Green Synthesis of Silver Nanoparticles Using Tagetes erecta Flower Extract: Structural Characterization and Dose-Dependent Antifungal Efficacy Against Fusarium oxysporum and Rhizoctonia solani of chickpea

Dans les zones semi-arides des tropiques, où le pois chiche est une source de protéines vitale pour des millions de personnes, la culture fait face à un ennemi silencieux et persistant sous le sol. Deux agents pathogènes fongiques, l'un provoquant une flétrissure qui vide la plante de sa vie en remontant des racines, et l'autre faisant pourrir le système racinaire lui-même, peuvent dévaster des champs entiers, anéantissant les récoltes sur lesquelles les agriculteurs comptent pour leur subsistance. Pendant des décennies, la solution a été les fongicides chimiques, de puissants composés synthétiques qui tuent ces envahisseurs mais entraînent leurs propres coûts lourds : ils peuvent laisser des résidus dans l'environnement, nuire aux organismes non ciblés et, finalement, perdre leur efficacité à mesure que les champignons développent une résistance à leur égard. Cela a poussé les scientifiques à chercher un type de bouclier différent, un bouclier qui travaille avec la nature plutôt que contre elle. Le domaine de la synthèse verte offre une voie prometteuse, utilisant la chimie naturelle présente dans les plantes pour construire de minuscules et puissantes particules appelées nanoparticules. Ce ne sont pas les gros grains de sable ou de poussière que nous voyons à l'œil nu, mais des structures si petites que des milliers pourraient tenir sur la tête d'une épingle. Lorsqu'elles sont fabriquées à partir d'argent, ces particules possèdent une capacité unique à perturber les parois cellulaires des champignons, stoppant ainsi leur croissance et leur reproduction. La question que les chercheurs se sont posée est de savoir si une fleur simple et commune pourrait être utilisée pour fabriquer ces défenseurs microscopiques de manière assez efficace pour protéger une culture alimentaire majeure.

Une équipe de scientifiques de la Jawaharlal Nehru Krishi Vishwa Vidyalaya en Inde s'est donné pour mission de répondre à cela en se tournant vers l'œillet, une fleur orange éclatante connue localement sous le nom de Tagetes erecta. Ils n'ont pas utilisé de machines complexes ou de produits chimiques industriels agressifs pour créer leurs nanoparticules d'argent. Au lieu de cela, ils ont pris des fleurs d'œillet fraîches, les ont hachées et les ont fait bouillir dans de l'eau pour créer un extrait semblable à une infusion. Ce liquide, riche en composés naturels comme les flavonoïdes et les phénols, a ensuite été mélangé à une solution de nitrate d'argent. Presque immédiatement, le mélange clair a commencé à changer de couleur, passant de la transparence à un brun profond. Ce changement visuel était le premier signe que l'extrait de plante faisait son travail, agissant à la fois comme un agent réducteur pour transformer les ions d'argent en métal solide et comme un agent de coiffage pour empêcher les nouvelles particules de s'agglutiner. Le résultat fut une suspension de nanoparticules d'argent, de minuscules sphères de métal suspendues dans l'eau, prêtes à être testées.

Pour comprendre exactement ce qu'ils avaient créé, les chercheurs ont examiné les particules sous des microscopes puissants et par diffraction des rayons X, une technique qui révèle l'arrangement interne des atomes. Ils ont découvert que les particules étaient effectivement cristallines, avec une structure typique de l'argent métallique, et mesuraient une taille moyenne d'environ 19 nanomètres. Bien que la majorité des particules soient sphériques, elles n'étaient pas parfaitement uniformes ; certaines étaient légèrement ovales, et elles avaient tendance à s'agglutiner, enveloppées dans une fine couche de la matière organique végétale qui avait aidé à leur création. Ce revêtement est crucial, car il stabilise les particules et aide probablement leur interaction avec les cellules fongiques. L'analyse a également révélé une petite quantité de chlorure d'argent mélangée à l'argent, un phénomène courant lorsque des extraits de plantes contenant des sels naturels sont utilisés pour la synthèse, mais qui n'a pas entravé l'efficacité des particules.

Une fois les nanoparticules caractérisées, l'équipe est passée au véritable test : pouvaient-elles arrêter les champignons qui tourmentent les champs de pois chiches ? Ils ont commencé par une expérience contrôlée en laboratoire, plaçant les champignons sur des boîtes de Petri contenant un gel nutritif mélangé à différentes quantités de nanoparticules d'argent. Ils ont testé des concentrations de 50, 100 et 200 parties par million. Les résultats furent clairs et cohérents : plus ils ajoutaient de nanoparticules, moins les champignons croissaient. À la dose la plus faible, la croissance du champignon causant la flétrissure a été réduite d'environ 32 %, tandis que le champignon de la pourriture racinaire a été freiné de près de 42 %. Lorsque la concentration atteignait 200 parties par million, l'inhibition devenait beaucoup plus forte, stoppant près de 70 % du champignon de la flétrissure et plus de 77 % de la pourriture racinaire. À titre de comparaison, ils ont également testé un fongicide commercial standard appelé azoxystrobine, largement utilisé par les agriculteurs. Bien que le fongicide chimique soit légèrement plus efficace aux doses les plus élevées, les nanoparticules d'argent fabriquées à partir de fleurs d'œillet ont performé remarquablement bien, atteignant des résultats statistiquement très proches de la norme chimique.

Les chercheurs ont ensuite transposé l'expérience du laboratoire vers une serre, simulant les conditions auxquelles un agriculteur serait confronté. Ils ont planté des graines de pois chiche dans un sol infecté par les deux champignons et ont traité les graines avec la solution de nanoparticules d'argent avant la plantation. Ils ont également inclus un groupe de plantes saines et un groupe traité par le fongicide chimique standard. Après soixante jours, ils ont mesuré la santé des plantes. Les plantes infectées et non traitées ont souffert d'une maladie sévère, la plupart montrant des signes de flétrissure ou de pourriture racinaire. Cependant, les graines traitées avec la solution de nanoparticules d'argent à 200 parties par million ont montré une amélioration spectaculaire. La sévérité de la maladie de la flétrissure a été réduite de près de 65 %, et la pourriture racinaire de plus de 72 %. Ces réductions étaient presque identiques à celles obtenues par le fongicide chimique à une dose plus faible, prouvant que les nanoparticules végétales pouvaient protéger la culture dans un environnement vivant, et pas seulement dans une boîte de Petri.

L'une des découvertes les plus intéressantes fut que les deux champignons ne réagissaient pas exactement de la même manière. Le champignon de la pourriture racinaire, Rhizoctonia solani, était systématiquement plus sensible aux nanoparticules d'argent que le champignon de la flétrissure, Fusarium oxysporum. À chaque concentration testée, la pourriture racinaire était freinée plus efficacement. Cela suggère que la structure des parois cellulaires fongiques pourrait différer d'une manière qui rend l'une plus facile à pénétrer ou à perturber par les nanoparticules que l'autre. Bien que le fongicide chimique soit resté le traitement le plus efficace globalement, les nanoparticules d'argent offraient une alternative convaincante qui approchait ses performances sans les mêmes risques de résidus environnementaux ou de potentiel de développement de résistance chez les champignons. L'étude conclut que l'utilisation de fleurs d'œillet pour la synthèse de nanoparticules d'argent est une stratégie viable et durable pour la gestion de ces maladies telluriques. Elle offre un moyen d'exploiter la puissance de la nanotechnologie en utilisant des matériaux faciles à cultiver et à transformer, fournissant ainsi un outil potentiel aux agriculteurs pour protéger leurs cultures de pois chiches tout en réduisant leur dépendance aux produits chimiques de synthèse.