Les nanoparticules métalliques pourraient transformer la protection des cultures

Protéger les plantes contre les maladies et les ravageurs représente un marché mondial colossal valant $83.3B en 2025, avec un TCAC de 5 %. Sans une protection efficace des cultures, les pertes dues aux ravageurs et aux maladies exerceraient une pression supplémentaire sur les approvisionnements alimentaires, les prix et la sécurité alimentaire mondiale.

Et la pression pour maintenir des rendements agricoles élevés ne cesse d’augmenter, la population mondiale devant approcher les 10 milliards. Répondre à cette demande croissante nécessitera une hausse importante de la production alimentaire, estimée à plus de 50–60 % au cours des prochaines décennies.

Cependant, la protection des cultures repose encore largement sur des produits chimiques synthétiques, dont certains persistent dans l’environnement, contaminent les cours d’eau ou laissent des résidus dans les aliments. Ainsi, les chercheurs tentent de trouver des technologies alternatives.

« La productivité agricole actuelle est limitée par plusieurs facteurs, notamment le changement climatique, la dégradation des sols, la faible efficacité d’utilisation des nutriments et l’augmentation des stress biotiques et abiotiques. Ces problèmes sont aggravés par l’utilisation généralisée des pratiques agricoles traditionnelles, telles que l’usage excessif d’engrais et de pesticides synthétiques, ce qui entraîne la dégradation des sols, la pollution de l’eau et la perte de biodiversité »

Au lieu de rechercher de nouveaux produits chimiques, une nouvelle voie de recherche consiste à étudier le potentiel des nanomatériaux, dont les caractéristiques sont dictées non seulement par leur composition, mais aussi par leur structure au niveau atomique.

Contrairement aux traitements chimiques ordinaires, les nanoparticules peuvent offrir une délivrance ciblée, une libération contrôlée et une biodisponibilité accrue des principes actifs.

« Les nanomatériaux, en particulier les nanoparticules, possèdent des propriétés physico-chimiques uniques, telles qu’une grande surface spécifique, une réactivité élevée et un potentiel de modification fonctionnelle. Les nanoparticules à base de métaux occupent une place particulière parmi les nanoparticules en raison de leur forte activité biologique »

Des chercheurs de l’ITMO University (Russie) et de la Durban University of Technology (Afrique du Sud) ont passé en revue l’état de l’art de cette technologie, ainsi que son potentiel futur et ses limites.

Ils ont publié leurs résultats dans le South African Journal of Botany¹, sous le titre “Nanoparticules à base de métaux pour la biotechnologie : applications en agriculture”.

Nanoparticules et protection des cultures

Activité antifongique

Un large éventail de nanoparticules métalliques a démontré un potentiel significatif en agriculture, notamment l’oxyde de zinc (ZnO), l’argent (Ag), le cuivre (Cu), l’oxyde de fer (Fe₂O₃) et le dioxyde de titane (TiO₂). Elles peuvent être obtenues par une synthèse « verte », utilisant des extraits de plantes et des micro‑organismes comme alternative respectueuse de l’environnement et économique pour la production de nanoparticules métalliques.

Leur effet le plus puissant est celui d’un traitement antifongique, tuant ou entravant la croissance des champignons pathogènes. Elles agissent en générant des espèces réactives de l’oxygène (ROS) et en perturbant les membranes cellulaires des agents pathogènes.

Source: South African Journal of Botany

Plus précisément, l’argent est l’un des métaux les plus puissants pour cette application, affectant un large éventail de pathogènes fongiques et bactériens (pour la même raison, les ions d’argent sont déjà utilisés dans les hôpitaux pour combattre les infections).

Un autre fongicide bien connu est le cuivre. Il semble agir à la fois en renforçant les parois cellulaires des plantes et en inhibant la croissance des champignons.

Enfin, les nanoparticules de titane sont également reconnues comme efficaces contre les pathogènes fongiques, tandis que les nanoparticules de carbonate de calcium et d’oxyde de fer présentent également un potentiel, bien qu’elles aient été moins étudiées.

Activité antibactérienne

La même nanoparticule peut agir comme traitement antibactérien grâce à divers effets : immobilisation, rupture de la membrane cellulaire bactérienne et génération de molécules oxydatives (ROS).

En bonus, les méthodes de synthèse écologiques permettent la production de nanoparticules antibactériennes biocompatibles avec le corps mammifère, et donc neutres pour la santé humaine.

Source: South African Journal of Botany

Ici aussi, l’argent, ainsi que le zinc et le cuivre, figurent parmi les métaux les plus étudiés pour la formation de ces nanoparticules. La taille des particules à elle seule ne détermine pas l’efficacité. Dans une étude sur les nanoparticules de cuivre, la formulation contenant les plus petites particules a présenté de façon inattendue la plus faible activité antibactérienne, montrant que la composition et les caractéristiques de surface sont également importantes.

Source: South African Journal of Botany

Il semble que ce soient les métaux les plus prometteurs pour cette application, par exemple, dans une étude, les nanoparticules d’oxyde de fer ont réduit la gravité de la maladie de seulement 27 % contre 67 % pour l’argent.

Effets sur les vers et les insectes

Plusieurs extraits de nanoparticules métalliques provenant de plantes ont démontré un effet contre les infestations d’insectes, notamment le fer (hématite – Fe₂O₃), l’oxyde de cuivre et l’oxyde de zinc. Les nanoparticules d’argent obtenues à partir d’extraits végétaux ou de cultures de bactéries connues pour être toxiques aux insectes ont également montré de bons résultats.

Pour cette application, l’usage le plus intéressant n’est peut‑être pas sur les champs, mais pour préserver les récoltes dans les entrepôts, car les céréales et la farine peuvent être infestées par des ravageurs. Dans ce contexte, les nanoparticules d’oxyde d’aluminium sont déjà utilisées dans les opérations commerciales.

Source : South African Journal of Botany

Cependant, comme les applications de stockage alimentaire entraînent une concentration plus élevée de nanoparticules dans le produit final, les auteurs de l’étude demandent davantage d’analyses afin d’assurer la sécurité de ces nanoparticules chez les mammifères et les humains.

Un autre domaine de recherche nécessitant une enquête plus approfondie concerne les effets toxiques indésirables sur les insectes bénéfiques, tels que les abeilles et les insectes prédateurs qui se nourrissent des ravageurs.

En ce qui concerne les nématodes, petits vers responsables de nombreuses maladies des cultures infestant plus de 3000 espèces végétales, les nanoparticules peuvent également aider. Cela est particulièrement utile car les nématodes sont souvent difficiles à traiter avec les produits chimiques conventionnels, l’activité du seul nématode à galles (Meloidogyne incognita) conduisant à des pertes de récoltes importantes, s’élevant à $100B dans le monde.

« L’utilisation de nanoparticules métalliques pourrait offrir une solution plus rapide et plus abordable au problème des ravageurs que les produits chimiques coûteux et les méthodes génétiques. »

Des nanoparticules d’argent « vertes » obtenues à l’aide d’un extrait de Aloe vera peuvent atteindre jusqu’à 60 % de suppression contre M. incognita, avec un effet encore plus important obtenu in vitro.

De même, les nanoparticules d’oxyde de fer, de titane et de cuivre ont considérablement limité le développement de M. incognita.

« Des expériences sur des plants de tomate ont révélé que les nanoparticules « vertes » présentaient la plus grande activité contre M. incognita : les nanoparticules ont réduit le nombre d’œufs pondus de 41 % et le nombre de galles (sites de reproduction) de 38 % à une concentration de 200 mg/L pendant 45 jours. »

Autres effets des nanoparticules sur les cultures

Bien que les effets des nanoparticules métalliques sur les agents pathogènes et les ravageurs constituent l’application la plus importante de cette technologie, d’autres activités biologiques peuvent également être importantes.

Par exemple, il semble que de faibles concentrations de nanoparticules stimulent la croissance, tandis que des concentrations élevées peuvent avoir des effets toxiques et inhiber les processus physiologiques, avec un effet strictement dépendant de la dose.

Source : South African Journal of Botany

Elle favorise également la croissance des racines et des pousses, ainsi que la formation de caroténoïdes et de chlorophylles a et b.

C’est un effet pour lequel les nanoparticules d’or ont également été étudiées. Par exemple, des nanoparticules d’or ont été utilisées pour améliorer la germination de la plante médicinale rare Gloriosa superba.

Il a même été constaté que les nanoparticules de fer et de molybdène amélioraient l’absorption d’azote par les plantes de Solanum lycopersicum.

Un autre domaine intéressant est l’utilisation de nanoparticules pour aider à la dépollution du sol et des plantes contaminés par des métaux lourds : les nanoparticules de dioxyde de titane et de sélénium ont été utilisées pour nettoyer les plants de blé de la contamination au cadmium.

Enfin, les nanoparticules peuvent aider les plantes à faire face au stress environnemental. Elles peuvent aider les plantes à tolérer un excès de sel, à améliorer la photosynthèse, ou à survivre à la sécheresse.

Source : South African Journal of Botany

Limites et avenir des nanoparticules en agriculture

Les analyses in vitro et les études de laboratoire limitées ont largement démontré le potentiel des nanoparticules métalliques pour l’agriculture, que ce soit pour la protection contre les agents pathogènes et les ravageurs, ou pour stimuler la croissance. La production de ces nanoparticules à partir d’extraits végétaux est particulièrement prometteuse, offrant la possibilité à la fois de voies de production « vertes » et d’une activité biologique améliorée.

Cependant, avant un déploiement à grande échelle, il faut encore acquérir une meilleure compréhension des impacts sur les exploitations réelles. Notamment, l’impact sur les organismes non ciblés qui jouent des rôles essentiels dans les agroécosystèmes, tels que les abeilles, les autres pollinisateurs (papillons, mouches, etc.) et les vers de terre, demeure incertain. Des espèces inoffensives de nématodes, de champignons ou de bactéries peuvent également être lésées involontairement, ce qui pourrait affecter la santé du sol ainsi que les cycles du carbone et de l’azote. La persistance globale des nanoparticules dans le sol et l’environnement en général, ainsi que les modifications chimiques (agrégation, sorption, dissolution, réactions rédox, sulfidation) pourraient également être importantes.

Les cadres réglementaires pour ces produits sont également très fragmentés et inadéquats.

Du point de vue de l’industrie agrochimique, le développement de formulations spécifiques à une espèce, non toxiques, grâce à des stratégies « safe‑by‑design » sera nécessaire pour parvenir à une commercialisation à grande échelle.

Cependant, les investisseurs devraient surveiller cette technologie, car elle pourrait améliorer le profil écologique des fabricants de pesticides tout en maintenant l’efficacité de la protection des cultures nécessaire pour nourrir un monde de plus en plus peuplé.

Investir dans la protection avancée des cultures

FMC Corporation

Parmi les cinq plus grands groupes agrochimiques (dont Syngenta, Bayer, Corteva et BASF), FMC se distingue en étant le seul spécialiste « pure‑play » de la chimie des cultures et des produits biologiques, n’ayant pas de revenus secondaires provenant des activités intégrées de semences et de traits génétiques.

Au lieu de rivaliser avec eux sur des segments de produits de base à faible marge, son modèle économique privilégie des chimies propriétaires et brevetées ainsi qu’une expertise spécialisée en formulation, en se concentrant pour ses traitements innovants sur l’agriculture de précision et les produits biologiques (ARN, phéromones, etc.).

Cela place l’entreprise en bonne position pour intégrer de nouvelles formules et innovations biologiques, comme les nanoparticules évoquées dans cette étude, bien que celles‑ci soient encore largement à un stade expérimental et ne constituent pas une part des revenus de FMC.

Le joyau concurrentiel de FMC est son portefeuille d’insecticides haut de gamme, les herbicides constituant le deuxième plus grand marché. Les ventes en Amérique du Nord et en Amérique latine représentent la majeure partie du chiffre d’affaires de l’entreprise, suivies des ventes dans la région EMEA.

Source : FMC

Son exposition aux cultures est diversifiée, ancrée dans le soja et les fruits/légumes (à 20 % chacun) et équilibrée par le riz, le maïs, la canne à sucre et les céréales.

En 2026, l’entreprise a enregistré une baisse de ses revenus et de ses bénéfices en raison de la vente de sa filiale indienne, tandis que le flux de trésorerie disponible est resté positif. L’entreprise vise à générer 1 milliard de dollars en 2026 pour réduire sa dette.

Cependant, FMC a également constaté une croissance de plus de 50 % des ventes de nouveaux principes actifs, illustrant le succès de sa stratégie axée sur l’innovation, avec une augmentation des ventes directes aux producteurs sur des marchés clés comme le Brésil.

Source : FMC

Dans l’ensemble, FMC est une entreprise plus petite et plus cyclique saisonnièrement que les autres grands groupes agrochimiques, mais également beaucoup plus focalisée et centrée sur l’innovation et des solutions spécifiques pour des cultures précises.

Ainsi, cela permet de dégager de fortes marges, de soutenir l’innovation et d’offrir aux investisseurs une exposition au marché de la protection avancée des cultures via l’action de l’entreprise.

Dernières actualités et développements de l’action FMC Corporation (FMC)

Étude citée

^{1. Roman Olegovich Shaikenov et al,. Nanoparticules à base de métaux pour la biotechnologie : applications en agriculture. South African Journal of Botany. novembre 2026. Pages : 124‑139. Volume 198. 10.1016/j.sajb.2026.09.013}