Les défis dans le domaine de l’ agriculture 

Tout ce que l’homme mange est issu de la terre, et l’ agriculture a toujours été un enjeu majeur pour l’ humanité. La population mondiale est en constante augmentation: il y a 80 millions de naissances par an et nous sommes aujourd’hui 7 milliards d’ habitants sur terre et il est estimé qu ‘ un mi ll iard de personnes souffrent de la faim dans le monde. Selon les démographes, nous serons 9 milliards en 2050 ; comment réussirons-nous à nourrir 9 milliards de personnes en 2050? L’ une des solutions proposées est de doubler la production agricole mondiale. Mais face à de nouvelles contraintes, les solutions qui ont permis d’ augmenter la productivité de l’agriculture au XX le siècle (amél ioration des cultivars, révolution verte, mécanisation, superficie des cultures, irrigation de masse) montrent actuellement leurs limites.

Les défis dans le domaine de l’agriculture 

Entre la demande mondiale en pleine croissance, les rendements stagnants qui conduisent à des transferts vers de nouvelles espèces ainsi que la hausse des coûts de production, l’ agriculture se trouve face à de nombreux défis.

Urbanisation croissante 

Au cours des 40 prochaines années, un certain nombre de phénomènes viendront menacer la sécurité alimentaire mondiale. Il est estimé que la population mondiale, qui était de 6,9 milliards d’individus en 2010 (Nations Unies, 2009), passera à environ 9,2 milliards en 2050; elle augmentera essentiellement dans les régions les moins développées, les taux de croissance démographique les plus élevés se situant dans les pays les plus pauvres (Nations Unies, 2009). En 2050, 70 pour’ cent de la population vivra dans des villes, contre 50 pour cent à l’heure actuelle. Si la tendance se poursuit, cette urbanisation, additionnée à l’ étalement urbain et conjuguée à l’augmentation des revenus dans les pays en développement, entraînera une augmentation de la consommation de viande, ce qui intensifiera la demande de céréales fourragères, parallèlement à une utilisation sans cesse accrue de denrées agricoles pour la production de biocarburants. D’ici 2020, les pays industrialisés pourraient consommer jusqu’à 150 kg de maïs par habitant par an en vue de la transformation en éthanol – à parité avec la consommation alimentaire de céréales dans les pays en développement (Rosegrant et al., 2008), tandis qu’ à l’ heure actuelle, la consommation de maïs est de 76 kg par habitant (F AO).

Selon la F AO (Food and Agriculture Organisation), en comptant 0,4 km2 pour les logements en infrastructures nécessaires à 1 000 personnes, la croissance démographique mondiale entre 1995 et 2030 devrait mobiliser à elle seule 1 millions d’hectares supplémentaires de terre à des fins non agricoles.

Changement des habitudes alimentaires

Les habitudes alimentaires des populations des pays riches demandent beaucoup de ressources et consomment beaucoup d’énergie. Au Canada, l’ alimentation a beaucoup évolué depuis 50 ans. La consommation de viande a presque doublé (de 44 kg par an en 1950, elle est passée à 85 kg en 2007 et 93 kg en 2013 selon statistiques canada), alors que la consommation de céréales (pain) a été divisée environ par 3 et celle de certains légumes (notamment la pomme de terre) par 7 (Garriguet, 2008).

Problèmes rencontrés chez les végétaux 

Les plantes sont constamment exposées à leur environnement et ne peuvent échapper aux situations stressantes. L’ensemble des facteurs stressants contribuant à faire souffrir la plante est qualifié respectivement de biotiques ou abiotiques (bios = vie en grec) selon qu’ils sont dus à des organismes vivants (insectes, virus et bactéries) ou à d’autres facteurs (sécheresse et manque de luminosité).

Stress biotique chez les plantes

Un stress biotique est un stress résultant de l’action néfaste d’un organisme vivant sur un autre organisme vivant telle qu’une attaque par un pathogène. Ces agents peuvent être des champignons, des bactéries, des virus, des nématodes, et des insectes . Ces pathogènes, en infectant les végétaux, vont affecter la croissance et le rendement et peuvent causer leur mort. Les maladies biotiques des plantes maraîchères incluent les bactéries, les virus’ et les champignons, et qui se développent à la faveur de conditions particulière (chaleur, humidité, insecte vecteur, et blessures) provoquant ainsi des pertes considérables de production variant selon le type de la culture. Comme tout stress, les maladies parasitaires affectent la croissance, la fertilité et la productivité des plantes.

Les maladies de la pomme de terre sont particulièrement connues. En fait, durant son cycle de développement, la pomme de terre est soumise à l’attaque de pathogènes diverses qui sont dues principalement à des champignons comme Phytophthora infestans l’agent causal du mildiou de la pomme de terre, des virus tels que le virus Y de la pomme de terre et des bactéries. P. infestans est responsable de la plus grande migration humaine causé par l’alimentation de l’ère moderne (Schumann et D’Arcy, 2015), des dizaines de milliers d’Irlandais affamés ayant fui leur pays lors de cette épidémie. Ce type de pathogènes, en infectant le feuillage, les racines et/ou les tubercules, provoquent des retards à la germination, l’affaiblissement des plantes, la mort prématurée et/ou la mauvaise qualité des tubercules.

Certaines infections peuvent apparaître ou continuer à se développer sur les tubercules pendant la période de conservation, ce qui entraîne une perte importante qui est estimée mondialement à presque 30 % (Rousselle et al., 1996).

Solutions envisagées 

Pesticides 

Le terme pesticide regroupe les substances chimiques destinées à repousser, détruire ou combattre les ravageurs et les espèces indésirables de plantes ou d’animaux causant des dommages aux denrées alimentaires et aux produits agricoles. Environ 350 produits différents sous forme d’ herbicide, insecticide, fongicide, nématicide, et autres, sont utilisés aux États-Unis de nos jours (selon F AO). Les pesticides sont utilisés dans le domaine agricole dans le but de :
﹣Protéger les cultures contre les organismes nuisibles,
﹣Assurer des récoltes régulières
﹣Maintenir la qualité des aliments. Par exemple, la protection fongicide, en complément des pratiques culturales, contribue à lutter contre les champignons dont certains produisent des mycotoxines extrêmement dangereuses pour la santé. Un autre exemple, le développement de Datura (mauvaise herbe) dans les cultures légumières peut conduire à la présence de graines toxiques.

Cependant, l’ utilisation massive des pesticides pose des problèmes au niveau environnemental et au niveau de la santé :
﹣Risque de pollution de l’eau: l’eau est précieuse au quotidien. L’amélioration de la qualité des eaux est donc un enjeu majeur. Il faut limiter au maximum la probabilité de retrouver des traces de pesticides dans les nappes phréatiques ou les eaux superficielles.
﹣Risque de pollution de l’air: lorsqu’ un pesticide est pulvérisé pour protéger une culture, une partie du produit peut se volatiliser (AI-Saleh, 1994). Inévitablement, avec cette infiltration dans les sols, et dans l’eau, l’homme est menacé. Les pesticides sont accusés de causer plusieurs maladies, comme l’asthme, la maladie de Parkinson, certains cancers et des malformations (Hoppin et al. , 2007; Rugbjerg et al. , 2011 ; Multigner et al. , 2010). Les pesticides sont également accusés d’être structuralement trop proches des hormones (comme le Manèbe qui a un effet sur le dérèglement de la thyroïde, notamment en inhibant la sécrétion de l’hormone Thyroxine ), de menacer le système nerveux et de réduire la fertilité (Mesnage et al. , 2014; Jamal, 1997; Olivia et al. , 2001 ; Greenlee et al. , 2003). De plus, ils sont retrouvés dans les tissus adipeux du cerveau, dans le sang, dans le lait maternel, dans le foie, dans le placenta, dans le sperme et dans le sang du cordon ombilical des êtres humains (Gatignol, 2007).

 

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Table des matières

CHAPITRE 1  INTRODUCTION 
1.1 Les défis dans le domaine de l’ agriculture
1.1.1 Urbanisation croissante
1.1.2 Changement des habitudes alimentaires
1.1.3 Problèmes rencontrés chez les végétaux
1.1.3.1 Stress abiotique chez les plantes
1.1.3.2 Stress biotique chez les plantes
1.2 Solutions envisagées
1.2.1 Pesticides
1.2.2 Organisme génétiquement modifié (OGM)
1.2.3 Stimulation des défenses naturelles (SDN)
1.2.3.1 Principe des SDN
1.2.3.2 Un exemple de SDN: le chitosane
1.3 Problématique
1.4 Objectifs
CHAPITRE II  UNBIASED NUCLEAR PROTEOMIC APPROACH USING CHITOSAN
TREATED ARABIDOPSIS PLANTS REVEALS NUCLEAR PROTEIN COMPONENT THAT PARTICIPATE IN MAMP-TRIGGERRED IMMUNITY 
2.1 Contribution des auteurs
2.2 Résumé en français
2.3 Article scientifique
MATERIALS AND METHODS
SUPPLEMENTARY INFORMATION
BIBLIOGRAPHY
CHAPITRE III  CONCLUSION

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