De l’enjeu de l’eau en notre siècle de changement climatique à l’anticipation des cultures de 2050 : l’exemplarité du guayule !

Invité il y a peu à Clermont-Ferrand aux « Rencontres techniques de l’eau » » coorganisées par Limagrain et France Water Team, j’ai retrouvé en Limagne un thème – l’enjeu de plus en plus crucial de l’eau pour nos territoires – que j’évoquais en juillet 2020¹ en tirant une sonnette d’alarme quant à la nécessité d’anticiper dès que possible un renouvellement significatif de la génétique des blés tendres de l’Union européenne face au changement climatique.

Si je peux comprendre que les semenciers privés contraints par la pression concurrentielle répondent à cette problématique en accumulant essentiellement de petits progrès de tolérances aux stress abiotiques, j’ai été frustré et déçu des esquisses émises à cette réunion par l’INRAE dont j’attendais profondeur de vue et propositions de solutions. Nous étions là très loin du pragmatisme d’un André Cauderon (1922-2009)² qui introduisit en Basse-Auvergne au sortir du deuxième conflit mondial le maïs hybride, le tournesol hybride, et stimula le progrès génétique du blé, de l’orge et du colza en France, puis créa de manière visionnaire le Bureau des ressources génétiques.

S’il convient de regrouper plus de données territoriales pour mieux analyser les impacts du changement climatique sur les productions agricoles avec des outils comme le RMT Clima³ qui nous a été présenté, l’expérience montre que les propositions envisagées de reconceptions des systèmes de culture et d’élevage aboutiront le plus souvent à des pertes massives de productivité, donc de revenus pour les agriculteurs, et ne pourront performer à l’horizon 2050 – autrement dit demain en temps agraire. Elles m’ont fait penser aux réductions de charges souvent prônées comme une panacée par des financiers incapables d’imaginer des solutions plus habiles, génératrices de nouveaux marchés et de revenus. Cette rhétorique superficielle d’une écologie qui s’annonce « positive »⁴ en réponse mécanique aux vœux de consommateurs de plus en plus instrumentalisés par les influenceurs des réseaux sociaux, éloignée des attentes des exploitants n’incitera pas les nouvelles générations à succéder à leurs parents agriculteurs au risque de menacer notre souveraineté alimentaire. Par contre, on peut craindre sans grand risque de se tromper – l’exemple de la lavande, plante valorisant pourtant des sols à faible capacité hydrique, en est une démonstration récente⁵, qu’elle conduise à la promulgation de nouvelles normes européennes de plus en plus restrictives, pour ne pas dire absurdes.

En lieu et place de ce discours lénifiant, avec beaucoup d’autres participants à cette journée, j’aurais apprécié prêter attention à des propositions concrètes de nouvelles gestions des sols, de méthodes de meilleure valorisation de l’eau, d’adaptation des cultures actuelles utilisant tous les outils d’amélioration génétique et agronomique disponibles et même de remplacement d’espèces car à l’échelle de nos courtes vies humaines, le réchauffement climatique et la raréfaction de l’eau progressent inéluctablement. Toutefois, comme l’a montré en réunion le professeur Pierre Blanc de l’Université de Bordeaux, même s’il évolue, l’environnement de l’Auvergne, et plus globalement celui de l’Hexagone, est loin d’être aussi sec que ceux des zones arides d’Afrique du Nord, du Proche- et du Moyen-Orient, que certaines régions d’Inde, de Chine, d’Australie, du Soudan, de Bolivie ou du Mexique.

Dans ces conditions, je suis étonné qu’un inventaire des cultures qui sont traditionnellement conduites dans ces zones ingrates ne soit pas établi par l’INRAE afin de tester certaines de ces espèces dans nos régions et d’étudier si demain nous pourrions les y adapter. Heureusement, certains autres chercheurs ont ponctuellement effectué une telle démarche souvent en relation avec des industriels. Tel est le cas du CIRAD qui depuis plusieurs années⁶ s’intéresse aux alentours de Montpellier au guayule (Parthenium⁷ argentatum A. Gray, 1859), une plante à caoutchouc, qu’il adapte au climat méditerranéen.

Pour celles et ceux qui n’en ont jamais entendu parler, le guayule⁸ est un petit arbuste dioïque de 30-150 cm⁹ de la famille des Astéracées (Composées) natif du désert calcaire de Chihuahan du nord du Mexique et du sud du Texas aux USA, situé entre 600 et 2100 m (2n = 36, 54, 72, 108 et beaucoup d’aneuploïdes¹⁰) où la pluviométrie annuelle atteint entre 250-380 mm. Au Mexique on l’appelle aussi : hule ou régionalement afinador (Zacatecas) ; Yerba del hule (région de Pasaje, Durango); Jehuite ou Jihuite (Zacatecas, Durango.).

Guayule, Parthenium argentatum, au centre et espèces apparentées P. tomentosum et P. incanum cultivés dans l’Arizona – source : Greag Leake, USDA-ARS.

Son système racinaire peut descendre à 3 m de profondeur, tout en disposant de racines latérales dans les 15 premiers cm du sol¹¹ profiter de la moindre pluie. Il possède aussi des pousses secondaires (retoños en mexicain) qui l’aident à lutter contre l’érosion¹².
Les feuilles lancéolées à divisées peuvent atteindre 10 cm de long pour un tiers de largeur : leurs tailles et leurs formes varient selon les accessions. La présence de trichomes en forme de T sur la surface des feuilles leur confère la couleur gris argenté caractéristique de l’espèce.

Feuilles de différentes accessions de guayule – source : Greag Leake, USDA-ARS.

La tige principale se termine par la formation de la première inflorescence, puis, avec la croissance de la plante, de nouveaux boutons apparaissent sur les nouvelles branches. L’espèce fleurit dans sa zone d’origine en avril-juin. Les fleurs apparaissent en têtes de 5 fleurs tubulées fertiles, avec 2 disques floraux stériles. La pollinisation se fait par le vent et les insectes.
La présence de latex est surtout localisée dans les parenchymes corticaux des tiges et des racines¹³.

Voici au moins 3500 ans¹⁴, les populations natives d’Amérique centrale savaient que le guayule contenait un élastomère. Plus tard, les Aztèques, par exemple, utilisaient dans un jeu collectif à vocation cérémoniale, dit « ullamaliztli », des balles de caoutchouc de 3,5 à 4,0 kg fabriquées après mastication de l’écorce de guayule.

Scène du jeu ullamaliztli pratiqué par les Aztèques d’après un codex – source : Revue Arquelogia.

Aujourd’hui, après sélection¹⁵, le guayule partiellement domestiqué peut être récolté après deux ans de plantation en le coupant à 10 cm au-dessus du sol, puis ses repousses peuvent être valorisées annuellement pendant 5 ans : contrairement à l’hévéa qui nécessite d’être « saigné » manuellement, d’où un coût élevé de main d’œuvre, le guayule se récolte mécaniquement en exploitation industrielle. On broie ensuite la plante pour extraire le latex¹⁶.

_{Plant de guayule fleuri – source : https://blog.growingwithscience.com/tag/guayule/ ; parcelle de guayule en Languedoc Roussilon – source : CIRAD-SergePalu}

Désormais, le guayule peut être valorisé au travers de plusieurs débouchés :
– extraction par broyage du latex pour la production et la commercialisation de caoutchouc hypoallergénique¹⁷ ;
– production de résines¹⁸ ;
– extraction de molécules pour la pharmacie¹⁹ ;
– production de biomasse-combustible ou de biomatériaux à partir de la bagasse²⁰.
Les agriculteurs-producteurs en tirent un revenu très acceptable, comparable à celui de la culture d’endive²¹.

D’après le CIRAD²², « au début il faut bien sûr bien arroser pour qu’elle puisse s’enraciner mais après nous n’intervenons quasiment plus. C’est une plante vivace qui résiste à des sécheresses extrêmes. Nous avons atteint les 46 degrés cet été et elle n’a pas bougé alors que nous n’avons même pas irrigué le champ. Et plus on la met en situation de stress hydrique, plus elle produit de latex. Elle n’a aucun parasite et nous n’avons pas besoin d’utiliser de traitement. Si toutes les plantes poussaient de cette façon-là, ce serait le paradis ! » … « C’est une plante sensible au froid (elle ne tolère pas de températures inférieures à −10 °C) et à l’humidité (les précipitations annuelles ne doivent pas dépasser 800 mm) car elle ne supporte pas l’asphyxie racinaire ». Par suite, « elle est adaptée au climat méditerranéen et l’on peut donc envisager de la cultiver dans le sud de l’Europe et dans le nord de l’Afrique ».

Je n’irai pas jusqu’à prétendre que d’ici quelques années le guayule sera cultivé partout en France mais je trouve particulièrement inspirante la démarche d’avoir repéré une espèce native d’une zone aride de l’Amérique centrale à des latitudes beaucoup plus basses que celles du Midi de la France et de l’adapter actuellement à la zone méditerranéenne en notre période de changement climatique d’autant qu’elle intéresse déjà plusieurs marchés significatifs. Cette stratégie, issue d’un travail classique d’intelligence économique, anticipe les modifications projetées de notre environnement d’ici 2050 et offre aux agriculteurs du sud de notre pays une réelle alternative aux cultures et aux façons culturales qu’ils pratiquent actuellement : moindre consommation d’eau et d’intrants (donc amélioration des marges), tolérance à la sécheresse et à des pics de chaleur, contribution environnementale.

En Limagne et ailleurs, cette méthode d’étude, suivie d’expérimentation dans nos régions de cultures issues de zone semi-arides à arides mériterait certainement d’être abordée dès aujourd’hui de manière pragmatique avant que nos paysages soient plus impactés par le manque d’eau et les coups de chaleur.

Alain Bonjean,
Orcines, le 1^er octobre 2021.

Mots-clefs : changement climatique, eau, manque d’eau, André Cauderon, Mexique, USA, URSS, guayule, Parthenium argentatum, latex, caoutchouc, résines, chimie verte, pharmacie, biomatériaux, biomasse, biocarburant, diversification, adaptation au changement, CIRAD

1 – https://leschroniquesduvegetal.wordpress.com/2020/07/22/alarme-lavenir-des-bles-tendres-de-lunion-europeenne-face-au-changement-climatique-passe-par-un-renouvellement-significatif-de-leur-genetique/

2 – https://www.academie-sciences.fr/archivage_site/academie/membre/hommage_Cauderon.pdf ; https://www.academie-agriculture.fr/actualites/academie/seance/academie/hommage-andre-cauderon

3 – https://www.gis-relance-agronomique.fr/GIS-UMT-RMT/Les-RMT/CLIMA

4 – Celles et ceux pratiquant une « autre » écologie apprécieront cette formule…

5 – Dans le cadre de son nouveau Pacte vert, Bruxelles souhaite revoir la réglementation sur certaines molécules présentes naturellement dans les huiles essentielles, ce qui fait craindre aux producteurs de lavande des restrictions sur la culture de lavande, pourtant plusieurs fois millénaire, ou de nouvelles lourdeurs administratives.
Cf. https://france3-regions.francetvinfo.fr/auvergne-rhone-alpes/drome/drome-l-europe-va-t-elle-tuer-la-lavande-le-thym-et-le-romarin-2194015.html ; https://www.lefigaro.fr/conjoncture/une-reglementation-europeenne-en-discussion-inquiete-les-producteurs-de-lavande-20210730 ; https://www.lepoint.fr/economie/la-filiere-de-la-lavande-francaise-ebranlee-par-la-reglementation-europeenne-26-08-2021-2440336_28.php

6 – Jean-Baptiste Serier (1979). Le guayule Parthenium argentatum : Son intérêt économique, sa culture ; l’extraction et les propriétés de son caoutchouc (IRCA-23/79). Paris : GERDAT-IRCA, 28 p. ; https://umr-agap.cirad.fr/toutes-les-actualites/le-guayule-une-plante-a-caoutchouc-en-cours-d-adaptation-au-climat-mediterraneen

7 – Le genre Parthenium qui appartient à la sous-tribu des Ambrosiinacées comprend 17 espèces.
Cf. R.C. Rollins (1950) The guayule rubber plant and its relatives. Contrib. US Nat. Herb. 171, 3–72

8 – http://www.efloras.org/florataxon.aspx?flora_id=1&taxon_id=200024339 ; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?mode=Info&id=35935 ; B.L. Hammond, L. G. Polhamus (1965). Research on guayule (Parthenium argentatum) 1942–1959, Technical bulletin, vol 1327. USDA, Washington, DC ; R.W. Downes (1986) Guayule physiology, genetics and adaptation. In: Stewart GA, Lucas SM (eds) Potential production of natural rubber from guayule (Parthenium argentatum) in Australia. Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, Australia, 13–26 ; R. Goss (1991). The morphology, anatomy, and ultrastructure of guayule. In: Whitworth JW, Whitehead EE (eds) Guayule natural rubber. Office of Arid Lands Studies, University of Arizona, Tucson, 33–45 ; Hussein Abdel-Haleem, Zinan Luo, and Dennis Ray (2019).Genetic Improvement of Guayule (Parthenium argentatum A. Gray): An Alternative Rubber Crop. In : J. M. Al-Khayri et al. (eds.), Advances in Plant Breeding Strategies: Industrial and Food Crops, chap. 6, 161-178, https://doi.org/10.1007/978-3-030-23265-8_6 ; http://www.conabio.gob.mx/conocimiento/info_especies/arboles/doctos/8-aster2m.pdf

9 – Parfois un peu plus en culture irriguée. A noter aussi qu’il est devenu féral en Andalousie.

10 – G. Ledyard Fr., Masuo Kodani (1944). Chromosomal variation in guayule and mariola. Journal of Heredity 35, 6, 163-172 ; C. Zeven and P.M. Zhukovsky, (1982). Dictionary of cultivated plants and their regions of diversity, 2^nd ed. PUDOC, Wageningen, p. 188.

11 – C.H. Muller (1946). Root development and ecological relations of guayule. USDA Tech Bull 923,114.

12 – B.L. Hammond, L. G. Polhamus (1965). Research on guayule (Parthenium argentatum) 1942–1959, Technical bulletin, vol 1327. USDA, Washington, DC 

13 – O.F. Curtis Jr. (1947). Distribution of rubber and resins in guayule. Plant Physiology 22, 4, 333-359.

14 – https://arqueologiamexicana.mx/mexico-antiguo/pelotas-de-hule-mesoamericanas ; Ted J. J. Leyenaar (1992). « Ulama », the Survival of the Mesoamerican Ballgame Ullamaliztli. Kiva 58, 2, 115-153 ; Manuel Aguilard-Moreno (2014). Ulama : pasado, presentey futuro dela juego de pelota mesocamericano. An. Antrop. 49, I, 73-112 ; https://arqueologiamexicana.mx/mexico-antiguo/ulama-el-juego-de-pelota-prehispanico-que-sobrevivio-hasta-nuestros-dias ; https://www.inah.gob.mx/boletines/5001-descubren-restos-de-la-principal-cancha-de-juego-de-pelota-de-tenochtitlan ; https://arqueologiamexicana.mx/mexico-antiguo/el-juego-de-pelota-en-jalisco ; https://arqueologiamexicana.mx/mexico-antiguo/un-juego-de-pelota-en-teotihuacan

15 – Pour celles et ceux qui veulent en savoir un peu plus sur la sélection et la production de cette espèce qui s’est déroulée historiquement au XXe siècle en URSS (en 1931, N.I. Vavilov a collecté du guayule dans le Yucatan au Mexique) et aux USA avant d’être envisagée en Europe, lire :
– Francis Ernest Lloyd (1911). Guayule (Parthenium argentatum Gray), a rubber-plant of the Chichihuan desert. Carnegie Institution of Washington, 288 p.

– Anonym (1934). Rubber-Growing Research in the U.S.S.R. Nature 133, 539-540, https://doi.org/10.1038/133539a0
– National Research Council (1977). Guayule: An Alternative Source of Natural Rubber. Washington, DC: The National Academies Press, 94 p. https://doi.org/10.17226/19928

– Dominic Michelin (2013). Le guayule, plante historique du futur ? Traduire 229, 49-66, –

– R. Mutepe et al. (2013). The establishment of a micropropagation procedure for guayule (Parthenium argentatum) vegetative cultivation. University of the Western Cape – ARC-LNR, 1 p.
– Daniel C. Ilut et al. (2017). A century of guayule: Comprehensive Genetic Characterization of the Guayule (Parthenium argentatum A. Gray) USDA Germplasm Collection. bioRxiv, https://doi.org/10.1101/147256
– Francisco M. Jara, Katrina Cornish and Manuel Carmona (2019). Potential Applications of Guayulins to Improve Feasibility of Guayule Cultivation. Agronomy 9, 804, doi:10.3390/agronomy9120804

– W.G. McGinnies, E.F. Haase (2021). Guayule: A Rubber-Producing Shrub for Arid and Semiarid Regions. The University of Arizona, 275 p., http://hdl.handle.net/10150/239313

– https://doi.org/10.4000/traduire.590
– https://sbar.arizona.edu/sites/default/files/guayule_history_fact_sheet_final.pdf

– https://agritrop.cirad.fr/595424/1/ID595424.pdf

16 – M. Dorget, S. Palu et D. Pioch (201). Latex et caoutchouc de Guayule. CCTM-CIRAD, 2 p. ; https://agritrop.cirad.fr/426830/ ; https://www.amicaledesanciensducirad.fr/images/pdf/confAdacGuayule.pdf

17 – https://rangelandsgateway.org/dlio/18006 ; https://cornishlab.cfaes.ohio-state.edu/sites/hcs-cornishlab/files/imce/Similarities%20and%20differences%20in%20rubber%20biochemistry%20among%20plant%20species.pdf ; Paul Moga (2016). Patagonia lance la première combinaison de surf sans Néoprène. Les Echos du 27 juin 2016 ; Frédéric Jouvet (2021). Sarthe. Cette société veut développer la production de latex naturel en France. Actu Le Mans du 17 août 2021.

18 – Mostafa Dehghanizadeh, Catherine E. Brewer (2020). Guayule Resin: Chemistry, Extraction, and Applications.ASABE 2001143, https://doi.org/10.13031/aim.202001143 ; Hector Belmares, Laura L. Jimenez, Martha Ortega (1980). New Rubber Peptizers and Coatings Derived from Guayule Resin (Parthenium argentatum Gray). Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev. 1980, 19, 1, 107–111, https://doi.org/10.1021/i360073a025 ; Amandine Rousset et al. (2021). Guayule (Parthenium argentatum A. Gray), a Renewable Resource for Natural Polyisoprene and Resin: Composition, Processes and Applications. Molecules 26, 664 https://doi.org/10.3390/molecules26030664

19 – https://www.drugs.com/npp/guayule.html ; https://second.wiki/wiki/luis_posadas_fernc3a1ndez

20 – David N. Richardson, Steven M. Lusher (2013). The Guayule Plant a Renewable Domestic Source of Binder Materials for Flexible Pavement Mixtures. Highway IDEA Program, Missouri University of Science and Technology, 41 p. ; CIRAD (2014). Une étape vers la bioraffinerie du guayule : l’analyse rapide des teneurs en caoutchouc et en résines par spectroscopie, CIRAD mars 2014 ; https://www.fpl.fs.fed.us/documnts/pdf2000/nakay00a.pdf ; https://www.natureworldnews.com/articles/44715/20201119/biochar-created-agricultural-waste-adsorbs-wastewater-contaminants.htm

21 – Jan van Beilen, Yves Poirier, Hans Mooibroek (2009). EU-PEARLS. https://edepot.wur.nl/50720

22 – Ibid ; https://france3-regions.francetvinfo.fr/occitanie/plante-productrice-latex-occitanie-1748915.html