ETUDE BIOLOGIQUE ET
PHYSIOLOGIQUE
DU POURGHERE, Jatropha curcas L. (Euphorbiaceae)
par Makido OUEDRAOGO
Nous avons identifié 31 sites de Jatropha curcas dans la province du Kadiogo et la prospection partielle a rassemblé 699 échantillons de graines provenant des provinces suivantes : Kadiogo (87,5%), Sissili (3,9%), Boulkiemdé (3,3%), Sourou (3,1%) Passoré (1,3%) et Sanguié (0,9%).
Nos travaux ont porté sur les graines, la plante et l’huile de la graine.
Des caractéristiques biométriques étudiées, seule le rapport "graines/fruits" a révélé l’existence d’une variabilité dans la population de plantes poussant au Burkina Faso. Pour les autres caractères (dimensions des graines, poids des 100 graines, densité des amandes, rapport "amandes/graines"), la population de pourghère étudiée reste uniforme.
Les résultats obtenus sur l’étude de la germination confirment l’effet des deux principaux facteurs qui sont la température et l’humidité environnementales : les graines fraîches germent toujours mieux que celles âgées. Au cours de l’année, l’évolution de la germination montre une diminution des paramètres de capacité (capacité finale, vitesses moyenne et maximale observées, coefficient de vélocité) et une augmentation des paramètres de temps (temps de latence, temps mis pour atteindre 50% de capacité, temps mis pour atteindre la vitesse maximale, temps moyen et durée de germination) ; pendant les périodes de température froide (décembre, janvier, février), les valeurs enregistrées sont minimales pour les paramètres de capacité et maximales pour ceux de temps. La forte humidité occasionnée par les pluies de juillet et d’août fait chuter la capacité de germination des gaines. Au cours de l’imbibition, le tégument externe, dur, ralentit l’absorption de l’eau par les graines.
Outre sa croissance rapide, le Jatropha curcas a acquis trois caractères adaptatifs principaux qui lui permettent de résister à la sécheresse : un développement racinaire qui lui assure un bon approvisionnement en eau (de surface et de profondeur) ; une protection cuticulaire et une réduction ou élimination du feuillage, qui lui limitent au maximum ses pertes par transpiration.
Les fleurs mâles sont plus nombreuses que les fleurs femelles ; le sexe ration est de 1 fleur femelle pour 12 fleurs mâles ; dans 4,5% du total des observations, les fleurs femelles s’ouvrent avant les fleurs mâles sur une inflorescence. La production en graines augmente avec l’âge chez les jeunes plants, ainsi que le rapport "graines/fruits".
Les propriétés physico-chimiques et l’indice de carburant observés se comparent bien aux résultats mentionnés dans la littérature.
Les deux plantes identifiées, la 3C (à huile sans acides gras libres) et la 13A (à huile contenant une teneur faible en «acides poly-insaturés») sont les premiers candidats à la sélection, pour une meilleure qualité de l’huile carburant.
SOMMAIRE
Abréviations ......................................................................................................................... VII
Liste des figures.......................................................................................................................... IX
Liste des tableaux..................................................................................................................... XIII
INTRODUCTION............................................................................................................... 16
Chapitre 1 : BIOLOGIE DU POURGHERE............................................................................... 21
I - Taxonomie des Euphorbiaceae................................................................................... 22
1. Euphorbiaceae à intérêt économique................................................................ 22
2. Genre Jatropha.............................................................................................. 22
3. Synonymie...................................................................................................... 24
4. Appellations locales......................................................................................... 25
II - Description botanique ............................................................................................... 25
1. Port aérien...................................................................................................... 25
2. Morphologie................................................................................................... 25
3. Reproduction.................................................................................................. 32
4. Production en graines...................................................................................... 32
5. Ecologie.......................................................................................................... 34
6. Origine et distribution...................................................................................... 34
7. Variabilité génétique........................................................................................ 38
1. Dans l’agriculture et l’environnement................................................................ 39
2. Dans l’économie des ménages......................................................................... 42
3. Dans la pharmacie traditionnelle....................................................................... 43
4. Dans la consommation humaine....................................................................... 45
Chapitre 2 : HUILES VEGETALES ET BIOCARBURANTS.................................................... 47
A / Structure et biosynthèse des lipides végétaux.......................................................................... 48
I - Acides gras végétaux.................................................................................................. 48
1. Composition en acides gras des huiles végétales............................................... 48
2. Biosynthèse des acides gras végétaux.............................................................. 48
II - Acylglycérols............................................................................................................ 59
1. Structure chimique de l’acylglycérol................................................................. 59
2. Biosynthèse des triacylglycérols....................................................................... 59
III - Oléosomes.............................................................................................................. 63
1. Structure des oléosomes.................................................................................. 63
2. Organogenèse des oléosomes.......................................................................... 64
B / Huiles végétales..................................................................................................................... 68
I - Huiles industrielles...................................................................................................... 68
II - Huile de pourghère.................................................................................................... 68
III - Biocarburants.......................................................................................................... 70
1. Cas de l’huile de colza..................................................................................... 71
2. Cas de l’huile de pourghère............................................................................. 71
IV - Huiles transgéniques................................................................................................. 73
MATERIEL ET METHODES.......................................................................................... 74
I - Sites d’expérimentation............................................................................................... 75
II - Matériel.................................................................................................................... 75
1. Graines........................................................................................................... 77
2. Jeunes plants "serre" ou en pépinière................................................................ 77
3. Plants en champ expérimental.......................................................................... 77
4. Plants en conditions naturelles.......................................................................... 77
5. Huiles de pourghère........................................................................................ 77
2. Méthodes de collecte des échantillons de graines............................................. 80
3. Biométrie des graines et recherche de variabilité intraspécifique........................ 84
4. Techniques de culture des plantes.................................................................... 84
5. Mensurations.................................................................................................. 87
6. Mortalité ou survie des plants.......................................................................... 88
7. Pesées............................................................................................................ 89
8. Mesures de conductivité électrolytique............................................................. 90
9. Taux d’accumulation des photosynthétats......................................................... 90
10. Floraison - Fructification................................................................................ 91
11. Evaluation de la production en fruits/graines................................................... 91
12. Techniques d’étude de germination des graines.............................................. 92
13. Mesure d’imbibition...................................................................................... 95
14. Mesure de densité des amandes.................................................................... 97
15. Extraction de l’huile....................................................................................... 99
16. Teneur en huile............................................................................................ 101
17. Mesure de viscosité de l’huile...................................................................... 101
18. Détermination de quelques indices............................................................... 101
19. Détermination du pouvoir calorifique............................................................ 102
20. Détermination de la densité des huiles et de leurs esters................................ 103
21. Technique de transestérification de l’huile..................................................... 103
22. Analyses chromatographiques de l’huile....................................................... 103
23. Mesure de l’indice de carburant................................................................... 105
24. Utilisation de l’huile et de l’ester éthylique en tests de performance............... 105
Chapitre 1 : COLLECTE ET BIOMETRIE DES GRAINES..................................................... 107
I - Prospection des sites et collecte des échantillons de graines....................................... 108
II - Biométrie des graines et recherche de variabilité....................................................... 108
1. Rapport Graines/Fruits.................................................................................. 108
2. Rapport Amandes/Graines............................................................................ 110
3. Poids des 100 graines................................................................................... 111
4. Dimensions des graines.................................................................................. 112
5. Densité des amandes..................................................................................... 112
6. Comparaison avec les données bibliographiques............................................ 114
CONCLUSION................................................................................................................ 115
Chapitre 2 : GERMINATION DES GRAINES........................................................................ 116
A / Capacité de germination...................................................................................................... 117
I - Germination en laboratoire........................................................................................ 117
1. Cinétique de la germination............................................................................ 117
2. Vitesse de germination................................................................................... 118
3. Paramètres de germination en laboratoire....................................................... 118
4. Capacité de germination en laboratoire.......................................................... 122
II - Germination en sachets sous "serre"......................................................................... 123
1. Résultats par lot (ou par âge) de graines......................................................... 123
2. Résultats par date de semis............................................................................ 127
3. Paramètres de germination en sachets sous "serre"......................................... 130
4. Conclusion.................................................................................................... 133
III - Germination en pleine terre..................................................................................... 133
1. Résultats par lot (ou âge) de graines............................................................... 133
2. Résultats par date de semis............................................................................ 137
3. Paramètres de germination en pleine terre...................................................... 140
4. Conclusion.................................................................................................... 142
5. Comparaison des germinations en sachets sous "serre" et en pleine.......................
terre, par âge de graines.................................................................................... 143
1. Cinétique de capacité au cours de l’année...................................................... 143
2. Evolution, au cours de l’année, des vitesses moyennes (A) et................................
maximales (B) observées................................................................................... 146
3. Evolution des paramètres de germination, au cours de l’année........................ 147
4. Moyennes annuelles des paramètres.............................................................. 154
5. Conclusion.................................................................................................... 156
B / Absorption d’eau par les graines en germination................................................................... 156
I - Reproductibilité des expériences d’absorption........................................................... 157
II - Absorption mécanique de l’eau................................................................................ 157
1. Courbes d’absorption des graines entière, amandes et téguments isolés.......... 157
2. "Effet éponge" ou Absorption mécanique....................................................... 160
3. Chute de l’absorption.................................................................................... 160
III - Absorption d’eau par les embryons lors de la germination....................................... 160
1. Embryons in situ........................................................................................... 160
2. Embryons isolés............................................................................................ 163
3. Conclusion.................................................................................................... 163
Chapitre 3 : CROISSANCE DES PLANTES........................................................................... 164
I - Croissance dimensionnelle........................................................................................ 165
1. Jeunes plants en pépinière.............................................................................. 165
2. Plantes sur plateau et plantes en vallée........................................................... 177
3. Jeunes plants en sachets sous "Serre"............................................................. 180
4. Croissance in situ......................................................................................... 182
II - Croissance poids de matière sèche.......................................................................... 191
1. Courbes de croissance pondérale.................................................................. 191
2. Recherche de corrélation entre PSF et PSR................................................... 193
CONCLUSION.................................................................................................... 194
Chapitre 4 : ADAPTATION DE LA PLANTE AU CLIMAT................................................... 195
I - Adaptation de l’appareil aérien................................................................................. 196
1. Réduction de la surface foliaire...................................................................... 196
2. Elimination de rameaux et/ou branches........................................................... 198
II - Adaptation de l’appareil souterrain.......................................................................... 198
1. Jeunes plants................................................................................................. 200
2. Plants âgés.................................................................................................... 200
3. Conclusion.................................................................................................... 200
III - Mortalité ou survie des plantes............................................................................... 204
1. Suivi de mortalité ou de survie....................................................................... 204
2. Vitesse de mortalité....................................................................................... 205
3.Causes de la mortalité.................................................................................... 206
IV - Quelques paramètres d’adaptation......................................................................... 210
1. Teneur en eau des plants arrosés................................................................... 210
2. Conductivité électrolytique............................................................................. 210
CONCLUSION.................................................................................................... 213
Chapitre 5 : BIOLOGIE FLORALE ET PRODUCTIVITE....................................................... 214
I - Accumulation des photosynthétats............................................................................. 215
II - Eléments de biologie florale..................................................................................... 218
1. L’inflorescence.............................................................................................. 218
2. La fleur femelle.............................................................................................. 218
3. La fleur mâle................................................................................................. 218
4. Les insectes visiteurs des fleurs...................................................................... 218
5. Conclusion.................................................................................................... 222
III - Floraison - Fructification........................................................................................ 223
1. Sexe de la première fleur ouverte et distribution.............................................. 223
2. Rythme d’épanouissement des fleurs.............................................................. 226
3. Fructification et maturation des fruits formés................................................... 232
4. Conclusion.................................................................................................... 233
IV - Production en fruits des plants................................................................................ 233
1. Voies de déperdition de la production............................................................ 234
2. Récolte......................................................................................................... 236
3. Rendement en fruits par pied......................................................................... 236
4. Evolution du rapport "Graines/Fruits"............................................................. 238
V - Phases de production.............................................................................................. 238
1. Cycle végétatif et cycle de développement..................................................... 238
2. Les deux phases de production...................................................................... 240
3. Cas de la production de 1994....................................................................... 240
CONCLUSION.................................................................................................... 241
Chapitre 6 : ETUDE DE L'HUILE CARBURANT................................................................... 242
I - Propriétés physico-chimiques.................................................................................... 243
1. Caractéristiques physico-chimiques de l’huile brute........................................ 243
2. Caractéristiques des huiles et esters éthyliques de colza et de pourghère......... 244
II - Analyses lipidiques.................................................................................................. 244
1. Teneur en huile.............................................................................................. 244
2. Composition en lipides.................................................................................. 246
3. Composition en acides gras........................................................................... 248
4. Conclusion.................................................................................................... 251
III - Indice de carburant................................................................................................ 251
1. Indice par site............................................................................................... 251
2. Indice par plante........................................................................................... 253
IV - Tests de combustion comparée.............................................................................. 254
DISCUSSION – CONCLUSION - PERSPECTIVES............................................ 255
I - Discussion des résultats............................................................................................ 256
1. Biométrie...................................................................................................... 256
2. Germination.................................................................................................. 257
3. Croissance.................................................................................................... 258
4. Adaptation.................................................................................................... 259
5. Production.................................................................................................... 259
6. Teneur en eau des graines et des amandes..................................................... 261
7. Etude de l’huile............................................................................................. 262
II - Conclusion générale................................................................................................ 264
III - Perspectives.......................................................................................................... 265
BIBLIOGRAPHIE............................................................................................................. 267
CONCLUSION GENERALE.
Notre étude, qui va de la collecte des graines de Jatropha à l'utilisation de l'huile, dans les
moteurs diesel, est la première, sinon l'une des plus larges et des plus approfondies non encore réalisées au Burkina Faso, en zone Nord-soudanienne. Les résultats obtenus couvrent divers aspects de la physiologie de la plante.
Du point de vue de la biométrie, les graines ont peu évolué par rapport à ce qui est déjà observé.
Comme la plupart des semences, la germination du Jatropha curcas est influencée par les deux principaux facteurs que sont la température et l'humidité environnementales.
Elle est également influencée par l'âge des graines ; ainsi, les graines de 1 an (donc fraîches) germent toujours mieux que les graines âgées de 2 ans et surtout de 3 ans. L'évolution annuelle de la germination montre que les paramètres de capacité baissent et ceux de temps augmentent de (voir discussion) ; ainsi, pendant les périodes de basses températures, les valeurs sont minimales pour les premiers et maximales pour les seconds.
D'un point de vue mécanique, les enveloppes, notamment externes qui sont dures, et les cotylédons constituent des barrières qui ralentissent l'absorption de l'eau pendant l'imbibition ; le potentiel hydrique de ces organes secs est responsable de l'effet éponge observé.
La plante elle-même possède un mode de croissance qui lui confère un développement rapide modulé par les conditions écologiques locales. Pour ce faire, elle dispose de caractères adaptatifs acquis qui lui assurent un bon approvisionnement en eau et limitent au maximum les pertes de ce qui est emmagasiné. Cependant, la production reste tributaire des conditions d'humidité du milieu et de l'âge du végétal ; elle augmente avec l'âge chez les jeunes plants. Les fleurs mâles sont plus nombreuses que les fleurs femelles.
Les propriétés physico-chimiques de l'huile ainsi que sa teneur dans les amandes sont très intéressantes ; certaines étaient connues, mais nous avons largement complété ces observations ; l'éthylester présente une viscosité réduite des 2/3 par rapport à celle de l'huile brute. Constituée essentiellement de triglycérides, l'huile de Jatropha a une composition en acides gras montrant un fort pourcentage d'acides "saturés et mono insaturés" par rapport aux "poly-insaturés". Dans la population de pourghère poussant au Burkina Faso, ont été mises en évidence des plantes à huile sans acides gras libres et des plantes à huile contenant un faible taux d'acides gras "poly-insaturés".
L'indice de carburant de l'huile extraite des graines est comparable à celui des carburants conventionnels.
Nous avons la conviction que les résultats obtenus apporteront un grand plus à l'économie du pays, notamment en zone rurale.
La mise en évidence de l'existence de variabilité ouvre la voie à des travaux d'amélioration variétale.
L'utilisation de
l'huile des plantes identifiées permettrait de satisfaire à une partie des
besoins énergétiques des paysans (moulins à grains pour les femmes, générateurs
d'électricité, motopompes, motoculteurs, etc...).
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10.10.06