Vernonia galamensis (PROTA)

Ressources végétales de l'Afrique tropicale Introduction

Liste des espèces

Importance générale
Répartition en Afrique
Répartition mondiale
Médicinal
Fourrage

Vernonia galamensis (Cass.) Less.

Protologue: Linnaea 4: 314 (1829).

Famille: Asteraceae (Compositae)

Nombre de chromosomes: 2n = 18

Synonymes

Centrapalus galamensis Cass. (1817), Vernonia pauciflora (Willd.) Less. (1829) non (Pursh.) Poir., Centrapalus pauciflorus (Willd.) H.Rob. (1999).

Noms vernaculaires

Ironweed, vernonia (En).

Origine et répartition géographique

Vernonia galamensis est présent à l’état naturel depuis le Cap-Vert et le Sénégal jusqu’en Erythrée et dans toute l’Afrique de l’Est jusqu’au Mozambique. La plus grande diversité se trouve en Afrique de l’Est, alors qu’en Afrique de l’Ouest seule une variété est présente. Dans les années 1950, Vernonia anthelmintica (L.) Willd. a été signalé comme source possible d’acide vernolique, mais les efforts pour le domestiquer ont échoué. En 1964, dans les zones semi-arides de l’est de l’Ethiopie, des spécimens de Vernonia galamensis ont été récoltés qui alliaient un fort pourcentage d’acide vernolique à un rendement en graines intéressant ainsi qu’une bonne rétention des graines. Vernonia galamensis est maintenant à l’essai comme culture oléagineuse industrielle prometteuse dans plusieurs parties du monde.

Usages

Traditionnellement, Vernonia galamensis passe pour une adventice. La forte teneur en huile de la graine associée au pourcentage élevé d’acide vernolique contenu dans l’huile en font un oléagineux plein d’avenir. L’huile, appelée “huile de vernonia” peut être utilisée dans l’industrie chimique (colles, peintures et plastiques), pharmaceutique et agro-industrielle. Dans l’industrie de la peinture, elle est actuellement testée comme composant de peintures à base de solvants organiques peu volatils. En tant que composant de couches et d’enduits thermo-étuvés, l’huile de vernonia assure une adhérence parfaite, une flexibilité et une résistance à l’écaillement, ainsi qu’une bonne résistance aux solvants alcalins, acides et non polaires. Dans les plastiques, elle peut être utilisée comme plastifiant du PVC et comme composant structurel des polymères. Le tourteau convient à l’alimentation animale.

En Ethiopie, on fume les feuilles en guise de tabac. En Tanzanie, elles sont cuites en bouillie, ou consommées en infusion contre les douleurs thoraciques. Au Kenya, la plante permet de soigner les douleurs gastriques.

Production et commerce international

Récemment, la société Vernique Biotech a lancé l’exploitation commerciale de Vernonia galamensis en Ethiopie. Néanmoins, l’exploitation à grande échelle n’en est qu’à ses balbutiements et aucune information à ce sujet n’est disponible.

Propriétés

La graine contient par 100 g : 20–27 g de protéines et 36–45 g d’huile. La composition moyenne en acides gras d’échantillons d’huile de graines en provenance d’Ethiopie est (avec les écarts indiqués entre parenthèses) : acide vernolique 74% (34–87%), acide palmitique 3% (2–8%), acide stéarique 3% (1–7%), traces d’acide arachidique, acide oléique 5% (2–18%), acide linoléique 14% (7–35%). Le tourteau contient par 100 g : protéines brutes 44 g, fibres brutes 11 g, cendres 19 g, glucides 7 g. Les feuilles renferment une petite quantité d’huile. La composition en acides gras de l’huile des feuilles est : acide palmitique 12–22%, acide linolénique 41–59%, acide parinarique 8–17% ; l’acide vernolique n’est présent qu’à l’état de traces dans les feuilles.

L’acide vernolique (acide cis-12,13-époxy-cis-9-octadécénoïque ou acide 12, 13-époxyoléique) se caractérise par son groupe époxy chimiquement actif. La plupart de l’acide vernolique se présente sous la forme de trivernoline, un triglycéride dont la viscosité est inférieure à celle des huiles chimiquement époxydées. Grâce à leur structure chimique, l’acide vernolique et la trivernoline peuvent subir des réactions chimiques caractéristiques des groupes esters, des doubles liaisons et des groupes époxy. Grâce à sa faible viscosité, l’huile est un solvant pour les peintures à base de résines alkydes. Elle n’est pas volatile, mais polymérise et se fond dans l’enduit de peinture.

Falsifications et succédanés

Les acides gras époxy destinés à l’usage industriel sont généralement fabriqués industriellement à partir de produits dérivés du pétrole ou d’huile de soja ou encore d’huile de lin. Faute de réduire les coûts de production de l’acide vernolique issu de Vernonia galamensis, l’huile de soja et de lin conserveront la préférence en tant que matières premières pour la majorité des usages ; toutefois, si c’est la faible viscosité que l’on recherche, l’acide vernolique issu de Vernonia galamensis est un produit économiquement plus intéressant que les huiles époxy issues de soja et de lin qui, elles, sont plus visqueuses. L’acide vernolique est présent en petites quantités dans plusieurs autres plantes, bactéries et champignons. Outre Vernonia anthelmintica, il a été découvert chez Stokesia laevis (Hill) Greene et chez Euphorbia lagascae Spreng. Des efforts sont déployés pour transférer les gènes responsables de la forte teneur en acide vernolique aux espèces oléagineuses de Brassica et de soja. Cependant, le degré d’expressivité de ces gènes est bien inférieur à celui de Vernonia galamensis, ce qui fait planer un doute sur les possibilités économiques de ces cultures transgéniques.

Description

Plante herbacée généralement annuelle atteignant 3(–5) m de haut, mais beaucoup plus petite la plupart du temps ; tiges striées, finement à grossièrement poilues, parfois ramifiées près du sommet. Feuilles alternes, plutôt serrées, simples, sessiles ; limbe elliptique à linéaire, jusqu’à 25 cm × 5 cm, base cunéiforme, apex acuminé, bords dentés, poilu sur les deux faces, mais glabrescent. Inflorescence : capitules solitaires, ou peu nombreux à nombreux en cyme terminale, lâche à plutôt dense, feuillue ; pédoncule trapu, pubescent ; involucre ovoïde à presque globuleux, de 8–25 mm × 1–15 mm, bractées involucrales sur 4–6 rangs, vert clair souvent à sommet foncé, bractées externes linéaires, courtes, bractées médianes souvent fermes à la base, à sommet souvent foliacé, bractées internes oblongues à étroitement lancéolées et acuminées, assez membraneuses, sèches. Fleurs normalement bisexuées et fertiles, longuement exsertes ; corolle de 7,5–16 mm de long, partie inférieure tubulaire, s’évasant ensuite graduellement, bleu vif à mauve pâle, rose, violette, mauve ou presque blanche, quelquefois teintée de jaune ou vert pâle, lobes 5, linéaires, de 2–7 mm de long, glanduleux ; étamines 5, légèrement exsertes, anthères soudées en un tube ; ovaire infère, style exsert, à 2 branches. Fruit : akène étroitement obovoïde atteignant 8 mm de long, à 10 côtes égales, étroites, marron foncé à noir, densément couvert de poils apprimés ; pappus en 2 verticilles, pappus externe de soies barbelées atteignant 2 mm de long, pappus interne de soies barbelées atteignant 11 mm de long.

Autres données botaniques

Le genre Vernonia comprend près de 1000 espèces, dont la plupart sont présentes en Amérique du Sud, plus de 300 ayant été répertoriées en Afrique, dont environ un tiers à Madagascar et une cinquantaine en Ethiopie. Dernièrement, il a été proposé de transférer les espèces de Vernonia de l’Ancien Monde à d’autres genres : Vernonia galamensis devient alors Centrapalus pauciflorus (Willd.) H.Rob.

Vernonia galamensis est très variable ; son centre de diversité se situe en Ethiopie, au Kenya et en Tanzanie. Pour prendre en compte sa variabilité morphologique, 10 taxons sous-spécifiques (sous-espèces et variétés) séparés géographiquement ou écologiquement ont été décrits. En raison de sa forte teneur en huile et en acide vernolique et de son égrenage spontané relativement faible, subsp. galamensis var. ethiopica M.G.Gilbert a été au centre des recherches dont l’objectif est la domestication et la commercialisation.

Croissance et développement

Les graines peuvent montrer une certaine dormance pendant quelques mois après la maturité ; ensuite la germination nécessite une dizaine de jours. Les plantes développent une tige unique non ramifiée terminée par une inflorescence. La croissance est indéterminée. Certaines plantes peuvent atteindre seulement 20 cm de haut et former un seul capitule floral, alors que d’autres deviennent de vigoureux arbustes de plus de 2,5 m de haut, à plusieurs branches et capitules floraux. La floraison est induite par des jours courts, mais à l’intérieur de la subsp. galamensis var. petitiana (A.Rich.) M.G.Gilbert, on a trouvé certaines plantes, dans le sud et le nord de l’Ethiopie et au Kenya, qui sont peu sensibles à la photopériode de façon quantitative.

Au cours d’un essai mené sur des sélections de var. ethiopica à différents endroits d’Ethiopie, la floraison a débuté 87–117 jours après le semis, les graines mûrissant après 161–261 jours. Lorsque les conditions de croissance le permettent, la ramification commence après la formation de l’inflorescence principale et seulement sur les nœuds supérieurs ; ces branches peuvent également former des capitules floraux. C’est pourquoi il se peut que les capitules d’une même plante ne mûrissent pas de manière uniforme. L’égrenage spontané de capitules mûrs existe chez la plupart des types, mais des types à égrenage réduit ont été identifiés. Vernonia galamensis est autocompatible, mais des taux d’allogamie atteignant 16% ont été observés.

Ecologie

Vernonia galamensis est adapté aux zones tropicales semi-arides où on le rencontre dans la brousse sèche, mais plus fréquemment dans les lieux rudéraux et comme adventice des cultures, jusqu’à 2000(–2500) m d’altitude. Seule la subsp. afromontana (R.E.Fr.) M.G.Gilbert var. afromontana est présente dans les forêts montagnardes, souvent en milieu non perturbé. Les précipitations peuvent atteindre (250–)500 mm pour certains types, mais s’élever jusqu’à 1850 mm pour d’autres. En culture, Vernonia galamensis a besoin d’une saison des pluies qui assure une humidité suffisante pour permettre la formation des principaux capitules floraux ; en revanche, une longue saison des pluies, entraînant la formation de capitules floraux secondaires, ne ferait que provoquer une mauvaise uniformité de maturation et un risque d’égrenage spontané. Les plantes tolèrent beaucoup d’ombre, ce qui pourrait permettre leur culture en agroforesterie. Elles préfèrent un sol bien drainé avec un pH de 5,0–8,5. Inversement, sur des sols mal drainés, la croissance de la tige principale s’interrompt avant la floraison et les branches se développent à partir de la base de la plante, mais finissent aussi par se flétrir et mourir.

Multiplication et plantation

Vernonia galamensis se multiplie par graines. La graine étant petite, il faut une planche de semis ferme et plane. Dans des plantations expérimentales aux Etats-Unis, un espacement de 90–100 cm entre les lignes et de 15–30 cm sur la ligne a donné de bons résultats. En Ethiopie, des rendements élevés pour var. ethiopica ont été obtenus avec des espacements de 40 cm entre les lignes et de 10 cm sur la ligne. Le poids de 1000 graines est de (2,5–)3,4–4,3 g ; chez var. afromontana, qui se caractérise par de grosses graines, le poids de 1000 graines est de 5,4 g. Le nombre de graines par capitule est en moyenne d’environ 240.

Gestion

La croissance des semis est lente et le désherbage est important. Des herbicides appliqués avant le semis ont donné de bons résultats. L’écimage des jeunes plantes peut réduire le risque de verse et renforcer l’uniformité de la maturation. Lors d’un essai au Zimbabwe, l’écimage de plantes de var. ethiopica à une hauteur de 15 cm a permis le développement de 18–20 branches principales par plante, chacune portant 3–5 capitules floraux. Au moment de la récolte, la hauteur des plantes avait été réduite, la verse limitée considérablement et la maturation des graines plus uniforme. Chez var. petitiana, qui a tendance à être plus courte, l’effet de l’écimage était moins évident. Des recommandations concernant l’application d’engrais ne sont pas encore disponibles, mais des apports de 100 kg/ha de N ont donné de bons résultats dans des essais menés aux Etats-Unis. En Ethiopie, un apport de 150 kg N/ha a provoqué la verse. Des apports de K et P ont produit peu d’effets.

Maladies et ravageurs

Une brûlure des feuilles provoquée par Alternaria alternata, une pourriture des racines causée par un complexe de Fusarium solani, Rhizoctonia solani et Sclerotium rolfsii et la rouille due à Puccinia sp. ont été observées aux endroits où Vernonia galamensis avait été cultivé pendant plusieurs années. Des sélections différaient énormément dans leur sensibilité. En Ethiopie, on a pu observer que la punaise Captosoma sp. avait une incidence modérée sur les capitules floraux mûrs, sur les jeunes pousses, les feuilles et les bourgeons terminaux, provoquant parfois une ramification abondante de la tige. L’infestation par la punaise arlequin (Bagrada sp.), responsable d’un flétrissement, peut elle aussi s’avérer dangereuse. Cuscuta campestris Yunk. a été signalée comme mauvaise herbe parasite de Vernonia galamensis en condition naturelle et au champ.

Récolte

Vernonia galamensis mûrit de manière inégale et plusieurs passages sont souvent nécessaires lors de la récolte. La récolte des capitules se fait lorsque les involucres qui entourent les graines sont secs et bien étalés de manière à libérer les graines mûres. A ce stade, les graines sont à 90% noires et compactes. Chez var. ethiopica, on a recensé des sélections chez lesquelles les graines restaient sur la plante environ 30 jours après la maturité. Les producteurs peuvent donc différer la récolte d’une culture hétérogène jusqu’à ce que la quasi totalité des graines soit mûre.

Rendement

Aux Etats-Unis, des rendements expérimentaux de graines atteignant 2500 kg/ha obtenus à partir du meilleur matériel génétique ont été signalés. Les meilleurs rendements enregistrés en Ethiopie à partir de sélections locales s’élèvent à 4000 kg/ha de graines, ce qui représente 1625 kg/ha d’huile.

Traitement après récolte

Après la récolte, les graines sont d’abord séparées des capitules, après quoi elles sont débarrassées de leurs pappus. Si ces opérations sont effectuées à la main, elles sont laborieuses et demandent une main-d’œuvre nombreuse.

Ressources génétiques

Var. ethiopica est considérée comme la variété la plus prometteuse puisqu’elle offre un rendement potentiel élevé, une forte teneur en huile et en acide vernolique de même qu’une bonne rétention des graines. Des types indifférents à la longueur du jour ont été découverts chez var. petitiana au nord et au sud de l’Ethiopie et au Kenya. Ils sont actuellement utilisés dans des programmes d’amélioration aux Etats-Unis.

Des collections de ressources génétiques sont détenues à la North Central Regional Plant Introduction Station, Ames, Iowa, Etats-Unis (53 entrées) et au National Genebank, KARI, Muguga, Kenya (38 entrées). La prospection de ressources génétiques a couvert la plupart de l’Ethiopie. Quelque 500 entrées ont été recueillies dans des milieux très variés allant de 1250 m à 2050 m d’altitude. Ils sont conservés et analysés par l’université d’Alemaya et l’Ethiopian Institute for Agricultural Research par l’entremise de leurs stations de recherche installées dans le pays. L’Ethiopian Institute of Biodiversity Conservation and Research détient une collection de 14 entrées.

Sélection

Aux Etats-Unis où il faut des plantes indifférentes à la photopériode, le travail de sélection se concentre sur les hybrides de var. ethiopica et var. petitiana afin d’obtenir des types à fort rendement, insensibles à la longueur du jour et avec une bonne rétention des graines, et non-dormants. Plusieurs générations de ces sélections ont été mises au point et sont en cours d’évaluation. Des travaux de sélection, axés sur la caractérisation des ressources génétiques, sont menés actuellement en Ethiopie.

Perspectives

Surtout en zones tropicales semi-arides, Vernonia galamensis demeure un oléagineux prometteur car source d’une matière première industrielle qui ne saurait être remplacée qu’en partie par des produits de la chimie de synthèse. Son succès, cependant, est tributaire à la fois des rendements économiques susceptibles de découler des sélections améliorées et de l’évolution des applications industrielles qui requièrent les qualités spécifiques de l’acide vernolique.

En règle générale, c’est une plante qui convient bien à la culture en zone semi-aride et aride et qui peut servir de nouvelle culture de rapport, permettant ainsi aux paysans des pays tropicaux en développement de diversifier leurs produits agricoles.

Références principales

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Sources de l'illustration

• Gilbert, M.G., 1986. Notes on the East African Vernonieae (Compositae), 4. A revision of the Vernonia galamensis complex. Kew Bulletin 41(1): 19–35.

Auteur(s)

• Tesfaye M. Baye

Section on Statistical Genetics, University of Alabama at Birmingham, 1665 University Blvd, RPHB 327, Birmingham, AL 35294, United States

• L.P.A. Oyen

PROTA Network Office Europe, Wageningen University, P.O. Box 341, 6700 AH Wageningen, Netherlands

Consulté le 6 mars 2025.

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