Oligo-éléments

Oligo-éléments

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Chaque oligo-élément occupe une place spécifique dans le développement des cultures. Leur importance ne se mesure pas à la quantité absorbée par la culture (quelques dizaines ou centaines de grammes absorbés par hectare) mais il n'en reste pas moins vrai qu'ils sont indispensables à la bonne santé végétale, animale et humaine.
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Fiche FERTI-pratiques n°09 : les oligo-éléments essentiels     ▶ Télécharger

Les symptômes de carencecarenceDéfinition: Absence, présence insuffisante ou défaut d’assimilabilité d’un élément indispensable à la vie végétale. On distingue habituellement : carence vraie et carence conditionnée ou induite....
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Le fer - Fe
Le manganèse - Mn
Le cuivre – Cu
Le zinc – Zn
Le bore – B
Le molybdène – Mo
Les autres oligo-éléments,
cobalt, nickel, iode, sélénium

 

Le fer - Fe

Le rôle du fer dans les plantes

Il est absorbé par les racines sous forme d'ion ferreux Fe++. Bien qu'abondant dans le sol, l'absorption du fer par les racines est complexe car dans des conditions oxydantes ou de pHpHDéfinition: Notation qui rend compte de la concentration en ions H+ du milieu et désigne ainsi le caractère très acide (pH 4 à 5,5), acide (5,5 à 6,8), neutre (6,8 à 7,2) ou alcalin (supérieur à 7,2) d’un sol....
alcalin, le cation Fe++ disparait transformé en oxyde ferrique inassimilable.

Les fonctions du fer, composant essentiel de nombreuses enzymes, concernent la respiration, la synthèse de la chlorophyllechlorophylleDéfinition: La chlorophylle est le pigment photosynthétique le plus commun du règne végétal ; il est présent chez tous les végétaux aquatiques et terrestres. Ce pigment, situé dans les chloroplastes des cellules végétales, intervient dans la photosynthèse pour intercepter l'énergie lumineuse, première étape dans la conversion de cette énergie en énergie chimique....
et la photosynthèsephotosynthèseDéfinition: La photosynthèse végétale consiste à réduire le dioxyde de carbone de l'atmosphère par l'eau absorbée par les racines à l'aide de l'énergie solaire captée par les feuilles, en présence de sels minéraux, avec libération d'oxygène, afin de produire des glucides....
. Un rôle particulier du fer est associé à la fixation d'azote de l'air par la symbiose entre légumineuselégumineuseDéfinition: Famille de plantes dicotylédones dont le fruit est une gousse ( pois, haricots, luzerne, trèfle, soja…)....
s et Rhizobium. Le fer participe aux processus d'oxydoréduction en passant de Fe++ à Fe+++ avec libération d'un électron. On le trouve dans la ferrédoxine et d'autres enzymes comme les cytochromes et les peroxydases.

Les plantes ont développé différentes stratégies pour absorber la quantité qu'il leur faut dans les sols, cependant la carencecarenceDéfinition: Absence, présence insuffisante ou défaut d’assimilabilité d’un élément indispensable à la vie végétale. On distingue habituellement : carence vraie et carence conditionnée ou induite....
induite en sol calcaire et alcalin est fréquente et se caractérise par une forte chlorose (jaunissement allant jusqu'à la décoloration) sur les feuilles les plus jeunes. La biodisponibilitébiodisponibilitéDéfinition: Caractéristique d’une espèce chimique présente dans le sol lui conférant la possibilité d’être absorbée par une culture....
du fer diminue fortement en sols basiques par insolubilisationinsolubilisationDéfinition: Action de rendre insoluble. En agronomie, on l'utilise en particulier pour désigner le passage de phosphates de l'état dissous ou assimilable à l'état insoluble (forme tricalcique apatitique)....
. On remédie à la chlorose ferrique par apport au sol ou par pulvérisation sur les feuilles de spécialités à base de fer.

 

Le rôle du fer chez les animaux et chez les hommes

Le fer joue un rôle essentiel dans la formation de l'hémoglobine, de la myoglobine et de nombreuses enzymes liées à la respiration. C'est l'hémoglobine qui assure le transport de l'oxygène dans le sang et 70% du fer y est associé. La carencecarenceDéfinition: Absence, présence insuffisante ou défaut d’assimilabilité d’un élément indispensable à la vie végétale. On distingue habituellement : carence vraie et carence conditionnée ou induite....
en fer conduit à l'anémie.

 

Le manganèse - Mn

Le rôle du manganèse dans les plantes

Le manganèse est absorbé par les racines sous forme du cation Mn++. Comme le fer, il est assez abondant dans le sol, mais son absorption est difficile en conditions oxydantes ou de pHpHDéfinition: Notation qui rend compte de la concentration en ions H+ du milieu et désigne ainsi le caractère très acide (pH 4 à 5,5), acide (5,5 à 6,8), neutre (6,8 à 7,2) ou alcalin (supérieur à 7,2) d’un sol....
alcalin car il se transforme en oxyde insoluble.

Les fonctions du manganèse, composant essentiel de nombreuses enzymes, concernent la synthèse de protéines, particulièrement de la chlorophyllechlorophylleDéfinition: La chlorophylle est le pigment photosynthétique le plus commun du règne végétal ; il est présent chez tous les végétaux aquatiques et terrestres. Ce pigment, situé dans les chloroplastes des cellules végétales, intervient dans la photosynthèse pour intercepter l'énergie lumineuse, première étape dans la conversion de cette énergie en énergie chimique....
, et la photosynthèsephotosynthèseDéfinition: La photosynthèse végétale consiste à réduire le dioxyde de carbone de l'atmosphère par l'eau absorbée par les racines à l'aide de l'énergie solaire captée par les feuilles, en présence de sels minéraux, avec libération d'oxygène, afin de produire des glucides....
. Un rôle particulier du manganèse est associé à la dernière étape de la réduction du nitrate dans les feuilles.

Le manganèse est prélevé par les cultures en petites quantités : 400 – 500 g par hectare, de l'ordre de 1 kg pour les cultures exigeantes (betterave, pomme de terre). Les sols en contiennent suffisamment dans la plupart des cas mais une carencecarenceDéfinition: Absence, présence insuffisante ou défaut d’assimilabilité d’un élément indispensable à la vie végétale. On distingue habituellement : carence vraie et carence conditionnée ou induite....
induite est possible dans les sols alcalins ou récemment chaulés et dans les sols très aérés (conditions oxydantes) où le manganèse est insolubilisé. En cas de carencecarenceDéfinition: Absence, présence insuffisante ou défaut d’assimilabilité d’un élément indispensable à la vie végétale. On distingue habituellement : carence vraie et carence conditionnée ou induite....
, la nutrition foliaire apporte une réponse généralement adaptée.

 

Le cuivre – Cu

Le rôle du cuivre dans les plantes

Le cuivre est absorbé par les racines sous forme du cation Cu++. Il est assez abondant dans le sol, mais il est fortement lié/complexé à la matière organique.

Les fonctions du cuivre, composant essentiel de nombreuses enzymes, concernent la synthèse de protéines, particulièrement de la chlorophyllechlorophylleDéfinition: La chlorophylle est le pigment photosynthétique le plus commun du règne végétal ; il est présent chez tous les végétaux aquatiques et terrestres. Ce pigment, situé dans les chloroplastes des cellules végétales, intervient dans la photosynthèse pour intercepter l'énergie lumineuse, première étape dans la conversion de cette énergie en énergie chimique....
, et la photosynthèsephotosynthèseDéfinition: La photosynthèse végétale consiste à réduire le dioxyde de carbone de l'atmosphère par l'eau absorbée par les racines à l'aide de l'énergie solaire captée par les feuilles, en présence de sels minéraux, avec libération d'oxygène, afin de produire des glucides....
. La stérilité du pollen est un effet particulier de la carencecarenceDéfinition: Absence, présence insuffisante ou défaut d’assimilabilité d’un élément indispensable à la vie végétale. On distingue habituellement : carence vraie et carence conditionnée ou induite....
en cuivre. Elle affecte la fécondation et le remplissage des épis chez les céréales à paille, c'est la maladie des « bouts blancs », marquée par des épis vides et des repousses après récolte.

Les besoins des cultures se situent entre 25 et 150  g par hectare. Le traitement consiste à épandre au sol du sulfate de cuivre à titre préventif ou en traitement curatif à pulvériser sur les feuilles des spécialités à base de cuivre.

Sur des sols anciennement viticoles ayant reçu beaucoup de cuivre en traitement fongicide (bouillie bordelaise) on peut observer une toxicité du cuivre liée à un désordre nutritionnel qui affecte l'assimilation du fer. Cette toxicité se manifeste par une chlorose ferrique sur les feuilles.

 

Le rôle du cuivre chez les animaux et chez les hommes

Le cuivre est le composant de nombreuses métalloenzymes. Il intervient chez l'homme dans la qualité des cartilages, la minéralisationminéralisationDéfinition: Transformation de la matière organique qui conduit à la formation de sels minéraux où les éléments fertilisants deviennent solubles et accessibles aux plantes....
osseuse, la régulation de neurotransmetteurs, la fonction cardiaque, les mécanismes immunitaires et le métabolismemétabolismeDéfinition: Ensemble des réactions chimiques de transformation de matière et d'énergie, catalysées par des enzymes, qui s'accomplissent dans toutes les cellules d'un organisme vivant, animal ou végétal, et comprenant des réactions de synthèse (anabolisme) et des réactions de dégradation (catabolisme)....
du fer.

 

Le zinc – Zn

Les besoins de la plante

La plante absorbe le zinc sous forme du cation Zn++. Cet ion intervient dans la synthèse des protéines et de l'amidon et il a un rôle spécifique dans le métabolismemétabolismeDéfinition: Ensemble des réactions chimiques de transformation de matière et d'énergie, catalysées par des enzymes, qui s'accomplissent dans toutes les cellules d'un organisme vivant, animal ou végétal, et comprenant des réactions de synthèse (anabolisme) et des réactions de dégradation (catabolisme)....
de l'auxine, hormone responsable de l'élongation cellulaire. Le zinc protège aussi la plante des stress oxydants en conditions de forte lumière et de sécheresse.

 

Les besoins chez l'homme et l'animal

Le zinc intervient pareillement dans la synthèse des protéines et des acides nucléiques. Il protège les cellules des dommages liés aux radicaux oxydants. La déficience en zinc entraîne un déficit de réaction immunitaire et des troubles de la cicatrisation. La carencecarenceDéfinition: Absence, présence insuffisante ou défaut d’assimilabilité d’un élément indispensable à la vie végétale. On distingue habituellement : carence vraie et carence conditionnée ou induite....
affecte aussi la croissance chez les enfants.

 

Le bore – B

Les besoins de la plante

L'absorption racinaire prend principalement la forme borate BO3- - - associée à l'acide borique H3BO3. Le bore agit sur la multiplication cellulaire dans les méristèmes. Il intervient aussi dans le métabolismemétabolismeDéfinition: Ensemble des réactions chimiques de transformation de matière et d'énergie, catalysées par des enzymes, qui s'accomplissent dans toutes les cellules d'un organisme vivant, animal ou végétal, et comprenant des réactions de synthèse (anabolisme) et des réactions de dégradation (catabolisme)....
des sucres et leur translocation dans la plante. Il est indispensable pour la production d'un pollen fertile.
Peu mobile, il n'est pas aisément remobilisé à partir des feuilles vers les points de croissance. Les symptômes de carencecarenceDéfinition: Absence, présence insuffisante ou défaut d’assimilabilité d’un élément indispensable à la vie végétale. On distingue habituellement : carence vraie et carence conditionnée ou induite....
apparaissent sur les jeunes pousses, les boutons ou les cœurs de certains végétaux (betterave, tournesol, chou-fleur, navet,…). Le bore peut devenir toxique au-delà d'une concentration peu supérieure à celle jugée adéquate pour la plante. Les symptômes apparaissent par une nécrose qui commence par le bord extérieur des feuilles.

 

Les besoins chez l'homme et l'animal

Les fonctions du bore sont moins bien identifiées chez l'homme et l'animal. Il améliore le métabolismemétabolismeDéfinition: Ensemble des réactions chimiques de transformation de matière et d'énergie, catalysées par des enzymes, qui s'accomplissent dans toutes les cellules d'un organisme vivant, animal ou végétal, et comprenant des réactions de synthèse (anabolisme) et des réactions de dégradation (catabolisme)....
du calcium osseux en agissant sur le fonctionnement hormonal. Les besoins semblent avoir été moins étudiés que les seuils de toxicité qui sont assez proches.

Depuis 2010, l'acide borique et certains de ses dérivés sont classés comme reprotoxiques dans le règlement européen REACH. Au-delà d'un certain seuil, le bore peut altérer la fertilité chez l'homme et présenter un risque pendant la grossesse pour le fœtus (phrases de risque R60 et R61).

 

Le molybdène – Mo

Les besoins de la plante

La plante prélève l'anion molybdate MoO4- - dans le sol. Les besoins sont faibles de quelques grammes à dizaines de grammes mais les fonctions du molybdène sont très spécifiques. Il active l'enzyme nitrate réductase qui assure la réduction du nitrate dans les feuilles. Il est associé aussi au métabolismemétabolismeDéfinition: Ensemble des réactions chimiques de transformation de matière et d'énergie, catalysées par des enzymes, qui s'accomplissent dans toutes les cellules d'un organisme vivant, animal ou végétal, et comprenant des réactions de synthèse (anabolisme) et des réactions de dégradation (catabolisme)....
du fer et du phosphore. Enfin chez les bactéries du genre Rhizobium, il active la nitrogénase, une autre enzyme qui permet la fixation de l'azote de l'air N2 en ammonium NH4+. Ces bactéries vivent en symbiose dans des nodules sur les racines des légumineuselégumineuseDéfinition: Famille de plantes dicotylédones dont le fruit est une gousse ( pois, haricots, luzerne, trèfle, soja…)....
s, cultures sensibles à la carencecarenceDéfinition: Absence, présence insuffisante ou défaut d’assimilabilité d’un élément indispensable à la vie végétale. On distingue habituellement : carence vraie et carence conditionnée ou induite....
en Mo. L'absorption du molybdène contrairement aux autres oligo-éléments est favorisée en sols alcalins mais elle est limitée par la présence de sulfate SO4- -, anion de taille équivalente qui entre en compétition pour l'absorption racinaire. 

 

Les besoins chez l'homme et l'animal

Le molybdène est indispensable pour son rôle d'activation spécifique de quelques enzymes importantes dans le métabolismemétabolismeDéfinition: Ensemble des réactions chimiques de transformation de matière et d'énergie, catalysées par des enzymes, qui s'accomplissent dans toutes les cellules d'un organisme vivant, animal ou végétal, et comprenant des réactions de synthèse (anabolisme) et des réactions de dégradation (catabolisme)....
des protéines et des glucides mais les besoins sont faibles et les déficiences peu fréquentes et peu étudiées.

Chez les ruminants, la teneur en molybdène dans l'herbe ou les fourrages peut être à l'origine d'une toxicité marquée par des diarrhées et l'apparition d'une carencecarenceDéfinition: Absence, présence insuffisante ou défaut d’assimilabilité d’un élément indispensable à la vie végétale. On distingue habituellement : carence vraie et carence conditionnée ou induite....
induite en cuivre (effet d'antagonisme). Cette maladie ou molybdénose est soignée en rééquilibrant les deux éléments cuivre et molybdène dans la ration alimentaire.

 

Les autres oligo-éléments, cobalt, nickel, iode, sélénium

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Ces éléments sont présents à des concentrations très faibles dans les plantes (inférieur ou égal au mg/kg de matière sèche soit quelques grammes /ha). Ils peuvent cependant avoir des rôles très spécifiques et indispensables soit pour certaines espèces végétales (Co, Ni) soit pour la chaîne alimentaire et les animaux. Ils peuvent être toxiques au dessus de certains seuils. 
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Le raisonnement des apports en oligo-éléments     ▶ À lire aussi

Le cobalt – Co

Les besoins de la plante

La plupart des espèces végétales contiennent moins de 1mg de Co par kg de matière sèche. Le cobalt est absorbé sous forme du cation Co++. Il constitue le noyau métallique de la vitamine B12 (cobalamine d'une couleur rouge) indispensable au Rhizobium pour fixer l'azote de l'air (N2). C'est cette protéine qui donne sa couleur rosée aux nodules sur les racines de légumineuselégumineuseDéfinition: Famille de plantes dicotylédones dont le fruit est une gousse ( pois, haricots, luzerne, trèfle, soja…)....
s. Son importance pour les autres espèces végétales est encore discutée. Sa présence dans le végétal contribue à fournir l'élément aux animaux pour qui il est indispensable.

 

Les besoins chez l'homme et l'animal

Chez l'homme et l'animal, la vitamine B12 contenant un noyau de cobalt intervient dans la synthèse de l'ADN, des acides gras et dans le fonctionnement du système nerveux. Les sels de cobalt sont classés dangereux pour la santé à faible concentration.

 

Le nickel – Ni

Il est absorbé sous forme du cation Ni++ et le besoin est très faible (inférieur à 0,1 mg/kg de matière sèche). C'est pourquoi la déficience est très rarement observée. Le nickel catalyse l'enzyme de l'uréaseuréaseDéfinition: Enzyme qui catalyse la transformation de l'urée en dioxyde de carbone et ammoniac. Elle est présente chez de nombreuses bactéries, levures et chez certaines plantes.On la trouve en abondance dans les sols avec une plus forte activité dans la rhizosphère....
qui permet l'hydrolyse de l'urée en ammoniac dans les végétaux. L'activation de cette enzyme évite l'accumulation d'urée qui peut se produire avec un risque de toxicité dans les feuilles. Le nickel est aussi classé dans les métaux lourds qui sont surveillés pour éviter leur accumulation dans les sols.

Le nickel présent dans les végétaux est utilisé par l'homme et l'animal pour couvrir leurs besoins liés au rôle de cet élément dans le métabolismemétabolismeDéfinition: Ensemble des réactions chimiques de transformation de matière et d'énergie, catalysées par des enzymes, qui s'accomplissent dans toutes les cellules d'un organisme vivant, animal ou végétal, et comprenant des réactions de synthèse (anabolisme) et des réactions de dégradation (catabolisme)....
du fer et des glucides. L'excès de nickel est toxique et présente un risque de bioaccumulation au niveau du rein.

 

L'iode – I

On n'a pas trouvé de fonction de l'iode, absorbé par les plantes en très petites quantités (entre 0,1 et 1 mg/kg de matière sèche). La teneur en iodure I- dans les sols est très faible et le risque de toxicité semble inexistant pour les plantes.

C'est un oligo-élément tout à fait essentiel pour les animaux et les hommes car c'est un constituant des hormones thyroïdiennes. 70 à 80% de l'iode corporel est localisé dans la glande thyroïde. Ces hormones régulent de très nombreuses fonctions : synthèse des protéines, reproduction, système immunitaire… La carencecarenceDéfinition: Absence, présence insuffisante ou défaut d’assimilabilité d’un élément indispensable à la vie végétale. On distingue habituellement : carence vraie et carence conditionnée ou induite....
en iode provoque le goitre, hypertrophie de la glande thyroïde. Un seuil de carencecarenceDéfinition: Absence, présence insuffisante ou défaut d’assimilabilité d’un élément indispensable à la vie végétale. On distingue habituellement : carence vraie et carence conditionnée ou induite....
est défini et des apports préventifs de iodure peuvent être réalisés pour les animaux (blocs à lécher iodés) ou pour les hommes (sel de table iodé).

 

Le sélénium - Se

Il n'a apparemment pas d'utilité pour les plantes mais est reconnu comme un oligo-élément essentiel pour l'animal et l'homme. Il est absorbé par les racines sous forme de l'anion séléniate SeO4- -. La teneur en séléniate dans les sols est très faible et le risque de toxicité semble inexistant pour les plantes.

Le sélénium ressemble au soufre auquel il peut se substituer. Le sélénium est ainsi métabolisé par les plantes en très petite quantité et il remplace le soufre pour former les acides aminés sélénométhionine et sélénocystéine, conduisant à la formation de sélénoprotéines. Ces protéines agissent en synergie avec la vitamine E chez les animaux pour éliminer les composés oxydants et protéger les membranes cellulaires. Les sélénoprotéines jouent un rôle sur le développement musculaire, la reproduction et l'immunité.

Sans apport complémentaire, les carencecarenceDéfinition: Absence, présence insuffisante ou défaut d’assimilabilité d’un élément indispensable à la vie végétale. On distingue habituellement : carence vraie et carence conditionnée ou induite....
s en sélénium sont assez fréquentes en France chez les ruminants (F. Meschy 2010, INRA). L'ajout de sélénium en complément minéral dans l'alimentation ou son administration sous contrôle vétérinaire sont couramment pratiqués. Une autre voie est possible par l'ajout de sélénium à la fertilisation minérale pour améliorer la teneur en sélénium dans la ration de base des ruminants.

Le risque de toxicité lié à des sols alcalins riches en sélénium soluble a été décrit dans quelques régions du monde mais cette situation est improbable en France où la biodisponibilitébiodisponibilitéDéfinition: Caractéristique d’une espèce chimique présente dans le sol lui conférant la possibilité d’être absorbée par une culture....
du sélénium dans les sols est faible et les fourrages sont très majoritairement carencés en sélénium (F. Meschy 2010, INRA).