Optimisation de la photopériode pour la croissance et la biosynthèse des centellosides dans Centella asiatica en condition d’agriculture verticale

Pourquoi les rythmes lumineux comptent pour une plante médicinale

Beaucoup connaissent Centella asiatica, aussi appelée gotu kola, grâce aux crèmes pour la peau et aux remèdes traditionnels pour la cicatrisation et la circulation. Face à la demande croissante, agriculteurs et entreprises cherchent des moyens de cultiver cette plante délicate en intérieur, où la lumière, la température et l’eau peuvent être contrôlées précisément. Cette étude pose une question simple mais pertinente : combien d’heures de lumière et d’obscurité par jour offrent le meilleur compromis entre croissance végétale, teneur en principes actifs et économie d’énergie lorsque Centella est cultivée en étagères superposées dans des fermes verticales ?

Cultiver vers le haut plutôt que vers l’extérieur

Les fermes verticales font pousser des plantes sur des étagères sous lampes artificielles, ce qui permet des récoltes toute l’année en milieu urbain ou dans des climats rudes. Mais l’éclairage est à la fois le moteur de la croissance et le principal poste de dépense. Trop peu de lumière et les plantes restent petites ; trop de lumière et la facture d’électricité explose et les feuilles peuvent être endommagées. Les chercheurs ont cultivé Centella asiatica pendant quatre semaines sous lampes LED blanches à la même intensité, mais selon quatre rythmes jour–nuit différents : jours très longs (20 h lumière, 4 h obscurité), jours longs (16/8), jour et nuit égaux (12/12) et jours courts (8/16). Comme l’intensité était fixe, modifier la durée du jour changeait aussi la quantité totale de lumière reçue quotidiennement.

Compromis de croissance selon la durée du jour

L’équipe a mesuré la taille des plantes — masse fraîche et sèche des parties aériennes et des racines, surface foliaire, nombre de feuilles et de tiges rampantes (stolons). En général, Centella a moins bien poussé sous les jours les plus courts : les plantes soumises à seulement huit heures de lumière présentaient les plus petites parties aériennes, racines et surface foliaire. La croissance s’améliorait avec des jours plus longs, mais pas de façon linéaire. Les parties aériennes étaient les plus lourdes sous le régime de 12 heures, légèrement moins sous 16 et 20 heures, ce qui suggère qu’au-delà d’un certain seuil la lumière supplémentaire n’augmentait plus la croissance aéroportée. Les racines ont réagi différemment, étant les plus lourdes sous le jour très long de 20 heures. Cependant, les plantes sous 16 et 20 heures commençaient à montrer des signes de stress : feuilles assombries, bords enroulés et pointes mortes, signes d’alerte indiquant que la dose lumineuse devenait excessive pour un développement sain.

Composés médicinaux et défenses naturelles

Centella est appréciée pour des composés appelés centellosides — madecassoside, asiaticoside et leurs acides apparentés — ainsi que pour d’autres molécules naturelles aux propriétés antioxydantes. Les chercheurs ont analysé les feuilles pour les phénols totaux, les flavonoïdes et l’activité antioxydante, ainsi que pour les quatre centellosides clés. Les jours plus longs ont généralement augmenté les niveaux de phénols, de flavonoïdes et l’activité antioxydante, avec des valeurs maximales sous 20 heures et minimales sous 8 heures. Les centellosides ont réagi de façon plus subtile. Les formes liées à un sucre (madecassoside et asiaticoside, prisées par les industries cosmétique et pharmaceutique) étaient plus élevées à partir de 12–16 heures de jour, tandis que les formes acides étaient les plus abondantes sous le jour court de 8 heures. Ce schéma suggère que des jours modérés à longs orientent la chimie de la plante vers des saponines plus douces et souhaitables, alors que les jours courts favorisent une autre branche du métabolisme.

Concilier croissance végétale et facture électrique

Puisque l’agriculture intérieure fonctionne à l’électricité, l’équipe s’est aussi intéressée au rythme lumineux qui produit le plus de biomasse par unité de lumière et d’énergie. Ils ont calculé l’efficacité d’utilisation de la lumière (quantité de biomasse sèche produite pour une dose lumineuse donnée) et l’efficacité énergétique (biomasse par unité d’énergie électrique et de temps). Si la biomasse totale augmentait généralement avec des jours plus longs, le régime de 12 heures a offert le meilleur compromis global. À ce réglage, les plantes poussaient vigoureusement, produisaient des quantités intéressantes de centellosides et utilisaient la lumière et l’électricité plus efficacement que sous des jours très courts ou très longs. Aller au-delà de 12 heures augmentait encore certaines mesures antioxydantes, mais au prix de signes visibles de stress et d’une moins bonne efficacité énergétique.

Conclusion pour les futures cultures d’herbes en intérieur

Pour les producteurs visant une Centella asiatica de haute qualité en fermes verticales, cette étude indique une cible simple : environ 12 heures de lumière et 12 heures d’obscurité par jour, sous une intensité LED blanche modérée. Dans ces conditions, les plantes atteignent une taille saine, concentrent leurs feuilles en centellosides recherchés et utilisent l’électricité plus efficacement que sous des jours plus courts ou beaucoup plus longs. Autrement dit, pour cette plante médicinale, un équilibre jour/nuit offre le point optimal où santé des plantes, qualité du produit et économies d’énergie se rejoignent.

Citation: Yang, GS., Kang, IJ., Sim, HS. et al. Optimizing photoperiod for growth and centellosides biosynthesis in Centella asiatica under vertical farming conditions. Sci Rep 16, 14537 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44883-w

Mots-clés: agriculture verticale, Centella asiatica, photopériode, plantes médicinales, éclairage LED