Fortification des plantes par nanotechnologie : des nanoparticules de SiO2 synthétisées de façon verte et d’emamectine benzoate renforcent synergiquement la défense et les performances agronomiques du maïs contre l’infestation par Spodoptera frugiperda

Une nouvelle manière d’aider le maïs à riposter

Le maïs nourrit les humains et le bétail dans le monde entier, mais ces dernières années une chenille vorace, le ver‑brûlé du maïs, a ravagé les champs et menacé les récoltes. Ce ravageur se propage rapidement, résiste à de nombreux insecticides conventionnels et peut dévaster les exploitations de petits producteurs en une seule saison. L’étude résumée ici explore une idée de pointe : utiliser de minuscules particules respectueuses de l’environnement pour à la fois renforcer les plantes de l’intérieur et améliorer l’efficacité d’un insecticide moderne, afin que les agriculteurs puissent protéger leurs cultures avec moins d’intrants chimiques.

Le ravageur qui ne disparaît pas

Le ver‑brûlé du maïs est originaire des Amériques mais a rapidement envahi l’Afrique et l’Asie, où il fait désormais partie des ravageurs les plus dommageables pour le maïs. Il se nourrit de plus de 350 espèces végétales, mais le maïs est sa cible favorite ; de fortes infestations peuvent réduire fortement les rendements et menacer la sécurité alimentaire. Le contrôle chimique traditionnel est devenu moins fiable car l’insecte a développé des résistances à de nombreux composés et même à certaines cultures génétiquement modifiées. L’emamectine benzoate reste efficace, mais se dégrade rapidement sur le terrain et présente toujours des risques à forte dose. Les agriculteurs ont besoin d’un moyen pour maintenir les populations de ver‑brûlé à faible niveau sans tremper leurs parcelles à répétition dans des produits chimiques.

Des particules minuscules avec une double mission

Les chercheurs ont conçu un système « nano‑activé » qui combine deux types de particules microscopiques pulvérisées sur les feuilles de maïs. L’un est composé de dioxyde de silicium, une forme minérale de silicium produite ici par une méthode verte utilisant des extraits de plantes au lieu de produits chimiques agressifs. Ces nanoparticules de silice agissent comme une source de nutriment bénéfique : une fois absorbé par la plante, le silicium se dépose dans les tissus foliaires, les rendant plus résistants et moins appétents pour les chenilles. Le second composant est l’emamectine formulée en nanoparticules, obtenue en réduisant l’insecticide en particules extrêmement petites et stables. À cette échelle, le principe actif adhère mieux aux feuilles, pénètre plus efficacement dans le corps des insectes et se libère progressivement plutôt que d’un seul coup.

Du laboratoire au champ de l’agriculteur

En tests de laboratoire, l’équipe a comparé l’emamectine ordinaire, la nano‑emamectine, les nanoparticules de silice et des mélanges d’emamectine (en masse ou nano) avec la silice. Ils ont donné des feuilles traitées à des larves de ver‑brûlé et mesuré quelle quantité de chaque traitement était nécessaire pour tuer la moitié ou presque toutes les insectes, ainsi que l’effet des traitements sur des enzymes clés de détoxification chez les chenilles. La nano‑emamectine seule était plus toxique que la forme conventionnelle, et les nanoparticules de silice pouvaient elles‑mêmes tuer des larves. Le plus frappant, cependant, fut les mélanges : la combinaison de silice avec l’une ou l’autre forme d’emamectine tua davantage de larves à des doses plus faibles et supprima fortement les enzymes que les insectes utilisent pour dégrader les toxines, révélant un véritable effet synergique.

Des feuilles plus solides, des plantes plus saines, des récoltes plus importantes

Les chercheurs ont ensuite testé dix programmes de pulvérisation dans un champ de maïs en Egypte durant la saison 2024. Certaines parcelles n’ont reçu que de l’eau, d’autres la silice ou l’emamectine seules, et d’autres encore différentes combinaisons de doses de silice avec de l’emamectine en masse ou en nano. Toutes les pulvérisations contenant un insecticide ont réduit les larves existantes en 24 heures. Mais les mélanges associant la silice à des doses réduites de nano‑emamectine ont fait plus que simplement tuer les chenilles. Les plantes de ces parcelles présentaient des limbes et des nervures plus épais, des cuticules plus robustes et une teneur en silicium plus élevée dans leurs tissus. Elles conservaient un feuillage plus vert, de meilleures performances photosynthétiques et une surface foliaire plus grande. En conséquence, les épis étaient plus remplis et le rendement en grains a nettement augmenté par rapport aux plantes non traitées et infestées.

Pourquoi un mélange à dose réduite compte

Un traitement en particulier — les trois quarts de la dose habituelle de nano‑emamectine combinés aux nanoparticules de silice — s’est distingué. Il a assuré un contrôle du ver‑brûlé au moins équivalent au traitement à dose pleine, tout en réduisant les dommages foliaires de plus de 80 % après la seconde pulvérisation et en augmentant le rendement en grains d’environ 55 %. Comme la silice renforce la plante et interfère avec la capacité de la chenille à détoxifier l’insecticide, moins de produit chimique est nécessaire pour obtenir le même effet. Par ailleurs, le silicium est un élément bénéfique bien établi pour de nombreuses cultures, de sorte que sa présence améliore la santé de la plante plutôt que d’ajouter un stress supplémentaire.

Un pas vers une lutte antiparasitaire plus intelligente

Pour un non‑spécialiste, le message est simple : en associant un insecticide moderne à des nanoparticules minérales compatibles avec la plante, il est possible d’aider le maïs à se défendre tout en réduisant les doses de pesticides. Les particules de silice rugosifient et durcissent les tissus foliaires et semblent affaiblir les défenses internes de la chenille, tandis que l’insecticide à l’échelle nano atteint sa cible plus efficacement et persiste plus longtemps. Ensemble, ils maintiennent des niveaux faibles de ver‑brûlé, préservent la surface foliaire verte et génèrent plus de grain sur la même parcelle. Bien que des essais de sécurité à plus long terme et des tests en conditions diverses soient encore nécessaires, ce travail suggère un avenir où la lutte contre les ravageurs s’appuiera moins sur la chimie brutale et davantage sur l’amplification de la résilience des plantes grâce à des matériaux verts et précisément conçus.

Citation: Shaaban, A., Abdelbaky, A.S., Sherif, D.F.E. et al. Nano-enabled plant fortification: green-synthesized SiO₂ and emamectin benzoate nanoparticles synergistically boost maize defense and agronomic performance against Spodoptera frugiperda infestation. Sci Rep 16, 8266 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38530-7

Mots-clés: ver‑brûlé du maïs, nanopesticides, silicium dans les cultures, protection du maïs, lutte antiparasitaire durable