Maîtriser la renouée du Japon et les espèces voisines

Fondements théoriques et techniques de possibles interventions chimiques : pourquoi et comment certains herbicides sont utilisables.

La renouée du Japon, initialement nommée Polygonum cuspidatum, puis Reynoutria japonica Hout et, enfin, Fallopia japonica, est une espèce de la famille des Polygonaceae (ordre des Caryophyllales, sous-règne des Tracheobionta) originaire d'Extrême-Orient. Elle a été, après une première introduction en Europe, réintroduite en 1825 par le botaniste hollandais P. F. Von Siebold(1, 2). Deux autres espèces originaires d'Asie ont aussi atteint l'Europe : la renouée de l'Himalaya (Polygonum polystachyum wall. ex. Meisser ) et la renouée de Sakhaline (Fallopia sachalinensis (F. Schmidt) Nakai.

Pourquoi vouloir maîtriser cette espèce ?

Une belle plante trop envahissante

La renouée du Japon est une plante dite « herbacée-vivace » : les parties souterraines (rhizomes + racines) sont pérennes alors que les parties aériennes (tiges + feuilles) sont annuelles. Ce type de développement végétal est comparable à celui des bambous (monocotylédones) et des framboisiers, ces derniers étant, comme la renouée, des dicotylédones.

La renouée constitue des couverts très denses réduisant fortement la biodiversité naturelle des espaces conquis(3). Son couvert végétal peut atteindre 30 tonnes de matière sèche à l'hectare(4), dont de 10 à 12 tonnes de parties aériennes annuellement renouvelées. Par comparaison, un hectare de maïs en conditions optimales produit en cinq mois 12 tonnes de graines et une dizaine de tonnes de tiges, feuilles et racines.

Malgré d'indéniables qualités pour l'homme (esthétique, parfum, espèce mellifère, comestible, abondante source d'un stilbène, le resvératrol, dans le rhizome)(5, 6), cette plante, vu sa grande capacité de multiplication végétative par fragmentation du rhizome, pose un problème d'aménagement du territoire à toutes les échelles, tant en Europe qu'aux États-Unis.

Actuellement, c'est en pratique un seul clone de Fallopia japonica qui a envahi ces territoires(7-9). Cependant, la formation d'hybrides fertiles risque d'augmenter encore la compétitivité et la stabilité de cet ensemble invasif.

Des bases à connaître

Dans ce contexte que de nombreuses publications techniques montrent comme difficile(10-14), il semblait fondé de faire le point sur les bases scientifiques et techniques permettant de faire utilement appel à des interventions herbicides chimiques au sein des programmes de contrôle du caractère invasif de ces plantes.

Pour ce faire, un certain nombre d'essais sont conduits depuis 2011 dans une zone expérimentale fortement infestée par F. japonica et mise à notre disposition par la commune de Fillinges (Haute-Savoie). Ces expérimentations menées en collaboration avec le Sifor (Syndicat intercommunal du Foron du Chablais-genevois) bénéficient du soutien financier des communes de Fillinges et Saint-Cergues (Haute-Savoie) mais aussi de la CC4R (Communauté de communes des quatre rivières) par le biais de l'intervention d'une équipe technique d'Alvéole.

Établissement du schéma physiologique d'une intervention chimique

Conditions nécessaires pour qu'un herbicide ait des chances d'être efficace

Compte tenu du statut d'« herbacée-vivace » de Fallopia, la stratégie herbicide exclut les herbicides connus pour avoir une action s'exprimant uniquement dans les parties aériennes (Figure 1)(15).

À l'opposé, cette stratégie doit se fonder sur des substances actives (SA) capables d'entraîner, dans les parties souterraines, un processus de destruction cellulaire - dit « létalisant » - s'étendant progressivement à l'ensemble de leurs tissus. Bien entendu, ces SA doivent tout d'abord pouvoir atteindre ces parties souterraines et, si possible, s'y concentrer.

Pour cela, doit avoir lieu un transfert par le phloème nommé ici voie 2 (Figure 1). Celle-ci consiste à réaliser un traitement foliaire convenablement formulé avec des SA :

1) potentiellement actives dans les parties souterraines ;

2) ayant les caractéristiques structurelles convenables pour être chargées dans le phloème et y être transportées vers les parties souterraines.

Notons que ce transport est physiologique et nécessite des particularités structurales des SA qui sont très exigeantes.Une concentration efficace doit être atteinte dans le rhizome au moment du stade sensible(15).

Deux catégories d'herbicides envisageables

De la sorte, les deux SA ou familles de SA qui nous sont apparues prioritaires pour une stratégie de voie 2 sont :

a) le glyphosate et les molécules voisines ;

b) les molécules de synthèse à caractère phytohormonal (agissant comme l'AIA ou acide indolyl-3-acétique qui est une hormone végétale naturelle) ; c'est le cas du 2,4-D, du triclopyr, du fluroxypyr et d'une vingtaine de composés voisins.

Toutes ces SA sont capables de franchir la cuticule des feuilles à condition d'être appliquées sous forme d'esters lipophiles(15, 16). Elles sont hydrolysées dans l'apoplaste foliaire et font alors l'objet du transfert physiologique vers le phloème. Dans le cas du glyphosate, la molécule porte un radical phosphonique qui lui permet d'être prise en charge par le transporteur de phosphate du plasmalemme des cellules phloémiennes(17).

Mode d'action létalisant du glyphosate et des analogues de l'AIA

Le glyphosate bloque un processus n'existant que chez les végétaux

Le glyphosate bloque une enzyme-clé, l'EPSP-synthétase, qui contrôle l'élaboration de l'acide phénylpyruvique menant aux acides aminés aromatiques (phénylalanine, tyrosine, tryptophane). Cette voie de synthèse n'existe que chez les végétaux et pas chez l'homme.

Ce blocage entraîne trois types d'effets (Figure 2) :

- baisse de synthèse protéique (perte de chlorophylle dans les feuilles) ;

- défaut de synthèse de l'AIA ;

- blocage de la lignification.

Nous avons pu démontrer en 1998 que ce blocage de lignification au niveau des parties souterraines des plantes de tabac entraînait leur nécrose et la mort de la plante alors que ce même blocage n'était pas létal s'il se limitait aux parties aériennes(18). L'explication est celle-ci : une énorme synthèse de lignine a lieu dans les organes souterrains en fin de croissance. C'est elle qui permet d'acquérir la rigidité des vaisseaux du xylème nécessaire à la circulation de la sève brute. Sans cette lignine, les tissus se compriment, s'asphyxient et meurent. La nécrose progresse alors de proche en proche.

Les analogues de l'AIA

Ces analogues, comme le triclopyr ou le fluroxypyr (où le noyau benzénique du 2,4-D est remplacé par un noyau azoté, pyridinique, moins stable donc meilleur pour l'environnement) induisent des perturbations faciles à voir dans l'élongation des parties aériennes (photo).

Cependant, l'effet majeur est une énorme stimulation de la division cellulaire du cambium chez les dicotylédones entraînant, là aussi dans le rhizome, la compression cellulaire et la nécrose qui déclenche la mort de la plante.

Date d'application : importance du cycle annuel de développement de F. japonica

Une période pour le glyphosate, mais une autre pour les analogues de l'AIA

La Figure 3 montre la structure d'un plant de renouée en automne. La Figure 4 fait comprendre que l'effet létalisant maximum des analogues de l'AIA est situé en phases 3-4-5 du cycle (de fin mai à début juillet, en année normale), alors que les pousses aériennes achèvent leur croissance en hauteur. Le glyphosate, lui, induit son effet maximum de la fin de la phase 4 à la phase 7. Le défaut de vascularisation peut se traduire par la fanaison des parties aériennes (très visible sur des plantules d'espèces diverses).

Sur des plants traités en phase 9 à doses sublétales, il apparaît un jaunissement et un nanisme (défaut d'AIA) au printemps suivant. En effet, les traitements à base de glyphosate aux phases 8-9 déclenchent un puissant transfert de la substance par le phloème, vers les parties souterraines. Le maintien d'une concentration forte de glyphosate dans le rhizome pendant l'hiver (température basse, activités enzymatiques ralenties, peu de vie microbienne) permettra à l'action létale de se produire aux stades printaniers, l'année suivante. La période de repos hivernal permet une vaste distribution de la SA dans l'ensemble souterrain.

Dissipation et toxicologie des herbicides utilisés

Concernant le glyphosate

Les banques de données agronomiques nous donnent des informations importantes sur la persistance et la toxicité des herbicides utilisés(19, 20). Le glyphosate, commercialisé depuis 1974 comme herbicide, est vraisemblablement celui le plus utilisé au monde (650 000 tonnes/an, selon certains) et pourrait aussi être le plus étudié scientifiquement, toutes disciplines confondues(21,22). Il fait l'objet d'usages agronomiques réglementés(23) et de recommandations d'emploi(24).

La dose létale 50 % (DL 50) pour le rat par ingestion est de 4 900 mg/kg ; la dose journalière admissible chez l'homme (DJA) est fixée à 0,3 mg/kg. La demi-vie du glyphosate varierait de 20 à 100 jours dans les sols(25) et serait de 3,3 jours dans l'eau. La dégradation est microbienne surtout.

Le premier métabolite, l'acide méthylaminophosphonique (AMPA), est moins rapidement dégradé que le glyphosate. Les évaluations de sa présence dans les eaux sont compliquées du fait que l'AMPA est également le métabolite de certains produits lessiviels.

Compte tenu des très grandes quantités utilisées à l'échelle mondiale, la toxicologie de cette SA et son écotoxicologie font l'objet d'une intense recherche scientifique et de nombreuses publications, qui ne permettent pas actuellement d'avoir une vue définitive sur ces questions. En 1988, une publication remarquée de Sawada et al.(26) montrait qu'une toxicité notable d'une certaine préparation commerciale du glyphosate était, en fait, due à un tensio-actif adjuvant.

Concernant les analogues de l'AIA

En ce qui concerne les analogues de l'AIA, l'acide 2,4-dichloro-phénoxyacétique (alias 2,4-D) en est le chef de file. Il est connu et utilisé comme antidicotylédone depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale. Sa DL 50 pour le rat est de 375 mg/kg ; il est classé Xn-N R22-R37, 41, 43, 52/53(19, 20) (Xn nocif ; R22 : nocif en cas d'ingestion R37 : irritant pour les voies respiratoires). Sa DJA est de 0,3 mg/kg/jour. Il est dangereux pour les poissons sous forme d'ester lipophile. Sa demi-vie dans le sol est de l'ordre de un mois.

Un autre débroussaillant de cette famille est le fluroxypyr ou acide 4-amino, 3,5-dichloro-6-fluoro-2-pyridinyloxyacétique qui a une DL 50 pour le rat de 2 000 mg/kg. Il est exempté de classement (N-R50/53 ; 52/53 ; DJA : 0,8 mg/kg/jour) et sa demi-vie dans le sol est de l'ordre de trois mois et demi. Le triclopyr, composé étroitement apparenté, a une DL 50 de 630 mg/kg pour le rat (intermédiaire entre celle du 2,4-D et celle du fluroxypyr) et sa DJA est de 0,03 mg/kg/jour (classement Xn, R22, 36, 43, 52/53).

Notre suivi du glyphosate et de l'AMPA

Au cours des trois années d'expérimentation réalisées sur petites parcelles, le devenir du glyphosate et de son premier métabolite, l'AMPA, a été suivi dans les sols, dans l'eau disponible et dans les tiges traitées, quatre mois après traitement (Tableau 1). Les traitements avaient été faits soit à 1,8 g/l ou à 3,6 g/l.

Aucune trace n'est détectée dans les sols. Dans les parties aériennes traitées, sèches, deux d'entre elles présentent du glyphosate mais ne présentent pas d'AMPA, ce qui suppose que du produit de traitement sec est resté à la surface des tiges. En conditions de compostage, le produit devrait disparaître par métabolisation microbienne.

Dispositions pratiques pour les expérimentations réalisées

Traitements de première année

Deux types de parcelles, de surface entre 25 et 50 m2, sont choisies dans une zone de terre rapportée fortement infestée depuis une dizaine d'années.

Le premier type correspond à une infestation dense et ancienne, portant des tiges de renouées atteignant 4 mètres de hauteur. Le traitement foliaire par pulvérisation manuelle nécessite l'emploi d'une canne de pulvérisation télescopique de 4 mètres de longueur.

Le second type de parcelle correspond à une infestation clairsemée, de taille plus faible (< 2 m), issue de rhizomes partis des zones denses et s'étant rapidement propagés sur plusieurs mètres à leur périphérie. Le traitement se cale initialement sur les traitements agronomiques (300 à 500 l/ha).

Les concentrations en glyphosate représentent soit 1,8 g/l soit 3,6 g/l avec un traitement par an. Cependant, d'autres traitements sont entrepris à concentration plus basse (0,9 g/l) et répétition à une semaine d'intervalle pour assurer un rendement de pénétration foliaire optimal(15). La dispersion du produit sur la totalité des surfaces foliaires n'est pas indispensable. Les conditions météorologiques du traitement sont très strictes : degré hygrométrique de l'air élevé ; absence de vent ; absence de pluie durant les trois heures qui suivent le traitement ; éviter le temps ensoleillé et chaud.

Les traitements avec les analogues de l'AIA se calent actuellement sur les préconisations agronomiques(19).

Si les traitements avec les analogues structuraux de l'AIA en phase d'élongation des tiges donnent rapidement des symptômes spectaculaires, ce n'est pas le cas des traitements d'été au glyphosate, la nécrose du rhizome mettant du temps à s'installer. L'effet définitif, qui est la mort de la souche, n'est observable qu'au printemps suivant.

Les traitements de deuxième année

Sur l'ensemble des essais effectués (une quarantaine en trois ans), la destruction complète de touffes isolées est fréquemment obtenue (photo p. 8).

Sur les touffes massives, quelques méristèmes, qui étaient dormants ou inhibés sur le rhizome au moment du traitement, échappent à l'effet létal et permettent le développement de pousses peu vigoureuses au printemps suivant (Figure 5, page suivante). Celles-ci sont détruites par un traitement en jet dirigé avec les herbicides étudiés, dès qu'une surface foliaire exportatrice est formée. Ce traitement ponctuel n'utilise que très peu de SA par unité de surface de sol.

La floraison

Les fleurs de Fallopia sont mellifères et il convient d'éviter des traitements au stade floral (début octobre). Les touffes traitées auparavant ne fleuriront pas.

Les traitements après floraison avec du glyphosate déclenchent l'effet létal visible au printemps suivant. Un fauchage des cannes au stade 5-6 (mai-juin) permet une reconstitution de la masse foliacée avant septembre, sans mise à fleur, autorisant un traitement sans risque et techniquement plus facile (cannes moins hautes).

Revégétalisation des zones traitées

Là où la renouée a été détruite ou pratiquement détruite l'année précédente, se développe une flore spontanée (photo p. 8) comportant de nombreuses espèces : trèfles, potentilles, séneçon du Cap, ronce, cornouiller, armoise, graminées... Mais, en l'absence de suivi et d'orientation, cette revégétalisation risque de déboucher, à terme, sur la reconquête de ces espaces par la renouée(27). Un suivi est donc nécessaire sur plusieurs années.

Compostage sur bâche des tiges

L'empilement des tiges coupées, fragmentées, en tas dense, sur une bâche posée sur le sol permet de recueillir de l'eau de percolation pour les suivis analytiques.

Par ailleurs, le brassage des tas et leur éventuelle humidification permettent d'obtenir une bonne putréfaction et la disparition des SA par métabolisation (ce que nous n'avons pas toujours réussi dans nos premiers essais ; voir Tableau 1).

Discussion, conclusion

Dans le contexte d'utilisation actuelle des terres et des espaces en France, ailleurs en Europe et aux États-Unis, la progression de la renouée du Japon apparaît comme dommageable pour les populations et pour l'environnement.

Cette progression n'a pas lieu dans les agrosystèmes mais concerne surtout les zones humides et les friches. Il dépend de l'opinion publique et des pouvoirs publics de rechercher et d'accepter des moyens et des stratégies efficaces et pragmatiques pour enrayer cette dynamique. Une telle démarche pourrait vraisemblablement intégrer avec profit une composante de lutte chimique telle qu'esquissée ici, applicable à des espaces à faible risque de transfert vers l'eau et mise en oeuvre par des équipes spécialisées.

Au-delà des résultats de cette étude et d'autres sur les techniques mécaniques(29), il semble que des progrès notables puissent être obtenus dans l'ajustage précis de méthodologies, menant à des pratiques de routine fiables.