Résumé

RÉSUMÉ
L’agriculture moderne, durable et intensive nécessite la maîtrise et le contrôle des intrants
biologiques et chimiques à travers des outils diagnostiques rapides, précis, peu coûteux et
adaptés au suivi de la croissance des plantes sur le terrain. Le diagnostic optique repose
essentiellement sur la mesure des paramètres biophysiques et biochimiques d’intérêt des
plantes acquis à partir des spectres de fluorescence et de réflectance. L’adoption de cette
technologie à travers les outils commerciaux existants s’heurte d’une part à des insuffisances
pour l’étude exhaustive des effets de micro-organismes racinaires sur la plante. D’autre part,
elle est confrontée à des limites dans la détermination quantitative des macronutriments du sol
prélevés par les plantes. Le but de cette thèse est de proposer des approches méthodologiques
innovantes combinant la spectroscopie de fluorescence et de réflectance pour pallier à ces
difficultés.
Notre étude a porté sur le traitement des signaux de fluorescence et de réflectance mésurés
sur les variétés Orishele et Fhia 21 de vitroplants de bananier plantain cultivés avec différents
champignons arbusculaires mycorhiziens ainsi que sur la variété GB1230 de plants de gombo
fertilisés avec différents engrais chimiques. A cet effet, un prototype d’acquisition de spectres
constitué par des DELs, une carte Arduino et un spectromètre USB a été conçu et réalisé.
Nos résultats sur le bananier plantain ont permis d’évaluer les bénéfices multiples de la
mycorhization à un stade précoce à travers trois indices significatifs de fluorescence et 12
autres de réflectance. Un nouvel indice NWI5 estimant la teneur eau et proposé par nos
travaux s’est révélé très pertinent. Par ailleurs, une classification prédictive des plants a été
rendu possible avec l’algorithme LogitBoost détectant 90,27 % en validation croisée et
87,5 % en jeu de test des plants mycorhizés. L’étude sur les plants de gombo a démontré que
des bandes singulières de fluorescence dans l’UV rouge et le proche infrarouge avec des
DELs d’excitations (UV (375 m), G (520 nm) et R (630 nm)) ainsi que celles de réflectance
possèdent de bonnes capacités prédictives du rendement et des teneurs en azote, phosphore,
potassium et calcium. Les modèles pour la teneur en calcium et en potassium apparaissent
modéremment utiles. Ceux prédisant la teneur en phosphore et en azote sont acceptables. Les
innovations développées dans le cadre de cette thèse constituent des points d’ancrage pour le
développement de nouveaux instruments avancés au service du diagnostic nutritif non
destructif des plantes agricoles.
Mots clés : fluorescence et réflectance ; diagnostic optique ;bananier plantain ; gombo ;
rendement ; macronutriment ; mycorhization.