Origine et évolution du terme biostimulant

Les biostimulants végétaux, en tant qu'innovation prometteuse et respectueuse de l'environnement, ont fait l'objet d'une attention considérable au cours des deux dernières décennies, notamment en raison de leur capacité à améliorer la floraison, la croissance des plantes, la nouaison, la productivité des cultures, l'efficacité de l'utilisation des nutriments (NUE) et la tolérance des cultures à un large éventail de facteurs de stress abiotiques.

Le concept de biostimulant est assez récent mais quelle a été son origine et son évolution jusqu'à aujourd'hui ?

Dans cet article, nous avons rassemblé les étapes les plus pertinentes de l'évolution du terme biostimulant depuis son origine jusqu'à la première définition officielle et formelle incluse dans le nouveau règlement de l'UE sur les produits fertilisants (règlement de l'UE 2019/1009) qui est entré en vigueur le 16 juillet 2022.

⦁ 1933 : le terme biostimulant est lié au concept de théorie du " stimulant biogénique " attribué au professeur V.P. Filatov. Filatov a proposé que les matériaux biologiques dérivés de divers organismes, y compris des plantes, qui ont été exposés à des facteurs de stress, pouvaient affecter les processus métaboliques et énergétiques chez les humains, les animaux et les plantes.

⦁ 1956 : Blagoveshchensky a approfondi ces idées en se référant spécifiquement à leur application pour les plantes, en considérant les stimulants biogènes comme des "acides organiques ayant des effets stimulants dus à leurs propriétés dibasiques qui peuvent renforcer l'activité enzymatique des plantes." Le concept de Filatov ne se limitait toutefois pas à ces seuls composés.

⦁ 1994 : La revue pionnière de Hervé fournit la première véritable approche conceptuelle des biostimulants. Herve suggère que le développement de nouveaux "produits bio-rationnels" devrait se faire sur la base d'une approche systémique fondée sur la synthèse chimique, la biochimie et la biotechnologie, appliquée aux contraintes physiologiques, agricoles et écologiques réelles des plantes. Il suggère que ces produits fonctionnent à de faibles doses, qu'ils soient écologiquement bénins et qu'ils présentent des avantages reproductibles dans la culture des plantes agricoles.

⦁ 1997 : la première définition du mot biostimulants apparaît dans un journal web dédié aux professionnels de l'entretien du gazon, appelé Ground Maintenance. Dans ce journal web, Zhang et Schmidt, du département des sciences environnementales des cultures et des sols de l'Institut polytechnique et de l'Université d'État de Virginie, ont défini les biostimulants comme des "matériaux qui, en quantités infimes, favorisent la croissance des plantes". En utilisant les mots "quantités infimes" pour décrire les biostimulants, les auteurs ont voulu distinguer les biostimulants des nutriments et des amendements du sol, qui favorisent également la croissance des plantes mais sont appliqués en plus grandes quantités. Les biostimulants mentionnés par cet article web étaient les acides humiques et les extraits d'algues. Des articles ultérieurs évalués par des pairs et rédigés par les mêmes auteurs sur des recherches identiques ou similaires n'ont pas nécessairement utilisé le terme biostimulant. Par exemple, un article décrivant l'utilisation d'acides humiques et d'extraits d'algues pour augmenter la tolérance à la sécheresse du gazon n'utilisait pas du tout le terme biostimulant. L'article se concentrait sur les activités de type hormonal de ces composés et le terme "produits contenant des hormones" était utilisé au lieu de biostimulants. Ce choix pourrait également s'expliquer par la réglementation en vigueur aux États-Unis, où l'Agence de protection de l'environnement ("EPA") exempte les "produits horticoles contenant des hormones" de l'enregistrement sous certaines conditions. Zhang et Schmidt ont expliqué l'action de biostimulation par des effets hormonaux et, en second lieu, par la protection contre le stress abiotique par des antioxydants. Le terme "exhausteurs métaboliques" a également été utilisé dans des articles ultérieurs.

⦁ 2007 : dans la littérature scientifique, le mot biostimulant a été défini pour la première fois par Kauffman et al. dans un article évalué par les pairs, avec des modifications : "les biostimulants sont des matières, autres que les engrais, qui favorisent la croissance des plantes lorsqu'elles sont appliquées en faibles quantités." Il convient de mentionner l'ajout des mots "autres que les engrais", qui correspond à la description de Zhang et Schmidt, mais qui n'était pas explicitement inclus dans leur définition originale. Kauffman et al. tentent de résumer ce que sont les biostimulants, en introduisant une classification : "Les biostimulants sont disponibles dans une variété de formulations et avec des ingrédients variables, mais sont généralement classés en trois grands groupes sur la base de leur source et de leur contenu. Ces groupes comprennent les substances humiques (SH), les produits contenant des hormones (HCP) et les produits contenant des acides aminés (AACP). Les HCP, comme les extraits d'algues, contiennent des quantités identifiables de substances actives pour la croissance des plantes, comme les auxines, les cytokinines ou leurs dérivés".

⦁ 2012 : la Commission européenne a confié une étude ad hoc sur les biostimulants végétaux afin d'évaluer les substances et matériaux concernés, qui a été publiée par du Jardin sous le titre : " La science des biostimulants végétaux - Une analyse bibliographique ". Sur la base de la littérature scientifique (250 articles scientifiques utilisant le terme "biostimulant" dans leurs titres et/ou résumés), la définition suivante a été proposée : "Les biostimulants végétaux sont des substances et des matériaux, à l'exception des nutriments et des pesticides, qui, lorsqu'ils sont appliqués aux plantes, aux graines ou aux substrats de culture dans des formulations spécifiques, ont la capacité de modifier les processus physiologiques des plantes d'une manière qui offre des avantages potentiels pour la croissance, le développement et/ou les réponses au stress". du Jardin a conclu que les PB sont des matériaux très hétérogènes, et a proposé dans son étude huit catégories de substances qui agissent comme biostimulants : substances humiques, matières organiques complexes (obtenues à partir de déchets agro-industriels et urbains, extraits de boues d'épuration, composts et fumier), éléments chimiques bénéfiques (Al, Co, Na, Se et Si), sels inorganiques dont le phosphite, les extraits d'algues (macroalgues brunes, rouges et vertes), la chitine et les dérivés du chitosane, les antitranspirants (kaolin et polyacrylamide), les acides aminés libres et les substances contenant de l'azote (peptides, polyamines et bétaïnes) ; mais ne comprenait pas de biostimulants microbiens.

⦁ 2015 : dans le cadre d'un numéro spécial sur les " Biostimulants en horticulture " réalisé par Colla et Rouphael, une nouvelle définition a été proposée par du Jardin, qui s'est appuyée sur des preuves scientifiques concernant le mode d'action, la nature et les types d'effets des PB sur les cultures agricoles et horticoles. Les PBs ont été définis par du Jardin comme suit : " Un biostimulant végétal est toute substance ou micro-organisme appliqué aux plantes dans le but d'améliorer l'efficacité nutritionnelle, la tolérance au stress abiotique et/ou les traits de qualité des cultures, indépendamment de sa teneur en nutriments ". Cette définition pourrait être complétée par "Par extension, les biostimulants végétaux désignent également les produits commerciaux contenant des mélanges de ces substances et/ou micro-organismes". La même année, dans un numéro spécial, Colla et Rouphael ont proposé 6 catégories non microbiennes et 3 catégories microbiennes de PB : (i) chitosan, (ii) acides humiques et fulviques, (iii) hydrolysats de protéines, (iv) phosphites, (v) extraits d'algues, (vi) silicium, (vii) champignons mycorhiziens à arbuscules (AMF), (viii) rhizobactéries favorisant la croissance des plantes (PGPR), et (ix) Trichoderma spp.

⦁ 2019 : le nouveau règlement de l'UE (UE) 2019/1009 dit règlement sur les produits fertilisants, reconnaît officiellement et fournit pour la première fois une définition officielle des biostimulants végétaux : " Un biostimulant végétal est un produit fertilisant de l'UE dont la fonction est de stimuler les processus de nutrition des plantes indépendamment de la teneur en nutriments du produit, dans le seul but d'améliorer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes de la plante ou de la rhizosphère végétale : i) efficacité d'utilisation des nutriments, ii) tolérance au stress abiotique, iii) traits de qualité ou iv) disponibilité des nutriments confinés dans le sol ou la rhizosphère ". Sur la base de cette définition, les PB sont spécifiés sur la base des allégations de fonctions agricoles et comprennent diverses substances naturelles bioactives : (i) des acides humiques et fulviques, (ii) des hydrolysats de protéines animales et végétales, (iii) des extraits de macroalgues et (iv) du silicium, ainsi que des micro-organismes bénéfiques : (i) des champignons mycorhiziens à arbuscules (AMF) et (ii) des bactéries fixatrices d'azote de souches appartenant aux genres Rhizobium, Azotobacter et Azospirillum.

Le terme et le concept de biostimulant ont été révisés et mis à jour plusieurs fois au cours des années, reflétant l'intérêt et les nombreuses études que la communauté scientifique a consacrés à cette nouvelle catégorie de produits. Le terme biostimulant est apparu initialement comme un descripteur polyvalent de toute substance ayant un effet bénéfique pour les plantes et qui n'entre pas dans la catégorie des engrais, des produits phytosanitaires et des amendements. En d'autres termes, les biostimulants ont donc été définis au moyen d'une logique négative qui exclut ce qu'ils ne sont pas. De cette façon, une ligne de démarcation a été tracée entre les biostimulants et d'autres catégories de substances largement appliquées aux cultures, comme les engrais et les produits phytosanitaires. Dans un deuxième temps, il a été mis en évidence que les actions positives attribuables aux biostimulants peuvent également être offertes par des bactéries et des champignons, élargissant ainsi les catégories de biostimulants pour inclure également les micro-organismes. Enfin, en 2019, le nouveau règlement européen 2019/1009, connu sous le nom de règlement sur les produits fertilisants, a pour la première fois reconnu officiellement les biostimulants végétaux. Dans ce nouveau règlement, les biostimulants apparaissent comme une catégorie à part entière avec des règles uniques qui permettent la commercialisation dans l'espace européen.