Étude des effets de la salinité sur la croissance, la synthèse des métabolites secondaires et la composition minérale chez Peganum harmala L.

Abstract

Cette thèse a été consacrée à l’étude de Peganum harmala L., une plante à large portée géographique. Elle est très riche en alcaloïdes et largement connue en phytothérapie populaire à l’échelle mondiale. La plante connaît un intérêt grandissant, répondant à divers besoins humains. Ces applications potentielles incluent l'alimentation humaine et animale, le développement de traitements médicaux, ainsi que l'exploitation de sa capacité d'adaptation aux sols salins, un atout précieux face à la salinisation croissante des terres agricoles. Ce travail vise à étudier les effets de la salinité sur le comportement physiologique et biochimique de P. harmala L., afin d'évaluer son potentiel d'exploitation en milieu salin. Notre recherche, structurée en cinq phases, a débuté par la collecte d'échantillons de sol et de plantes sur quatre sites géographiques, permettant l'extraction des alcaloïdes et l'identification des minéraux. Nous avons ensuite évalué la qualité de ces alcaloïdes dans les sols salins et non salins, en examinant leurs effets antibiotiques et allélopathiques. L'étude s'est poursuivie avec des essais comparatifs de germination, tant in vitro qu'en semis direct, utilisant différentes concentrations de chlorure de sodium. Enfin, nous avons examiné le comportement physiologique et les paramètres de croissance du Harmel sous diverses conditions salines. Cette approche méthodique nous a permis d'évaluer de manière approfondie l'adaptation de P. harmala L. aux environnements salins et son potentiel d'utilisation dans ces conditions, offrant ainsi une perspective complète sur les capacités de cette espèce face au stress salin. Les résultats de notre étude ont révélé que P. harmala L. est une plante halophyte tolérante au sel. Sa croissance et sa capacité à produire des alcaloïdes ne sont pas affectées négativement par l'excès de chlore et de sodium dans le sol. Au contraire, la production d'alcaloïdes augmente dans un environnement riche en chlorure de sodium, particulièrement lorsque le milieu présente une teneur élevée en calcium. La qualité des alcaloïdes reste constante malgré des niveaux élevés de chlorure de sodium. Les effets biologiques des extraits de Harmel provenant de sols salins sont souvent égaux, voire supérieurs, à ceux des sols non salins. Par exemple, chez les espèces fongiques, nous avons observé une zone d'inhibition de 6,37 mm pour Alternaria sp dans un site non salin, contre 12,37 mm dans un site salin. Pour les espèces bactériennes, Salmonella typhi a montré une zone d'inhibition de 5,03 mm dans le site non salin, contre 10,14 mm dans le site salin. L'extrait de feuille de Harmel s'est révélé être un bioherbicide efficace, particulièrement sur les dicotylédones, même lorsqu'il provient de sols salins. La faculté germinative des graines varie selon leur origine géographique : 46,5% pour la région de Djelfa contre 70% pour celle de Laghouat. La salinité affecte négativement le délai et le taux de germination. Le taux de germination diminue progressivement avec l’augmentation de la concentration en NaCl. La germination est importante pour les concentrations de chlorure de sodium oscillant entre 0 et 1 g/l, elle atteignant un niveau très faible (5%) à 5 g/l et devenant nul au-delà de 8 g/l. La croissance de cette espèce n'est possible qu'à des concentrations de NaCl inférieures à 3 g/l. En conclusion, cette étude fournit des critères importants pour la sélection de terrains ou d'eaux d'irrigation dans le cadre de programmes de mise en valeur des zones arides et semi-arides. En introduisant P. harmala L. comme une culture potentiellement adaptée aux conditions de salinité croissante qui menacent les terres agricoles.

This thesis was dedicated to the study of Peganum harmala L., a plant with a wide geographical range. It is very rich in alkaloids and widely known in popular phytotherapy on a global scale. The plant is experiencing growing interest, responding to various human needs. These potential applications include human and animal nutrition, the development of medical treatments, as well as the exploitation of its ability to adapt to saline soils, a valuable asset in the face of increasing salinization of agricultural lands. This work aims to study the effects of salinity on the physiological and biochemical behavior of P. harmala L., in order to evaluate its potential for exploitation in saline environments. Our research, structured in five phases, began with the collection of soil and plant samples from four geographical sites, allowing for the extraction of alkaloids and identification of minerals. We then assessed the quality of these alkaloids in saline and non-saline soils, examining their antibiotic and allelopathic effects. The study continued with comparative germination trials, both in vitro and through direct seeding, using various concentrations of sodium chloride. Finally, we examined the physiological behavior and growth parameters of Harmel under different saline conditions. This methodical approach allowed us to comprehensively assess the adaptation of P. harmala L. to saline environments and its potential for use under these conditions, thus providing a complete perspective on the capabilities of this species in the face of salt stress. Our study results revealed that P. harmala L. is a salt-tolerant halophyte. Its growth and ability to produce alkaloids are not affected by excess chlorine and sodium in the soil. On the contrary, alkaloid production increases in an environment rich in sodium chloride, particularly when the medium has a high calcium content. The quality of the alkaloids remains constant despite high levels of sodium chloride. The biological effects of Harmel extracts from saline soils are often equal to or greater than those from non-saline soils. For example, in fungal species, we observed an inhibition zone of 6.37 mm for Alternaria sp in a non-saline site, compared to 12.37 mm in a saline site. For bacterial species, Salmonella typhi showed an inhibition zone of 5.03 mm in the non-saline site, versus 10.14 mm in the saline site. Harmel leaf extract proved to be an effective bioherbicide, particularly on dicotyledons, even when sourced from saline soils. The germination capacity of seeds varies according to their geographical origin: 46.5% for the Djelfa region compared to 70% for the Laghouat region. Salinity negatively affects both germination time and rate. The rate of germination decreased progressively with increasing NaCl concentration. The germination is important for concentration of sodium chloride wobbling between 0 and 1 g/l, her reaching a very low level (5 %) in 5 g/l and becoming no beyond 8 g/l. The growth of this species is only possible at NaCl concentrations below 3 g/l. In conclusion, this study provides important criteria for selecting land or irrigation water in programs aimed at developing arid and semi-arid zones. By introducing P. harmala L. as a potentially suitable crop for the increasing salinity conditions that threaten agricultural lands.