Le THz et l’Agronomie

La structure multicouche de feuilles de tournesol révélée par les ondes térahertz

Pour explorer la structure multicouche des feuilles, une nouvelle méthode d’analyse sans contact et non-invasive, basée sur la spectroscopie térahertz impulsionnelle a été mise au point. Cette technique innovante permet pour la première fois, l’observation en profondeur de la structure multicouche du limbe (le tournesol dans la présente étude). Alliée à des codes de calcul elle permet d’obtenir pour un génotype donné, le nombre de couches constituant le limbe de la feuille, ainsi que les épaisseurs et indices de réfraction et coefficients d’absorption respectifs, l’indice de réfraction et le coefficient d’absorption étant associés à la composition de la couche. Cette technique permet également de suivre au cours du temps la progression de ces paramètres, en particulier lorsque les plantes sont soumises à des variables environnementales contrôlées.

Feuilles de tournesol sondées en spectroscopie térahertz impulsionnelle.		Paramètres obtenus pour la structure à 8 couches d’une feuille de tournesol : épaisseurs, indices réel (n) et complexe (k)

Y. Abautret, D. Coquillat, M. Zerrad, et al. Terahertz probing of sunflower leaf multilayer organization. OPTICS EXPRESS 28, 35018-35037 (2020).
 

Monitoring de la réponse d’une plante au stress hydrique par imagerie et spectroscopie Terahertz

Les stress environnementaux (sécheresse, salinité et éventuellement basses températures) affectent la croissance et le rendement des plantes et le sud de la France figure parmi les zones du globe où apparait par exemple un risque de sécheresse accentuée avec des conséquences néfastes pour l’agriculture. La réponse des plantes aux stress est cellulaire et moléculaire; elles subissent par exemple une perte importante d’eau au niveau des cellules. Les méthodes actuelles pour étudier ces réponses présentes divers inconvénients, en particulier parce qu’elles sont destructives ou altèrent les organes des plantes. Le domaine de fréquence THz peut être utilisé pour un monitoring sans contact des stress, au niveau cellulaire et morphologique, et promet des résultats intéressants au niveau moléculaire.

Images visible (à gauche) et à 300 GHz (à droite)		Feuille de Figuier en Transmission à 0.65 THz

      Pour améliorer la tolérance des plantes aux stress environnementaux, des plantes transgéniques ont été produites à travers le monde. Cependant, les risques potentiels liés aux plantes transgéniques sont encore incertains. Pour détecter l’existence et les quantités de plantes transgéniques, des méthodes fiables et sensibles et éventuellement non-destructives sont vraiment nécessaires. Des études très récentes de spectroscopie THz, alliées à des techniques d’analyses chimiométriques (la plupart publiées en 2016) ont montré la discrimination de plantes transgéniques à partir de ces nouvelles techniques (graines, protéines, …). Par ailleurs ces nouvelles techniques devraient donner des informations sur des différences de compositions chimiques entre plantes transgénique ou conventionnelle.