies à des degrés variables (Figure 3a). Les dégâts sont également visibles sur les arbres en production et sur les fruits (Figure 3b). Sur les plantules, les symptômes observés sont généralement des enroulements et des nécroses foliaires au niveau des apex, les pourritures racinaires et caulinaires. En cas de fortes infestations, le plant perd toutes ses feuilles et meurt de manière progressive de l’apex vers les racines (Figure 3c). La germination chez R. heudelotii est difficile et imprédictible; la dormance tégumentaire serait responsable des faibles taux de germination observés (Shiembo 1994, Vivien et Faure 1996). Compte tenu de l’importance des dégâts observés, le volet gestion de ces nuisibles doit être incorporé dans les programmes de domestication en cours (amélioration génétique). Parallèlement, des études de pathologie de semences, d’identification et de caractérisation morphologique et génétique de ces agents nuisibles doivent être envisagées afin de maîtriser leur biologie et distribution géographique, l’intensité des dégâts occasionnés et leur impact économique. De nos jours, l’étiologie de ces ennemis n’est fondée que sur de simples spéculations. Des études mettant à profit l’utilisation des marqueurs moléculaires doivent être menées afin d’identifier et de caractériser les agents responsables des maladies et dégâts entomologiques observés.
Figure 3 : Plants de R. heudelotii infectés en forêt (a : plant en âge de production quasiment défolié; b : sauvageons âgés de 3 mois;) et en pépinière (c : plants âgés de 3 mois).
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I.6. Sélection pour la résistance à la maladie
Les plantes cultivées, qu’elles soient herbacées ou arborées, lorsqu’elles subissent les modifications introduites au cours de leur domestication, telles que leur introduction dans des biotopes nouveaux et l'amélioration des caractéristiques biologiques, présentent une sensibilité souvent remarquable à certains agents pathogènes. Lorsqu’à ces paramètres s’ajoute l'utilisation des variétés uniformes (clones) sur de vastes étendues de terre et les mutations (ou diversité du pouvoir pathogène) pouvant survenir chez la population d’agents pathogènes, cela entraîne fréquemment des pertes économiques considérables.
L’une des approches de lutte contre les contraintes phytosanitaires de domestication du R. heudelotii serait la lutte génétique. En effet, il est établi que divers types de résistance génétique existent chez des espèces apparentées ou appartenant à des écotypes sauvages. Elles sont surtout présentes dans les variétés nouvellement sélectionnées, à la suite des travaux d'amélioration génétique, mais relativement moins dans les variétés longtemps cultivées, auxquelles les agents pathogènes se sont adaptés (García-Luis et al. 2001). Par ailleurs, l’innovation technologique actuelle permet même de contourner l'incompatibilité sexuelle souvent observée entre deux espèces en usant d'artifices comme la culture d'embryons, la fécondation in vitro ou même l'hybridation somatique par fusion de protoplastes (Finstal et Brown 1993, Niemenak 1998, Jasanthi et Mandala 2001, Fotso et al. 2007). L'hybridation interspécifique tient une place de choix dans l'introduction de ces résistances. Par exemple, dans le cas de la tomate, un grand nombre de croisements interspécifiques ont été réalisés pour introduire des résistances contre divers agents pathogènes tels que les virus, les bactéries et les champignons. De ce fait, on estime que près de 10 % du génome de nombreuses variétés de tomate cultivées proviennent d'espèces apparentées, comme Lycopersicum hirsutum, L. peruvianum, L. pimpinellifolium (Laterrot 1989).
Une autre voie de recours consisterait à développer des marqueurs moléculaires liés à la résistance aux maladies chez le R. heudelotii. Il convient par ailleurs de noter que la sélection pour la résistance aux maladies est assez difficile et délicate à mettre en œuvre et,
13 suivant l'espèce, la résistance à une maladie peut devenir, pour des raisons « économiques » à court terme, un objectif prioritaire ou non. Chez la laitue, la résistance au Bremia lactuca (mildiou de la laitue) est très vite surmontée, à tel point que plus de 13 gènes de résistance ont été utilisés successivement dans les variétés d’intérêt agronomique (Johnson 2000). Le cas de figure typique est observé dans l’amélioration de la résistance de la pomme de terre contre Phytophthora infestans. La résistance contre une nouvelle race fait l'objet d'une recherche incessante, car elle constitue une nécessité commerciale. Cependant, la réponse à court terme (introduction d'un nouveau gène) prime sur la stratégie à long terme (introduction de plusieurs déterminants à la fois). La stratégie économique et rapide d'introduire plusieurs gènes de résistance à la fois serait l'utilisation d'outils moléculaires qui permettraient de suivre l'introduction de ces gènes et de confirmer leurs effets lors des tests d'infection artificielle (Johnson 2000). La sélection pour la résistance/tolérance reste une approche primordiale.
I.7. Analyse de la situation et perspectives
Les forêts tropicales humides du monde sont menacées par l'exploitation économique de leurs ressources à court terme et la pression exercée par les populations riveraines très pauvres. Ces actions entraînent à court terme des coûts et, à long terme, des conséquences qui sont souvent inconnus ou mal évalués. Avec la technologie et la grande machinerie actuellement disponible, il est clair qu'il sera nettement plus facile de détruire les écosystèmes forestiers que de les reconstituer dans leur état originel avec toutes leurs fonctions et services même si, sur le terrain, une réelle volonté de gestion durable est appliquée. Certes, il apparaît évident que le déboisement de la forêt procure des revenus immédiats, bien que cela ne soit pas ressenti chez les riverains, mais, il compromettra vraisemblablement la qualité de la vie des générations à venir ainsi que la qualité des services rendus. Il convient de relever que la conséquence la plus immédiate de la déforestation se ressent au niveau local avec la perte des services écologiques offerts par la
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forêt et les écosystèmes s'y rattachant. Cette perte continue des écosystèmes naturels pourrait rendre l'activité humaine et l’environnement de plus en plus vulnérables aux surprises écologiques à venir.
Pour juguler ce problème, une autre approche consisterait à former davantage de techniciens et chercheurs de haut niveau spécialisés en exploitation, aménagement et biotechnologies et protection phytosanitaire (maladies et ravageurs) des forêts ainsi que des experts en gestion de l’environnement, tout en intégrant dans les programmes scolaires l’éducation environnementale. Les pouvoirs publics pourraient analyser la possibilité d’encourager les investisseurs forestiers privés en vue de la création des plantations arboricoles à grande échelle uni ou multi spécifiques selon les caractéristiques originelles de ces écosystèmes. C’est le cas par exemple au Canada où de vastes plantations uni spécifiques de pins ou d’épicéas sont installées sur des stations où l’on retrouvait autrefois de grands peuplements naturels et homogènes de ces essences tandis que des plantations plurispécifiques sont établies dans des stations où il y avait auparavant une grande diversité d’espèces (Fischer 1997). Il en est de même au Panama où la majorité des projets d'agroforesterie en cours ou ayant eu lieu impliquent des arbres exotiques tels le teck et le pin des Caraïbes pour le bois, le citronnier (Citrus spp.) et le manguier (Mangifera indica) pour leurs fruits (Fischer et Vasseur 2000). Au Brésil, en Indonésie et en Afrique du Sud, l’accent est sur l’Eucalyptus (Anonyme 1998). L’étude de la biodiversité ferait émerger diverses espèces et parmi elles, les produits forestiers non ligneux (rotins, mangue sauvage, njansang, noisettes, fruits et noix divers, écorces, condiments, champignons comestibles, caoutchouc, médicaments, gingembre, cacahuète, poivre, etc.) qui jouent un rôle ethnobotanique important et dont la plupart, il nous semble, reste encore inconnu de nos forêts. De véritables petites industries pourraient alors se développer autour des ces produits si la volonté politique s’y implique. À titre d’exemple, la transformation artisanale du rotin des forêts asiatiques génère chaque année 3 milliards de dollars aux pays de l’Asie du Sud-est. Les plantations spécialisées d’arbres cultivés au Canada sont utilisées en remplacement (solution de rechange) de sources de combustibles fossiles non durables comme le charbon, et constituent de bonnes sources de fibres de bois pour les produits spécialisés, comme la lignine, les colles et les produits pharmaceutiques (CCCB, 2006). Par ailleurs, les plantations d’hybrides de saule et de peuplier à forte densité et à révolution de
15 trois ou quatre ans sont destinées à la production de la matière première nécessaire aux biocarburants, «biohuiles» et produits chimiques. Des plantations de R. heudelotii et même d’autres essences d’intérêt en association ou non avec des cultures dans les zones où la forêt a été détruite sont envisageables. Ces systèmes culturaux augmenteront le rendement et réduiront le coût de transport et les risques environnementaux. Ils constitueront enfin un stock non négligeable de carbone, à la fois dans leur bois, mais aussi dans le sol qui est enrichi en matière organique au fil des années non seulement en superficie par la chute de ses nombreuses larges feuilles, mais aussi en profondeur par ses grosses racines. Des études d’analyse des circuits socioéconomiques de commercialisation des graines de R. heudelotii doivent être réalisées. Les recherches devront être menées dans le sens de poursuivre l’identification des essences forestières (ligneuses ou non) à haute valeur agroforestière qui s’incorporeraient facilement dans un système cultural mixte et dynamique intégrant de manière compatible cultures annuelles et pérennes. Cependant, les programmes de domestication et de sélection de clones favorables entrepris dans la sous-région pourraient être préjudiciables pour l’agrosylviculture si tous les acteurs de recherche agroforestière (agronomes, forestiers, pathologistes, généticiens, etc.) ne sont pas impliqués. En effet, disposer du matériel de multiplication génétiquement uniforme, sans le brassage des caractères qu’entraîne la reproduction sexuée, permettrait de choisir les génotypes les plus adaptés à des utilisations finales particulières. À ce sujet, comment un peuplement génétiquement uniforme réagirait-il à la pression de la concurrence si un ou plusieurs facteurs de l’environnement devenaient des facteurs limitants? L’utilisation d’un clone unique n’accroîtrait-il pas le risque d’attaques néfastes de la part des agents pathogènes et des ravageurs ? Faudrait-il opter pour la diversification de clones d’intérêt de plusieurs espèces arboricoles sur la même parcelle? Dans le cas des plantations arboricoles associées aux cultures, ne serait-il pas judicieux d’explorer la possibilité d’intégration des essences ligneuses produisant de nodosités (une investigation s’avère nécessaire) ou avec association mycorhizienne?
