Le manganèse, du sol à la plante : redox, photosynthèse et disponibilité

En milieu bien aéré (potentiel Eₕ élevé), le manganèseMicronutriment essentiel (Mn) dont la dynamique est régie par des réactions d'oxydoréduction médiées par les micro-organismes et le pH du sol (Alejandro et al., 2020). Si sa carence limite la photosynthèse, sa solubilisation excessive en conditions acides peut devenir toxique pour les végétaux et influencer la stabilité de la matière organique (Foy, 1984; Li et al., 2021) → Vocabulaire se trouve majoritairement sous forme d'oxydes insolubles de Mn (III) et Mn (IV) (Kabata-Pendias & Szteke, 2015). Le passage du Mn soluble aux oxydes est un processus principalement médié par les microorganismes, l'oxydation abiotique étant cinétiquement lente dans la plupart des sols (Sparrow & Uren, 2014).

• Immobilisation et carence : Dans les sols alcalins et oxydés, la solubilisation sous forme d'ions Mn²⁺ est fortement limitée, ce qui induit fréquemment des carences (Husson, 2012).
• Réactivité : Le Mn (III) est une espèce redox extrêmement réactive qui agit comme un intermédiaire fugace, disparaissant rapidement par gain ou perte d'électrons pour former soit du Mn (II) soluble, soit du Mn (IV) précipité (Kabata-Pendias & Szteke, 2015).
• Précipitation carbonatée : Dans les sols calcaires, la solubilité peut également être contrôlée par la formation de rhodochrosite (MnCO₃) lorsque le paramètre pe+pH est inférieur à 16 (Schwab & Lindsay, 1983).

L'engorgement (saturation en eau) déclenche une réduction rapide des oxydes de Mn en Mn²⁺ soluble, car ces oxydes servent d'accepteurs d'électrons pour la respiration microbienne anaérobie (Li et al., 2021 ; Johnson et al., 2016).

• Cinétique de réduction : La transformation est extrêmement rapide, les changements majeurs intervenant dans les 6 à 12 premiers jours suivant la saturation (Xiang & Banin, 1996).
• Influence combinée pH/Eh : À pH 5, la conversion vers la phase soluble débute dès un Eₕ élevé de +500 mV. En revanche, pour des sols au pH situé entre 6 et 8, la réduction nécessite des potentiels plus bas, compris entre +200 et +300 mV (Gotoh & Patrick, 1972).
• Risques de toxicitéCapacité d'une substance (xénobiotique, métal lourd, pesticide) à provoquer des effets néfastes sur un organisme vivant (Gervillier, 2008; Temgoua, 2020). Elle est évaluée par des paramètres comme la dose journalière admissible ou la concentration sans effet prévisible et peut être qualifiée d'aiguë, subchronique ou chronique selon la durée d'exposition (Mamy et al., 2008; Temgoua, 2020) → Vocabulaire : La submersion peut augmenter la concentration de Mn soluble de manière substantielle par rapport aux conditions de capacité au champ (Khan et al., 2023). Cette libération massive est accentuée par la température (accélération de l'activité microbienne) et l'apport de matière organique fraîche (Porter et al., 2004 ; Sparrow & Uren, 2014).

La dynamique du Mn repose sur un équilibre délicat entre l'oxydationRéaction chimique caractérisée par la perte d'un ou plusieurs électrons par un composé (réducteur) au profit d'un oxydant (Availability of Polycyclic Aromatic Compounds (PACs) and Remediation Treatment by Oxidation of Coking Plant Soils : Impact on the Contaminant Nature, Their Transfer and Their Ecotoxicity, 2024) Dans le sol, les processus d'oxydation (biotiques ou abiotiques) sont essentiels à la transformation des minéraux, à la nitrification et à la dynamique du fer, et sont régulés par le potentiel d'oxydo-réduction et la disponibilité en oxygène (Caurel, 2019; Johansson, 2019; Pierson-Wickmann, 2017) → Vocabulaire microbienne et la réduction chimique ou biologique (Sparrow & Uren, 2014).

• Biodisponibilité : Il existe une corrélation directe entre l'activité du Mn²⁺ en solution et l'absorption par les plantes (notamment le riz), confirmant que la phase soluble est le principal moteur de la nutrition et de la phytotoxicité (Suda et al., 2021).
• Déséquilibre systémique : Les recherches indiquent que l'état d'oxydation du Mn dans le sol reflète souvent mieux les conditions redox moyennes à long terme que le pH instantané, créant des « points chauds » (hotspots) biogéochimiques où le cycle du Mn interagit avec ceux du carbone et du fer (Wen et al., 2022).
• Lixiviation : En raison de sa grande solubilité en conditions réductrices, le Mn est sujet à une lixiviation importante dans les profils de sol forestiers ou agricoles drainés (Kabata-Pendias & Szteke, 2015).

L'absorption du Mn²⁺ par les racines est un processus actif hautement efficace. Les mesures cinétiques démontrent que les taux de transport peuvent être 100 à 1 000 fois supérieurs aux besoins réels de la plante, grâce à des transporteurs capables de déplacer des millions d'ions par seconde (Millaleo et al., 2010).

• La famille NRAMP : Chez Arabidopsis thaliana, AtNRAMP1 est identifié comme le transporteur principal de haute affinité, dont l'expression est fortement régulée à la hausse en conditions de carenceInsuffisance d'un ou plusieurs éléments nutritifs nécessaires à la croissance végétale dans la solution du sol. Une plante doit absorber de l'azote, du phosphore, du potassium, du calcium et du magnésium par ses poils absorbants ; un défaut de disponibilité de ces ions minéraux entraîne des altérations biochimiques et une baisse de rendement (Blotevogel, 2017; Liber, 2020) → Vocabulaire en Mn (Castaings et al., 2016).
• La polyvalence de IRT1 : Bien que spécialisé dans le fer, le transporteur IRT1 (famille ZIP) participe également à l'absorption du Mn²⁺, montrant une redondance fonctionnelle avec NRAMP1 pour maintenir l'homéostasie des métaux (Castaings et al., 2016).
• Complexes organiques : Les protéines de type YSL interviennent dans le transport des complexes Mn-nicotianamine, facilitant le passage à travers les membranes plasmiques (Millaleo et al., 2010).

Le riz (Oryza sativa) a développé des stratégies spécifiques pour gérer les fortes concentrations de Mn rencontrées dans les sols inondés (réduits) (Hu et al., 2024).

• Entrée constitutive via OsNRAMP5 : Ce transporteur est le pilier de l'entrée du Mn dans le riz. Localisé de manière polaire sur la face distale de l'exoderme et de l'endoderme, il assure un flux constant vers le cylindre central (Sasaki et al., 2012). Son absence (invalidation) entraîne une chute marquée de la croissance et du rendement, même sous un apport en fer suffisant (Sasaki et al., 2012).
• Le « commutateur » de distribution OsNRAMP3 : Localisée dans les nœuds, cette protéine agit comme un commutateur de répartition. En conditions de faible disponibilité, elle dirige préférentiellement le Mn vers les jeunes feuilles et les panicules (Yamaji et al., 2013). En cas d'excès, la protéine est rapidement dégradée pour laisser le Mn suivre le flux de transpiration vers les feuilles âgées, protégeant ainsi les tissus en croissance (Yamaji et al., 2013).
• Séquestration et efflux : Pour éviter la toxicitéCapacité d'une substance (xénobiotique, métal lourd, pesticide) à provoquer des effets néfastes sur un organisme vivant (Gervillier, 2008; Temgoua, 2020). Elle est évaluée par des paramètres comme la dose journalière admissible ou la concentration sans effet prévisible et peut être qualifiée d'aiguë, subchronique ou chronique selon la durée d'exposition (Mamy et al., 2008; Temgoua, 2020) → Vocabulaire cytosolique, le riz utilise OsMTP8.1 et OsMTP8.2 pour séquestrer le Mn dans les vacuoles, tandis qu'OsMTP9 facilite l'efflux du manganèse hors des cellules racinaires (Tsunemitsu et al., 2017).

Une fois absorbé, le Mn est transporté de manière acropète via le xylème, entraîné par le flux de transpiration (Page & Feller, 2015). Cependant, sa mobilité dans le phloème est restreinte, ce qui limite sa redistribution (Page & Feller, 2015).

• Rétention dans les tissus âgés : Contrairement au nickel ou au zinc, le manganèseMicronutriment essentiel (Mn) dont la dynamique est régie par des réactions d'oxydoréduction médiées par les micro-organismes et le pH du sol (Alejandro et al., 2020). Si sa carence limite la photosynthèse, sa solubilisation excessive en conditions acides peut devenir toxique pour les végétaux et influencer la stabilité de la matière organique (Foy, 1984; Li et al., 2021) → Vocabulaire est peu mobile dans le phloème et a tendance à s'accumuler dans les feuilles matures (Page & Feller, 2015).
• Déficit de remplissage des grains : Le transfert du xylème vers le phloème est souvent insuffisant lors de la maturation, notamment chez le blé, où le transport de manganèse vers les grains peut s'avérer critique (Millaleo et al., 2010).
• Recyclage limité : Bien que des études au ⁵²Mn suggèrent l'existence d'un recyclage via des transporteurs de faible affinité encore mal identifiés, ce flux reste marginal par rapport au transport xylémique (Alejandro et al., 2020).

Le rôle le plus critique du manganèse se situe au cœur du photosystème IIComplexe enzymatique situé dans les membranes thylakoïdales des organismes photosynthétiques oxygéniques (Cady et al., 2007). Il contient le complexe oxydant de l'eau, un cluster métallique composé de quatre atomes de manganèse et d'un calcium (Mn₄Ca), responsable de l'oxydation de l'eau en dioxygène par l'utilisation de l'énergie lumineuse (Najafpour et al., 2016; Suga et al., 2014) → Vocabulaire, au sein du complexe d'oxydation de l'eau. Ce centre catalytique est structuré autour d'un agrégat métallique unique : Mn₄CaO₅ (Cox et al., 2013).

• Mécanisme de photolyse : Le cluster de Mn subit un cycle à travers cinq états d'oxydation successifs (états S₀ à S₄), permettant de stocker quatre équivalents oxydants nécessaires pour scinder deux molécules d'eau en une molécule de dioxygène (O₂), libérant des électrons et des protons (Pantazis, 2018). Ce catalyseur naturel affiche une efficacité remarquable, avec un renouvellement typiquement de l'ordre de 100 à 400 molécules de O₂ par seconde pour le complexe natif (Pantazis, 2018).
• Stabilité structurale : Le Mn est indispensable pour stabiliser la protéine D1 du centre de réaction du PSII (Socha & Guerinot, 2014). Une carence (souvent inférieure à 10–20 µg g⁻¹ de matière sèche) entraîne une désorganisation des thylakoïdes et une chute importante du taux d'assimilation du CO₂ (Li et al., 2024 ; Santos et al., 2017).
• Effet supra-optimal : À l'inverse, un excès de Mn induit une toxicité se manifestant par une réduction de la conductance stomatique et des nécroses foliaires, accompagnées d'une hausse de l'activité des peroxydases et catalases (Santos et al., 2017).

Le Mn est le cofacteurComposant non protéique (ion métallique comme Fe²⁺, Cu²⁺ ou petite molécule organique appelée coenzyme) indispensable à l'activité catalytique de certaines enzymes (apoenzymes) (Marconnet, 2007; Suárez, 2019). Ces molécules agissent souvent comme donneurs ou accepteurs d'électrons ou favorisent le transfert de groupements chimiques lors des réactions métaboliques (Durot, 2009; Sidi, 2022) → Vocabulaire central de la superoxyde dismutase à manganèse, enzyme pivot localisée principalement dans les mitochondries et les peroxysomes (Millaleo et al., 2010).

• Désintoxication des ROS : La Mn-SOD catalyse la dismutation de l'anion superoxyde (O₂•−) en peroxyde d'hydrogène (H₂O₂), protégeant ainsi l'intégrité des membranes cellulaires contre la dégradation lipidique (Oliveira et al., 2021).
• Adaptation au stress : Une forte activité de la Mn-SOD est corrélée à une meilleure tolérance aux stress abiotiques (Millaleo et al., 2010). À l'inverse, une inhibition de l'expression de la Mn-SOD (via des approches antisens) provoque un retard de croissance racinaire et une perturbation de l'homéostasie redox mitochondriale, affectant indirectement le flux du cycle de Krebs (Morgan et al., 2008).

Au-delà de la photosynthèse, le Mn est un activateur métabolique essentiel pour la voie du shikimate et la synthèse des composés phénoliques (Millaleo et al., 2010).

• Biosynthèse de la lignine : Le Mn agit à deux niveaux. Il active plusieurs enzymes de la voie des phénylpropanoïdes (la phénylalanine ammonia-lyase, enzyme clé de la synthèse des monolignols, fonctionnant sans cofacteur métallique mais dont l'activité est modulée par le statut Mn), et participe à la polymérisation finale en lignine via les peroxydases, dont certaines sont Mn-dépendantes (oxydationRéaction chimique caractérisée par la perte d'un ou plusieurs électrons par un composé (réducteur) au profit d'un oxydant (Availability of Polycyclic Aromatic Compounds (PACs) and Remediation Treatment by Oxidation of Coking Plant Soils : Impact on the Contaminant Nature, Their Transfer and Their Ecotoxicity, 2024) Dans le sol, les processus d'oxydation (biotiques ou abiotiques) sont essentiels à la transformation des minéraux, à la nitrification et à la dynamique du fer, et sont régulés par le potentiel d'oxydo-réduction et la disponibilité en oxygène (Caurel, 2019; Johansson, 2019; Pierson-Wickmann, 2017) → Vocabulaire par les ions Mn³⁺) (Alejandro et al., 2020).
• Défense structurelle : Les plantes carencées présentent une concentration réduite en lignine, particulièrement dans les racines, ce qui accroît leur vulnérabilité aux pathogènes telluriques et aux dommages causés par le gel (Socha & Guerinot, 2014).
• Métabolisme secondaire : Le Mn active également les enzymes responsables de la synthèse des flavonoïdes et des acides aminés aromatiques (tyrosine), ainsi que des processus d'activation hormonale (acide indole-acétique) impliquant les AIA-oxydases (Millaleo et al., 2010).

Pour un diagnostic agronomique précis, il est impératif d'échantillonner la feuille la plus récemment arrivée à maturitéFeuille ayant achevé son expansion et présentant une activité photosynthétique maximale (Silva et al., 2018). Dans le diagnostic foliaire (ou "index leaf"), elle est privilégiée car sa composition minérale reflète fidèlement le statut nutritionnel actuel de la plante, évitant les biais liés à la remobilisation des nutriments dans les feuilles sénescentes ou à l'immaturité physiologique des jeunes feuilles apicales (Silva et al., 2018; Vrignon-Brenas et al., 2019). → Vocabulaire (MRML - Most Recently Matured Leaf), car la faible mobilité du manganèse dans le phloème empêche sa redistribution efficace des tissus âgés vers les zones de croissance (Ohki, 1984 ; Alejandro et al., 2020).

• Seuils de carence (CDL - Critical Deficiency Level) : La littérature établit généralement un seuil critique de 10 à 20 mg/kg de matière sèche pour la carence en manganèse dans la MRML (Li et al., 2024).
• Soja : Pour le cultivar 'Bragg', le seuil critique de carence dans la troisième feuille est de 10 mg/kg (Ohki, 1976). Dans d'autres conditions de champ, des niveaux de 7 à 10 mg/kg ont été observés entre 4 et 9 semaines après le semis (Ohki et al., 1977).
• Blé : Dans la variété 'Stacy', la première feuille présente un CDL de 13 mg/kg (Ohki, 1984).
• Conséquences métaboliques : Des concentrations inférieures à ces seuils entraînent une baisse de la teneur en lignine, affaiblissant la résistance mécanique des racines face aux pathogènes, et une chute de l'activité de la Mn-SOD mitochondriale, ce qui provoque des nécroses tissulaires dues à l'accumulation de radicaux libres (Socha & Guerinot, 2014).

La toxicitéCapacité d'une substance (xénobiotique, métal lourd, pesticide) à provoquer des effets néfastes sur un organisme vivant (Gervillier, 2008; Temgoua, 2020). Elle est évaluée par des paramètres comme la dose journalière admissible ou la concentration sans effet prévisible et peut être qualifiée d'aiguë, subchronique ou chronique selon la durée d'exposition (Mamy et al., 2008; Temgoua, 2020) → Vocabulaire survient principalement dans les sols acides (Alejandro et al., 2020), où l'excès de Mn²⁺ interfère avec l'assimilation du CO₂ et la conductance stomatique (Santos et al., 2017).

• Mécanismes de résilience : Les plantes tolérantes limitent les dommages par la séquestration vacuolaire ou la compartimentation dans les parois cellulaires (apoplaste) (Li et al., 2019). Chez le riz, le transporteur OsNramp3 agit comme un « commutateur » : en cas d'excès, il est rapidement dégradé pour diriger le Mn vers les feuilles âgées par le flux de transpiration, protégeant ainsi les tissus jeunes (Yamaji et al., 2013).
• Symptômes et seuils de toxicité (CTL - Critical Toxicity Level) :
• Soja : La toxicité se manifeste par des nécroses foliaires et des veines pourpres (Santos et al., 2017). Le seuil de toxicité pour la troisième feuille est de 160 mg/kg (Ohki, 1976).
• Blé : Une tolérance plus élevée est observée, avec un CTL de 380 mg/kg dans la première feuille (Ohki, 1984).
• Riz : Le seuil de toxicité critique du riz pluvial est de 4 560 mg/kg dans ses tissus (Fageria, 2001).

L'interprétation du statut nutritionnel doit combiner les analyses de tissus et de sols pour une gestion prédictive efficace.

Le manganèse appliqué au sol sous forme de sels ioniques (par exemple le MnSO₄) est extrêmement vulnérable aux processus d'immobilisationTransformation de l'azote inorganique (ammonium, nitrate) en azote organique par les microorganismes du sol, souvent déclenchée par l'apport de résidus riches en carbone ou la présence de tanins (Bottomley et al., 2012; Clemensen et al., 2020). Ce processus réduit temporairement la disponibilité de l'azote pour les plantes (Clemensen et al., 2020) → Vocabulaire (Alejandro et al., 2020).

• Oxydation rapide : Dans les sols alcalins et calcaires (pH > 7), le Mn²⁺ soluble est converti presque instantanément en oxydes de Mn insolubles, le rendant indisponible pour les racines (Alejandro et al., 2020).
• Impact des amendements organiques : Contrairement aux idées reçues, l'apport de matières organiques comme le fumier ou les boues d'épuration peut paradoxalement augmenter les fractions de Mn non biodisponibles au fil du temps, compliquant la gestion à long terme dans les sols à pH élevé (Obeng et al., 2026).
• Épuisement par fertilisation azotée : L'usage prolongé d'engrais azotés minéraux peut certes mobiliser le Mn par acidification, mais cela conduit à un épuisement rapide des réserves du sol, rendant les cultures dépendantes d'apports externes réguliers (Obeng et al., 2026).

La fertilisation foliaire suscite un intérêt croissant pour sa précision dans la correction des carences, bien que son efficacité dépende des facteurs environnementaux (Rezende et al., 2025).

• Dépendance à l'humiditéÉtat de la teneur en eau au sein d'une matrice (sol ou tissu), quantifié soit par l'humidité pondérale (W, masse d'eau par unité de masse de sol sec), soit par l'humidité volumique (θᵥ, volume d'eau par unité de volume de sol) (Behr et al., 2020). Elle est un paramètre fondamental qui régule la mobilité des nutriments, l'activité microbienne et le potentiel hydrique des végétaux (Behr et al., 2020) → Vocabulaire relative : L'absorption foliaire dépend de l'humidité ambiante, une humidité trop faible favorisant l'immobilisation des composés appliqués (Fernández & Eichert, 2009). Dans des conditions d'humidité non optimales (35-45 %), l'efficacité de transport des sulfates est inférieure à celle des biocomplexes (Rezende et al., 2025).
• Innovation par les biocomplexes : L'utilisation de complexes métal-acides aminés (comme l'histidine ou le glutamate) améliore nettement l'efficacité de transport. À une humidité relative non optimale (35-45 %), ces biocomplexes présentent une efficacité de transport deux fois supérieure à celle des sulfates classiques (Rezende et al., 2025). Le complexe de glutamate peut augmenter la concentration de Mn dans les tissus traités de 670 mg/kg, tout en réduisant la phytotoxicité foliaire (Rezende et al., 2025).

Les nanotechnologies ouvrent une nouvelle ère pour la nutrition végétale, permettant de contourner les limites de la mobilité ionique.

• Mécanismes d'entrée différenciés : Alors que les ions Mn²⁺ pénètrent via les pores cuticulaires, les nanoparticules de dioxyde de manganèseMicronutriment essentiel (Mn) dont la dynamique est régie par des réactions d'oxydoréduction médiées par les micro-organismes et le pH du sol (Alejandro et al., 2020). Si sa carence limite la photosynthèse, sa solubilisation excessive en conditions acides peut devenir toxique pour les végétaux et influencer la stabilité de la matière organique (Foy, 1984; Li et al., 2021) → Vocabulaire (nPAA-MnO₂) utilisent préférentiellement les stomates (Pinna et al., 2025).
• Efficacité et innocuité : Bien que l'efficacité d'absorption brute soit plus faible pour les nanoparticules (~11 %) que pour les sels ioniques (~90 %), les nanoformulations offrent un avantage de sécurité critique. Elles peuvent être appliquées à des doses élevées (jusqu'à 4 g/L) sans provoquer de brûlures foliaires (leaf scorching), contrairement aux sels conventionnels qui sont cytotoxiques à ces concentrations (Pinna et al., 2026).
• Réduction des intrants : Les composites polymères-argile permettent une libération lente et stimulent l'activité enzymatique du sol (déshydrogénase et phosphatases), tandis que l'application de 25 % de la dose recommandée de Mn via des nanoparticules (NMO) maintient une disponibilité en Mn équivalente à 100 % de la dose sous forme de MnSO₄ (Kumar et al., 2024).

La sécheresse exacerbe les carences en manganèseMicronutriment essentiel (Mn) dont la dynamique est régie par des réactions d'oxydoréduction médiées par les micro-organismes et le pH du sol (Alejandro et al., 2020). Si sa carence limite la photosynthèse, sa solubilisation excessive en conditions acides peut devenir toxique pour les végétaux et influencer la stabilité de la matière organique (Foy, 1984; Li et al., 2021) → Vocabulaire, particulièrement dans les sols à pH élevé (alcalins), où l'oxydation du Mn²⁺ en oxydes de Mn (MnOₓ) insolubles est favorisée (Alejandro et al., 2020 ; Etabo et al., 2026).

• Dynamique thermique et hydrique : Des recherches récentes démontrent que l'échauffement du sol par le rayonnement solaire (températures >50 °C) peut temporairement augmenter la disponibilité du Mn (passant de 5 à 70 mg/kg), mais ce gain est éphémère : dès le retour de l'humidité par l'eau de pluie, les teneurs chutent à nouveau vers leur seuil critique de 5 mg/kg (Miyazawa et al., 2024).
• Mécanismes de compensation : Pour stabiliser la biodisponibilité, le maintien d'une couverture végétale est crucial pour minimiser les fluctuations thermiques et favoriser l'activité microbienne (Miyazawa et al., 2024). L'utilisation d'engrais ammoniacaux couplés à des inhibiteurs de nitrification s'est révélée efficace en conditions de sécheresse, augmentant la concentration de Mn dans les pousses de maïs de 38 % dans les sols limoneux (Etabo et al., 2026).

L'engorgement des sols provoque une chute rapide du potentiel redox, entraînant la réduction massive des oxydes de Mn (III/IV) en Mn²⁺ soluble (Zhang et al., 2025).

• Accumulation toxique : Dans les rizières inondées, les concentrations de Mn²⁺ dans l'eau interstitielle peuvent atteindre des niveaux critiques allant de 500 à plus de 1500 µM (Hu et al., 2024). Cette accumulation provoque une toxicitéCapacité d'une substance (xénobiotique, métal lourd, pesticide) à provoquer des effets néfastes sur un organisme vivant (Gervillier, 2008; Temgoua, 2020). Elle est évaluée par des paramètres comme la dose journalière admissible ou la concentration sans effet prévisible et peut être qualifiée d'aiguë, subchronique ou chronique selon la durée d'exposition (Mamy et al., 2008; Temgoua, 2020) → Vocabulaire ionique qui altère l'architecture du système racinaire (Zhang et al., 2025).
• Réponses physiologiques : Chez le maïs, l'excès de Mn induit par l'anoxie stimule la production d'espèces réactives de l'oxygène et la peroxydation lipidique, même en l'absence de symptômes visuels immédiats (Silva et al., 2021).
• Mécanismes de tolérance : Le riz présente une tolérance exceptionnelle (jusqu'à 4000 mg/kg dans les pousses) grâce à des transporteurs de détoxification comme OsYSL6, qui séquestre l'excès de Mn dans les feuilles âgées (Hu et al., 2024). À l'inverse, des cultures comme le blé ou l'orge sont incapables d'oxyder le Mn dans leur rhizosphère, ce qui les rend très vulnérables à la toxicité sous conditions d'ennoiement (Singh et al., 2023).

La gestion de la résilience repose sur le contrôle du statut redox et l'exploitation des interactions biologiques.

• Approches microbiennes : L'utilisation de micro-organismes du sol est une stratégie émergente pour réguler la biodisponibilité du Mn via la production d'acides organiques et de sidérophores, offrant une alternative durable aux engrais chimiques (Khoshru et al., 2023).
• Gestion de l'eau : Dans la riziculture, l'irrigation par alternance de submersion et d'assec (AWD - Alternate Wetting and Drying) module les cycles de réduction/oxydationRéaction chimique caractérisée par la perte d'un ou plusieurs électrons par un composé (réducteur) au profit d'un oxydant (Availability of Polycyclic Aromatic Compounds (PACs) and Remediation Treatment by Oxidation of Coking Plant Soils : Impact on the Contaminant Nature, Their Transfer and Their Ecotoxicity, 2024) Dans le sol, les processus d'oxydation (biotiques ou abiotiques) sont essentiels à la transformation des minéraux, à la nitrification et à la dynamique du fer, et sont régulés par le potentiel d'oxydo-réduction et la disponibilité en oxygène (Caurel, 2019; Johansson, 2019; Pierson-Wickmann, 2017) → Vocabulaire du Mn, bien que son impact sur la dynamique de transport vers le grain reste débattu dans la littérature (Martínez-Eixarch et al., 2021).

L'intégration des dynamiques du Mn dans la gestion des rotations devient essentielle pour contrer les effets du changement climatique.

• Conservation des sols : Le semis direct et la gestion des résidus organiques sont recommandés pour atténuer les toxicités cationiques dans les sols acides tropicaux, tout en préservant la biomasse microbienne (Michael, 2023).
• Adaptation spécifique : Le choix des variétés doit tenir compte de leur capacité d'exclusion ou de compartimentation du Mn. Par exemple, l'identification de génotypes de blé sensibles à l'accumulation de Mn peut servir d'indicateur précoce d'intolérance à l'ennoiement dans les parcelles à risque (Singh et al., 2023).

Le diagnostic de la biodisponibilité du manganèseMicronutriment essentiel (Mn) dont la dynamique est régie par des réactions d'oxydoréduction médiées par les micro-organismes et le pH du sol (Alejandro et al., 2020). Si sa carence limite la photosynthèse, sa solubilisation excessive en conditions acides peut devenir toxique pour les végétaux et influencer la stabilité de la matière organique (Foy, 1984; Li et al., 2021) → Vocabulaire repose sur le choix de l'extractant, dont l'efficacité dépend étroitement du pH et de la texture du sol.

• Seuils critiques par extractant :
• Mehlich-3 (M3) : Les recherches récentes établissent des valeurs critiques comprises entre 30 et 75 mg/kg pour les grandes cultures (blé, maïs) (Korzeniowska et al., 2025).
• DTPA : Le seuil critique général se situe entre 1 et 2 mg/kg selon les calibrages — 1,0 mg/kg dans le calibrage original (Lindsay & Norvell, 1978 ; voir §4.3), ~2 mg/kg dans les références récentes (Rashmi et al., 2020). Pour des cultures spécifiques comme le soja, des études de précision fixent la limite critique entre 3,55 et 3,60 mg/kg pour éviter des chutes de rendement (Rashed et al., 2023).
• Influence des paramètres physico-chimiques : Le diagnostic ne doit pas se limiter à la teneur extractible ; la dépendance du Mn au pH et au carbone organique est telle que les seuils critiques doivent être ajustés en fonction de la classe de sol pour être robustes (Korzeniowska et al., 2025).

La fertilisation foliaire est souvent privilégiée en raison de l'immobilisationTransformation de l'azote inorganique (ammonium, nitrate) en azote organique par les microorganismes du sol, souvent déclenchée par l'apport de résidus riches en carbone ou la présence de tanins (Bottomley et al., 2012; Clemensen et al., 2020). Ce processus réduit temporairement la disponibilité de l'azote pour les plantes (Clemensen et al., 2020) → Vocabulaire rapide du Mn dans les sols calcaires ou aérés, mais sa réussite dépend de paramètres environnementaux et chimiques précis (Montgomery et al., 2023).

• Impact de l'humidité relative : L'humidité relative affecte le transport du Mn, et dans des conditions d'humidité non optimales (35–45 %), certains complexes d'acides aminés peuvent doubler le transport par rapport aux sels de sulfate (Rezende et al., 2025).
• Avancées dans les formulations :
• Complexes d'acides aminés : Les chélates de Mn avec l'histidine ou le glutamate présentent une performance de transport deux fois supérieure à celle des sels de sulfate en conditions d'humidité non optimales (Rezende et al., 2025).
• Nanotechnologies : L'utilisation de nanoparticules de dioxyde de manganèse (MnO₂) enrobées de polymères permet une pénétration stomatale rapide. Bien que leur absorption initiale soit plus faible que celle des ions, elles offrent une translocation basipétale significativement plus élevée (1,9 % contre 0,1 % pour le Mn ionique), réduisant ainsi les risques de phytotoxicité (Pinna et al., 2026).
• Fenêtre d'application : Les pulvérisations matinales sont recommandées pour bénéficier de l'ouverture des stomates, d'une température plus basse et d'une humidité relative accrue, conditions favorisant l'absorption (Pimentel et al., 2023).

Au-delà de l'analyse chimique, les outils de diagnostic en temps réel permettent une gestion de précision.