4 - Biologie du silicium

4.4 Biologie végétale

La végétation terrestre contient, en moyenne, 0.15 % en poids de silicium.

 

Élément

%

Élément

%

Élément

%

O

70.00

Fe

0.02

Br

1 x 10-4

C

18.00

Mn

7 x 10-3

Mo

5 x 10-5

H

10.50

F

3 x 10-3

Y

4 x 10-5

Ca

0.50

Ba

3 x 10-3

Ni

2 x 10-5

N

0.30

Al

2 x 10-3

V

2 x 10-5

K

0.30

Sr

2 x 10-3

Pb

2 x 10-5

Si

0.15

B

1 x 10-3

Li

1 x 10-5

Mg

0.07

Zn

3 x 10-4

U

1 x 10-5

P

0.07

Rb

2 x 10-4

Ga

3 x 10-6

S

0.05

Cs

2 x 10-4

Co

2 x 10-6

Cl

0.04

Ti

1 x 10-4

I

1 x 10-6

Na

0.02

Cu

1 x 10-4

Ra

2 x 10-12

La quantité de silicium varie beaucoup selon les espèces de plantes. Elle est élevée chez les graminées (sauf le maïs) dont les cendres peuvent contenir 30 à 60 % de SiO2, et elle est faible pour les plantes dites à calcium (légumineuses) et les plantes à potasse (pomme de terre). Un hectare de légumineuses extrait 10 kg de silice du sol à l'année, le hêtre 63 kg et le blé 105 kg. La silice représente plus de 50 % des minéraux extraits du sol par le blé. Le silicium est surtout localisé dans les feuilles les plus âgées. Il est à l'état soluble en combinaison avec les glucides, lipides et protéines, et insoluble quand il imprègne les membranes cuticulaires et les concrétions. Equisetum arvense L. (prêle) est particulièrement riche en silice et les cendres de cette espèce primitive peuvent en contenir jusqu'à 90 % (selon les saisons). Autre plante riche en silice : le bambou.

En fait, le silicium est un agent fertilisant essentiel. Mais, tout comme pour les espèces animales, la preuve de son essentialité n'est pas facile à faire : aucun système de culture (sol ou hors-sol) n'est jamais totalement exempt de silice (sels minéraux, air ou eau en contiennent toujours des traces significatives) (192). C'est le riz (Oryza sativa) qui est la plante la plus couramment utilisée pour étudier les carences en silice, le signe le plus typique est la nécrose des feuilles. La croissance est retardée, les feuilles ramollissent et ont un port tombant. Les graines de graminées (blé, avoine, millet, orge, riz, à l'exception du maïs), placées dans un milieu ou un sol sans silice poussent peu et il y a une amélioration nette des rendements par addition de silicates. La tomate serait également sensible à des apports suffisants en silice.

L'effet promoteur du silicium pour l'orge, le concombre ou le tabac, seraient dus pour certains à un effet " détoxifiant " vis-à-vis de trop fortes concentrations de fer (10-3 M) en solution (192). De façon comparable, la présence d'acide silicique dans les eaux du sol réduit les effets toxiques du manganèse pour certains végétaux. Elle favoriserait également la résistance des céréales (millet) aux attaques de moisissures et augmenterait la résistance du riz aux " taches brunes ". La silification des parois de l'épiderme des plantes aurait un effet de barrière mécanique à l'égard des champignons parasites, peut-être en réduisant l'accessibilté des hydrates de carbones aux enzymes lytiques.

La silice véhicule les ions alcalins et son rôle tampon permet une économie d'acides organiques. En facilitant la solubilisation des ions phosphates, elle permet une meilleure utilisation de ceux-ci. Une grande partie de l'acide silicique remonte dans les plantes par la sève à partir de l'eau de ruissellement. Le gaz carbonique abondamment dissous dans les sucs cellulaires interviendrait dans la solubilisation ou la précipitation de la silice dans les extrémités sous forme d'opale (silice hydratée amorphe, SiO2.nH2O). Le départ du CO2 au cours de la transpiration expliquerait ces dépôts. Ces corps opalins, ou phytolithes ont souvent des formes caractéristiques des plantes qui les abritent.

La silice joue donc aussi un rôle de soutien et associée au calcium elle intervient dans le coefficient de rigidité de la plante ; il y a d'ailleurs souvent une balance entre les taux de calcium et de silice. La feuille de châtaignier par exemple contient dans ses feuilles 75 % de chaux et 1 à 5 % de silice, celle des roseaux 66 % de silice et 5 % de chaux.

Certains utilisent l'acide germanique, comme inhibiteur spécifique du métabolisme du silicium (192). De fait, l'acide germanique n'interfère ni dans la croissance, ni dans le métabolisme de bactéries, de fungi et d'algues vertes (green algae) indépendantes du silicium. Par contre, il inhibe (0.15 - 0.75 mM) la croissance de plantes de plusieurs espèces : Lemna minor (Lemnaceae), Nicotinia tabacum, Lycopersicon pimpinelliforium (Solanaceae), Zinnia elegans (Asteraceae), Sinapis alabae (Brassicaceae), Tradescantia sp. (Commelinaceae), Secale cereale (Poaceae). Ces effets sont partiellement réversibles par addition d'acide silicique (5 mM).

Présente à l'état de traces dans le sang et le tissu des vertébrés, la silice constitue le squelette des infusoires et diatomées. Les dépôts fossilisés de ces squelettes sont les gisements de kieselguhr ou terres d'infusoires (Algérie, États-Unis).

 

 


Voir aussi Silicium dans le règne végétal : une anomalie ?

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http://wij.free.fr/ch44.htm
Création le 16 mars 1998
par J.-Ph. GÉRARD
MàJ le 5 juin 2000