Contribution à l’étude des réponses de quelques plantes à intérêt médicinal au stress hydrique, salin et évaluation de la qualité physico-chimique des huiles

Abstract

Résumé La résistanceauxantimicrobiens(RAM)constitueundéfimajeurdesantépubliqueà l’échellemondialeetstimulelarecherchedenouveauxcomposésbioactifsissusdesources naturelles. Danscecontexte,lesplantesmédicinalesetaromatiques(PMA)dubassinmédi- terranéen,enparticuliercellesdelafamilledesLamiacées,représententuneressourcestra- tégiqueenraisondeleurrichesseenhuilesessentielles(HE)etdeleurspropriétésthéra- peutiques.Cependant,l’intensificationdesstressabiotiquesliéeauchangementclimatique, notamment lasécheresseetlasalinisationdessols,menaceàlafoislespopulationsnaturelles et ladurabilitédelaculturedecesespèces,toutenpouvantmodifierlaproductivitéetlacom- position desmétabolitessecondaires.Ildevientdoncessentieldecomprendrelesréponses des Lamiacéesauxcontrainteshydriquesetsalinesafind’optimiserlespratiquesculturales, sécuriserl’approvisionnementenHEetsoutenirdesfilièresagricolesrésilientes. Cette étudeadopteuneapprocheintégrativecombinantuneenquêteethnobotaniqueetune évaluationexpérimentaledelatoléranceaustresschezdesLamiacéesd’intérêt.Uneenquête menée danslaprovinced’ElTarf(nord-estdel’Algérie)apermisdedocumenterlessavoirs locaux relatifsauxPMA,aumoyend’entretiensstructurésetsemi-structurésréalisésauprès d’informateurs(herboristes,guérisseurstraditionnels,agriculteurs).Lasélectiondesespèces expérimentéess’estappuyéesurdescritèresethnobotaniquesetsurdesindicesquantitatifs, notamment lafréquencerelativedecitation(FRC),lavaleurd’usage(VU)etlefacteurde consensus desinformateurs(FCI),afind’identifierlestaxonsculturellementsignificatifset fréquemmentutilisés. Six espècesdeLamiacées”Lavandulaangustifolia, Mentha × piperita, Origanumvul- gare, Ocimum basilicum, Rosmarinusofficinalis et Salviaofficinalis ” ontensuiteétésou- mises àdesstressprogressifsenconditionscontrôlées.Lasécheresseaétéappliquéeselon quatreniveaux(100%,75%,50%et25%delacapacitéauchamp),tandisquelasalinité a étéimposéeparNaCl(0,50,100et150mM).Lesréponsesmorpho-physiologiques,la biomasse etlerendementenHEontétéanalysésàl’aided’indicesdetolérance(indicede tolérance austress,tolérance,indicedestabilitédurendement)etdel’indicedeplasticitéphé- notypique,complétéspardesanalysesmultivariées(ACP)etuncadrestatistiquehiérarchique bayésienpermettantdetenircomptedel’incertitudeexpérimentaleetdelamortalité. Parailleurs,uneétudeprospectiveaévaluél’impactfuturduchangementclimatiquesur la compositiondesHEde Lavandulaangustifolia pour lapériode2041–2070,encouplantdes iii traitements destresscontrôlésàdesprojectionsclimatiquesmulti-modèlesissuesdeCMIP6 (modèles CNRM-CM6-1etMPI-ESM1-2-HR,scénariosSSP1-2.6,SSP2-4.5etSSP5-8.5). Les huilesessentiellesontétéanalyséesparGC-MS,etdesfonctionsdetransfertontété développéespourrelierl’indicedestresshydrique(WSI)auxvariationsdecomposition, puis appliquéesauxprojectionsclimatiquesfuturesafind’évaluerlaconformitéauxnormes ISO 3515:2002. Les résultatsrévèlentunefortevariabilitéinterspécifique.Soussécheressemodérée(50% de lacapacitéauchamp), Origanumvulgare et Rosmarinusofficinalis se distinguentcomme les espèceslesplustolérantes,maintenantunrendementenHEcomparableautémoin(≈98– 99 %et ≈97–106 %,respectivement)avecuneréductionlimitéedelabiomasse(<19%).À l’inverse, Ocimum basilicum et Mentha × piperita se sontrévéléestrèssensibles,affichant une chutedurendementenHEjusqu’à0%dèslasécheressemodéréeetsoussalinitésévère (150 mMNaCl).Concernantlasalinité, Lavandulaangustifolia présente lameilleurerési- lience :elleconserveenviron74%desaproductiond’HEparrapportautémoinetconstitue la seuleespècesurvivanteà150mMNaCl,tandisquelesautresespècesmontrentunemorta- lité totale.Unstressléger(75%delacapacitéauchampou50mMNaCl)induitparfoisune réponse hormétique,suggérantunestimulationdelabiosynthèsedesHE(jusqu’à+14,3% chez Salviaofficinalis). Desseuilscritiquesdistinctsontégalementétémisenévidence,au- delà desquelslaproductiond’HEdiminuefortement:environ60–65%delacapacitéau champpourlasécheresseet ∼75 mMdeNaClpourlasalinité. Sur leplanphytochimique,lesoxydesdelinalolontétéidentifiéscommebiomarqueurs diagnostiquesspécifiquesdustresshydriquechez Lavandulaangustifolia, absentssousstress salin àintensitééquivalente,témoignantdemécanismesbiochimiquesdistinctsselonletype de contrainte.L’acétatedelinalyleprésentequantàluidestendancesopposéessousstress hydriqueetsalin,confirmantlaspécificitédesvoiesmétaboliquesactivées.Lafonctionde transfertdéveloppéepourlestresshydriqueafficheunetrèshauteprécisionprédictive(R2 = 0,994). Lesprojectionsclimatiquesindiquentqu’àl’horizon2061–2070,l’indicedestress hydriquedevraittriplersouslesscénariosàémissionsintermédiairesetélevées(SSP2-4.5et SSP5-8.5). SouslescénarioSSP2-4.5,laconcentrationenlinalolestprojetéesousleseuil minimal ISO(25%)dèslemilieudusiècle,entraînantunrisqueélevédenon-conformitéaux standardsdequalitécommerciale. En conclusion,cetteétudeclasselesLamiacéesselonleurtoléranceàlasécheresseet à lasalinitéetidentifiedescandidatsprioritairespouruneculturedurableenconditions contraintes. Origanumvulgare et Rosmarinusofficinalis apparaissent adaptésauxscénarios de disponibilitélimitéeeneau,tandisque Lavandulaangustifolia présente lemeilleurpoten- tiel enmilieuxsaliniséstoutenétantlaplusvulnérableàladégradationdelaqualitédesesHE sous l’effetdel’aridificationclimatiqueàlongterme.Enreliantlessavoirsethnobotaniques aux performancesexpérimentalessousstressetauxprojectionsclimatiques,cetteapproche fournitdesréférencesutilespourl’agriculturedeprécision,lagestionstratégiquedel’eau,le iv choixdecultivarsetl’adaptationdesitinérairestechniquesfaceauchangementclimatique. Elle contribueégalementàlavalorisationdupatrimoinebioculturellocaletouvredespers- pectivespourlecriblagedecomposésantimicrobiensissusdeLamiacéesméditerranéennes résilientes. Mots-clés: Ethnobotanique;Lamiacées;Huilesessentielles;Stresshydrique;Stresssalin;Abstract Antimicrobial resistance(AMR)representsamajorglobalpublichealthchallengeandis drivingthesearchfornovelbioactivecompoundsfromnaturalsources.Inthiscontext,medi- cinal andaromaticplants(MAPs)fromtheMediterraneanbasin,particularlythosebelonging to theLamiaceaefamily,constituteastrategicresourceowingtotheirrichnessinessentialoils (EOs) andtheirbroadtherapeuticproperties.However,theintensificationofabioticstresses associated withclimatechange(notablydroughtandsoilsalinization)threatensbothnatu- ral populationsandthesustainablecultivationofthesespecies,whilepotentiallyalteringthe productivity andcompositionoftheirsecondarymetabolites.Itisthereforeessentialtoun- derstandtheresponsesofLamiaceaetowaterandsaltconstraintsinordertooptimizecultural practices, secureEOsupplychains,andsupportclimate-resilientagriculturalsystems. This studyadoptsanintegrativeapproachcombininganethnobotanicalsurveywithan experimentalassessmentofstresstoleranceinselectedLamiaceaespecies.Afieldsurvey conducted intheprovinceofElTarf(north-easternAlgeria)documentedlocalknowledge related toMAPsthroughstructuredandsemi-structuredinterviewswithinformantsincluding herbalists,traditionalhealers,andfarmers.Speciesselectionwasguidedbyethnobotanical criteriaandquantitativeindices,namelytherelativefrequencyofcitation(RFC),theusevalue (UV), andtheinformantconsensusfactor(ICF),inordertoidentifyculturallysignificantand widelyusedtaxa. Six Lamiaceaespecies” Lavandulaangustifolia, Mentha × piperita, Origanumvulgare, Ocimum basilicum, Rosmarinusofficinalis, and Salviaofficinalis ” weresubsequentlysub- jected toprogressivestressundercontrolledconditions.Droughtwasappliedatfourlevels (100 %,75%,50%,and25%offieldcapacity),whilesalinitywasimposedusingNaClso- lutions (0,50,100,and150mM).Morpho-physiologicalresponses,biomass,andEOyield wereassessedusingtoleranceindices(stresstoleranceindex,tolerance,yieldstabilityindex) and thephenotypicplasticityindex,complementedbymultivariateanalyses(PCA)anda Bayesianhierarchicalstatisticalframeworktoaccountforexperimentaluncertaintyandplant mortality. In addition,aprospectivestudyassessedthefutureimpactofclimatechangeonEO composition in Lavandulaangustifolia overtheperiod2041–2070,bycouplingcontrolled stresstreatmentswithmulti-modelclimateprojectionsfromCMIP6(CNRM-CM6-1and MPI-ESM1-2-HR models,underscenariosSSP1-2.6,SSP2-4.5,andSSP5-8.5).Essential vi oils wereanalysedbyGC-MS,andtransferfunctionsweredevelopedtolinkthewaterstress index(WSI)tocompositionalvariations,thenappliedtofutureclimateprojectionstoevaluate compliance withISO3515:2002qualitystandards. The resultsrevealstronginterspecificvariability.Undermoderatedrought(50%fieldca- pacity), Origanumvulgare and Rosmarinusofficinalis emergedasthemosttolerantspecies, maintaining EOyieldscomparabletothecontrol(≈98–99 %and ≈97–106 %,respectively) with limitedbiomassreduction(<19%).Conversely, Ocimum basilicum and Mentha × piperita provedhighlysensitive,showingEOyieldcollapseto0%undermoderatedroughtand severesalinity(150mMNaCl).Regardingsalinity, Lavandulaangustifolia demonstratedthe highestresilience,retainingapproximately74%ofitsEOproductionrelativetothecontrol and remainingthesolesurvivingspeciesat150mMNaCl,whileallotherspeciesexhibi- ted totalmortality.Mildstress(75%fieldcapacityor50mMNaCl)occasionallyinduceda hormeticresponse,suggestingstimulationofEObiosynthesis(upto+14.3%in Salviaoffici- nalis). Distinctcriticalthresholdswerealsoidentified,beyondwhichEOproductiondeclines sharply:approximately60–65%fieldcapacityfordroughtand ∼75 mMNaClforsalinity. Atthephytochemicallevel,linalooloxideswereidentifiedasdiagnosticbiomarkersspe- cific towaterstressin Lavandulaangustifolia, beingabsentundersaltstressatequivalent intensity,reflectingbiochemicallydistinctdefencemechanismsdependingonthetypeof constraint.Linalylacetateexhibitedopposingtrendsunderwaterandsaltstress,confirming the specificityofthemetabolicpathwaysactivated.Thewaterstresstransferfunctionachieved veryhighpredictiveaccuracy(R2 = 0.994). Climateprojectionsindicatethatby2061–2070, the waterstressindexisexpectedtotripleunderintermediateandhighemissionscenarios (SSP2-4.5 andSSP5-8.5).Undertheintermediatescenario(SSP2-4.5),linaloolconcentra- tions areprojectedtofallbelowtheISOminimumthreshold(25%)bymid-century,posing a significantriskofnon-compliancewithcommercialqualitystandards. In conclusion,thisstudyranksLamiaceaespeciesaccordingtotheirtolerancetodrought and salinity,andidentifiesprioritycandidatesforsustainablecultivationunderconstrained conditions. Origanumvulgare and Rosmarinusofficinalis appear well-suitedtowater-limited scenarios,while Lavandulaangustifolia offers thegreatestpotentialinsalineenvironments yetremainsthemostvulnerabletolong-termEOqualitydegradationunderprogressivearidi- fication. Bylinkingethnobotanicalknowledgetoexperimentalstressperformanceandclimate projections, thisapproachprovidesactionablereferencesforprecisionagriculture,strategic watermanagement,cultivarselection,andadaptationofcroppingsystemstoclimatechange. It alsocontributestothevalorisationoflocalbioculturalheritageandopensavenuesforthe screening ofantimicrobialcompoundsfromresilientMediterraneanLamiaceae. Keywords: Ethnobotany;Lamiaceae;Essentialoils;Waterstress;Saltstress;Tolerance indices ;Phenotypicplasticity;Bayesianmodelling;Climatechange;CMIP6;GC-MS;An- timicrobial resistance;Algeria.

Indices detolérance;Plasticitéphénotypique;Modélisationbayésienne;Changementclima- tique;CMIP6;GC-MS;Résistanceauxantimicrobiens;Algérie.