Du blé dur à paille longue pour moins de cadmium dans les grains ?

Le cadmium est un élément métallique présent à l’état de traces dans les sols agricoles. Son accumulation dans les plantes cultivées fait l’objet d’une surveillance croissante. L’Inra, en collaboration avec Arvalis, révèle l’impact potentiel de la hauteur de paille sur l’accumulation du cadmium dans les grains chez le blé dur.

L’Inra révèle l’impact potentiel de la hauteur de paille sur l’accumulation du cadmium dans les grains chez le blé dur. © Inra, Jean Yves Cornu
Mis à jour le 02/11/2017
Publié le 29/08/2017

Le cadmium : un élément sous surveillance dans la filière céréales

L’origine du cadmium (Cd) dans les sols est à la fois naturelle (altération des roches, émissions volcaniques) et anthropique (intrants et émissions industrielles). Les engrais minéraux (notamment phosphatés) et, dans une moindre mesure, les effluents d’élevage sont les principaux intrants de Cd dans les sols agricoles. L’homme absorbe cet élément essentiellement par la consommation de denrées alimentaires et notamment de produits céréaliers. Afin de réduire les risques d’exposition alimentaire, l’Europe envisage de réduire la concentration de Cd dans les produits agricoles récoltés. Pour le blé, le seuil de tolérance pourrait être réduit de moitié, passant de 0,2 à 0,1 µg/g de matière brute, ce qui exclurait de la consommation une part significative (>20%) du blé dur actuellement produit. Pour privilégier l’utilisation de variétés de blé dur peu accumulatrices de Cd, l’Inra et Arvalis ont évalué la différence inter-variétale d’accumulation de Cd de cette espèce et cherché à en comprendre les processus moteurs.

Huit variétés françaises de blé dur testées dans le dispositif expérimental

Le pouvoir d’accumulation du Cd a été suivi sur huit variétés de blé dur de printemps couramment utilisées en France et présentant une hauteur de paille contrastée. Elles ont été cultivées en hydroponie pour une bonne maîtrise de la biodisponibilité du Cd tout au long de la croissance des plantes. Le prélèvement et la répartition entre organes ont été évalués à maturité à partir des concentrations de Cd mesurées dans les racines, feuilles, tige, structure de l’épi (rachis, glumes et glumelles) et grains.

L’accumulation de cadmium dans les grains de blé dur sous l’influence de la répartition de biomasse entre organes aériens

Les chercheurs ont montré que la concentration en Cd du grain pouvait varier d’un facteur 2 à 3 suivant la variété. Ils ont par ailleurs constaté que ce n’est ni le prélèvement racinaire ni la séquestration du Cd dans les racines qui explique majoritairement la variabilité observée d’accumulation du Cd dans le grain, mais davantage sa répartition entre organes aériens.

Une démarche de modélisation a été initiée afin de tester si la biomasse des pailles était un paramètre susceptible de moduler l’allocation du Cd au grain. L’hypothèse sous-jacente est que les tissus végétatifs transpirant que l’on retrouve dans les pailles (les feuilles notamment) se comportent comme des « puits » de Cd en compétition avec les grains lors de leur remplissage. Par la transpiration, les feuilles mobilisent, en effet, une partie du flux xylémien contenant le Cd en provenance des racines.

Un modèle a été généré à partir de cette hypothèse faisant reposer la variabilité de la concentration en Cd du grain, notamment, sur la biomasse des pailles et des grains. Le modèle en question s’ajuste bien à la variabilité inter-cultivars d’accumulation de Cd observée et souligne que la biomasse des pailles a un effet négatif sur la concentration en Cd du grain. Cela revient à montrer que les variétés de blé dur qui allouent une forte proportion de leur biomasse aérienne aux pailles (donc potentiellement celles à paille haute) s’avèrent moins accumulatrices du Cd.

Ces résultats suggèrent que l’allocation de Cd aux grains se ferait en deux temps : un contrôle racinaire de l’exportation du Cd vers les organes aériens puis une répartition du Cd entre pailles et grains au prorata de leurs biomasses relatives.

Conséquences agronomiques d’une sélection variétale de blé à paille longue

La concentration en Cd dans les grains de blé dur peut varier d’un facteur 2 à 3 selon les variétés. La sélection tendant à réduire la hauteur des pailles pour une meilleure résistance à la verse pourrait, de ce fait, favoriser la contamination des grains par le Cd. L’utilisation de variétés de blé dur à paille longue en sols agricoles où la disponibilité de Cd est relativement élevée - du fait, par exemple, d’un substratum riche en Cd, d’un pH mal contrôlé (< 6.5) et/ou d’un faible taux de matière organique - pourrait aider à produire des grains en conformité avec une règlementation Européenne en passe de se durcir.

Cette expérimentation a été menée en hydroponie où la fourniture élevée d’eau et d’azote en phase de remplissage pourrait avoir inhibé la remobilisation du Cd des pailles vers le grain. Il est prévu de tester si cette relation entre longueur de paille et accumulation de Cd dans le grain se confirme au champ où les processus de réallocation de Cd ont probablement plus de poids.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Jean-Yves Cornu Unité mixte de recherche « Interaction Sol Plante Atmosphère », UMR1391 ISPA, INRA - Bordeaux Sciences Agro, 71 avenue Edouard Bourlaux, 33883 Villenave d’Ornon cedex
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Écologie des forêts, prairies et milieux aquatiques
Centre(s) associé(s) :
Nouvelle-Aquitaine-Bordeaux

Sources

  • Perrier F., Yan B., Candaudap F, Pokrovsky OS, Gourdain E, Meleard B, Bussière S, Coriou C, Robert T, Nguyen C, Cornu JY, (2016), Variability in grain cadmium concentration among durum wheat cultivars: impact of aboveground biomass partitioning. Plant Soil, 404, 307-320.

En savoir plus sur la réglementation

Depuis 2001, la teneur maximale en cadmium dans certaines denrées alimentaires à destination de l’alimentation humaine et animale est réglementée par la Communauté européenne (respectivement, règlements CE 1881/2006 et CE 87/2005). A l’heure actuelle, la valeur seuil est de 0,1 µg/g de matière brute pour les grains de céréales à l’exception du blé et du riz (seuil fixé à 0,2 µg/g). Suite à la publication en janvier 2009 d’un avis de l’Agence Européenne de Sécurité Sanitaire des Aliments (EFSA) sur le cadmium évoquant une possible surexposition de certaines populations (enfants, végétariens) et une forte contribution des céréales à l’exposition au cadmium du fait de leur forte consommation, ce seuil de 0,2 µg/g pour le blé fait débat. Un temps évoqué, l’abaissement du seuil règlementaire de cadmium pour le blé s’est mû, pour l’heure, en une simple recommandation (2014/193/UE) sur la réduction de la présence de cadmium dans les denrées alimentaires. Dans cette recommandation, il est stipulé que « les États membres devraient veiller à ce que les mesures existantes de réduction des teneurs en cadmium des denrées alimentaires, en particulier les céréales, les légumes et les pommes de terre, soient progressivement appliquées par les agriculteurs et les exploitants du secteur alimentaire ».