Les rythmes circadiens du Cannabis : longueurs d’onde, intensité lumineuse et photopériodisme

Pour cultiver du cannabis, l’éclairage est important pour une bonne récolte et les cultivateurs le savent. Toutefois, il y a beaucoup plus à connaître que les cycles 18/6 et 12/12. La lumière solaire varie toute la journée quant à la longueur d’onde et l’intensité. Les plantes peuvent donc ressentir un mécanisme interne connu comme horloge circadienne.

Les rythmes circadiens des plantes

Le naturaliste de la Grèce Antique, Androsthène, dans une première observation (env. IVe siècle AEC), a analysé les rythmes circadiens de la Tamarindus indica, dont les feuilles bouclent et se défrisent tous les jours entre l’aube et le crépuscule. Toutefois, à l’époque, on croyait que les plantes réagissaient aux signaux environnementaux, comme les changements de température ou la lumière du jour.

Des siècles plus tard, il a été constaté que bon nombre de ces rythmes ne correspondaient pas exactement à la durée du jour (donc « circadien », ce qui se traduit par « environ tous les jours ») et que l’ « horloge » endogène contrôlait les rythmes indépendamment des signaux environnementaux.

Par exemple, en 1729, l’astronome français de Marian a constaté que les feuilles de Mimosa continuaient leurs mouvements quotidiens, même en cas d’obscurité totale. De nombreux essais, qui consistaient à faire pousser des plantes dans des environnements contrôlés, ont montré qu’elles continuent à exprimer des rythmes circadiens, même en l’absence de stimuli externes familiers.

L’importance des stimuli exogènes

Toutefois, bien que les plantes puissent avoir un mécanisme interne de comptabilisation du temps qui contrôle plusieurs aspects de leur développement et comportement, elles reposent aussi sur des signaux environnementaux à divers degrés. Plusieurs mécanismes génétiques sont impliqués dans les rythmes circadiens, dont certains fonctionnent en tant que réponse directe aux signaux externes.

Ces mécanismes génétiques comprennent des pigments photorécepteurs qui répondent directement à la lumière, dont certains semblent dépendre entièrement de l’ « horloge » interne. Ces gènes (ou groupements de gènes) fonctionnent ensemble pour affiner le comportement quotidien et typique d’une espèce de plante.

Les recherches ont clairement indiqué que lorsque les plantes sont cultivées dans des conditions qui découlent des cycles naturels de l’habitat auquel elles sont adaptées, elles souffrent en termes de santé, de productivité et de santé reproductive.

Une étude publiée en 2005 a comparé les plantes mutantes Arabidopsis thaliana qui exprimaient des rythmes circadiens anormaux à des spécimens normaux de type sauvage. Elle en a conclu que les plantes dont les rythmes circadiens correspondent à leur environnement produisaient davantage de chlorophylle, poussaient plus vite, piégeaient davantage de carbone et, en général, qu’elles survivaient mieux que les plantes dont les rythmes circadiens ne correspondaient pas à leur environnement.

Longueur d’onde et intensité lumineuse

C’est un fait bien connu des cultivateurs de cannabis que les lumières bleues (longueur d’onde plus courte) sont associées à la période végétative (printemps/été pour les cultivateurs en extérieur) et que les lumières rouges (longueur d’onde plus longue) sont associées à la période de floraison (fin d’été/automne).

Dans la nature, ce phénomène est déterminé par la rotation de la terre et orbite autour du soleil. Ainsi, au fur et à mesure de la variation, les rayons du soleil attaquent la superficie terrestre à des angles progressivement changeants. Tandis que la radiation solaire reste en général constante, l’atmosphère terrestre reflète et diffuse une certaine quantité qui varie selon l’angle d’incidence.

L’angle d’incidence correspond à l’angle de réflexion, et au fur et à mesure que l’angle d’incidence augmente, la largeur de bande de lumière reflétée augmente également. Cela conduit à des longueurs d’onde plus courtes et plus dispersées spontanément que longues. Ainsi, l’angle d’incidence est au plus bas (solstice d’été), la largeur de bande la plus large, y compris une grande quantité de lumière bleue, peut pénétrer dans l’atmosphère et atteindre la superficie terrestre.

Lorsqu’elle est au plus large (solstice d’hiver) les longueurs d’onde plus longues pénètrent plus facilement, tandis que la réflexion des longueurs d’onde plus courtes est plus intense. Cet effet est généralement imperceptible pour l’homme, puisque l’aspect général du ciel est tout le temps bleu. Toutefois, il semblerait que les plantes répondent à ces légères variations saisonnières dans la composition de la lumière du jour.

Longueur d’onde diurne et variation d’intensité

L’angle d’incidence du soleil varie non seulement en fonction des saisons, mais aussi du jour. À l’aube et au crépuscule, l’angle d’incidence est important, c’est pourquoi le ciel a un aspect plus rouge (l’angle d’incidence augmente également avec la latitude). À l’équateur, il faut moins de temps entre l’aube et le crépuscule et l’effet de rougissement est donc moins visible). L’angle d’incidence à midi est au plus bas, et la lumière du jour semble plus blanche puisqu’elle contient davantage de lumière bleue.

De par ce phénomène, l’intensité lumineuse de la superficie terrestre varie, aussi bien en fonction de la saison comme du jour. Ainsi, à midi, vers le solstice d’été, l’intensité lumineuse est plus importante et plus faible à midi lors du solstice d’hiver. Vous trouverez ici un calculateur de la variation diurne de l’intensité lumineuse, selon la date et la latitude.

Durée du crépuscule

Les recherches sur des espèces de plantes ont montré que plutôt que de répondre simplement à un changement d’intensité lumineuse, certaines plantes anticipent le lever du soleil, en se reposant sur la durée depuis la tombée de la nuit, le nombre total d’heures d’obscurité et la durée de l’aube. Par exemple, les feuilles de Lavatera cretica cherchent le soleil dans le ciel et se réorientent dans l’obscurité pour faire face à une direction anticipée du lever de soleil.

Rechercher le mouvement apparent du soleil est un exemple de phototropisme (mouvement en réponse à la lumière) et le cannabis présente également ce comportement.

Dans les environnements naturels, le crépuscule (plus précisément le crépuscule civil, où l’intensité lumineuse est suffisante pour les photorécepteurs) prend un certain temps, selon la latitude et l’époque de l’année. Les interactions génétiques qui déterminent les rythmes circadiens des plantes sont hautement complexes ; une modification progressive et des « limites » de température, d’intensité lumineuse et de spectre sont essentielles au processus.

Ainsi, le crépuscule représente une phase importante du cycle diurne pour de nombreuses plantes, notamment celles habituées à des latitudes plus élevées. Leur apporter une période de crépuscule définie à l’aube peut augmenter leur santé générale et reproductive.

Angle d’incidence

La durée du crépuscule dépend de l’angle d’incidence du soleil (l’angle auquel les rayons atteignent la surface terrestre) et varie selon la latitude et la saison. À l’équateur, où l’angle d’incidence est plus bas, la durée du crépuscule varie bien moins qu’à des latitudes supérieures. Dès lors, l’aube dure environ 23 minutes ; à 60ºN/S, le crépuscule dure environ 1 heure et 45 minutes lors du solstice d’été et environ 50 minutes lors du solstice d’hiver.

Vous trouverez un calculateur de durée de crépuscule ici.

La réponse à ces variations est l’une des nombreuses variables impliquées dans l’adaptation d’une plante à un certain habitat. Ainsi, l’imiter le plus précisément possible augmentera la possibilité de développement d’une plante d’intérieur et optimisera les résultats. Tandis que la nature précise des interactions complexes au travail chez les plantes n’est pas totalement comprise, les recherches ont montré que chez les plantes vertes, le crépuscule déclenche  l’expression d’un gène précis, connu comme Athb-2. Ce gène est sensible aux changements de ratio de lumière rouge et rouge foncé.

Les plantes dépendantes de la photopériode (y compris la plupart des variétés de cannabis) obtiennent des informations sur la durée du jour en détectant la légère modification quotidienne de l’aube et du crépuscule. Lorsqu’une certaine limite a été atteinte, les déclencheurs génétiques sont transmis à la floraison. Alors qu’un changement soudain de photopériode enclenchera la floraison, faire correspondre la variation saisonnière au lever du jour et au début de la tombée de la nuit peut aussi aider à améliorer les rendements et la santé générale des plantes d’intérieur.

Comment cette information peut-elle être appliquée ?

La plupart des variétés de cannabis cultivées sont hybridisées de nombreuses fois, avec des traits qui deviennent dominants de par la sélection humaine. Dès lors, elles ne se sont pas adaptées naturellement à un habitat, comme c’est le cas des variétés locales dont elles sont issues.

En général, les hommes les sélectionnent en fonction de caractéristiques précises, comme le rendement, la fragrance, la puissance, la densité de la fleur et la résistance aux parasites et aux maladies ; les caractéristiques associées à la réponse circadienne sont généralement négligées, ce qui signifie que les hybrides d’intérieur peuvent exprimer plusieurs phénotypes, même si elles sont développées pour d’autres caractéristiques. Malgré cela, les essais avec plusieurs souches peuvent améliorer les résultats, pour autant qu’il soit possible de trouver la combinaison correcte de variables.

Lorsque vous essaierez de cultiver une génétique locale dans un environnement intérieur, il peut être assez simple, en théorie, d’ajuster le régime d’éclairage jusqu’à imiter celui de l’habitat naturel de la plante. Les cycles de lumière varient selon la latitude et la saison, et il y a plusieurs manières de calculer le temps et la durée du jour et de la tombée de la nuit à un certain jour et à un certain endroit. Plusieurs calculatrices sont même disponibles en ligne.

Lumières pour imiter précisément la variation de la lumière du jour

Toutefois, les systèmes d’éclairage qui présentent un tel degré de contrôle sont rares. Pour la plupart des cultivateurs de cannabis, les lumières sont temporisées et s’allument et s’éteignent tous les jours à la même heure. La plupart des systèmes d’éclairage d’intérieur s’allument et s’éteignent assez vite – même une ampoule HPS atteint en général la brillance complète en quelques minutes –  par rapport à l’aube et au crépuscule que l’on retrouve dans un environnement extérieur naturel.

Une fois l’intensité de la lumière atteinte, il n’y a aucune variation jusqu’à éteindre la lumière, et le début de la tombée de la nuit est alors plus rapide que le début de l’aube. De même, le spectre varierait aussi légèrement dans des conditions de lumière naturelle.

Certains systèmes d’éclairage qui assurent un degré de contrôle sont disponibles. Certains systèmes d’éclairage LED avancés, comme l’Intelligent-Gro LED Intensity Series, contiennent des éléments programmables pour stimuler le lever et le coucher du soleil et permettre l’ajustement des cycles de lumière selon l’intensité et la variation de spectre à des latitudes et des périodes de l’année précises. Ces éléments peuvent être programmés manuellement pour un contrôle précis, et les modes pré-programmables sont disponibles pour répliquer le lever et le coucher du soleil, le clair de lune et les jours nuageux.

De tels systèmes LED permettent un contrôle assez précis du spectre, puisqu’ils comprennent des canaux à trois couleurs (rouge, bleu et blanc) qui peuvent être contrôlés indépendamment pour modifier le ratio général de la lumière rouge et bleue. Bien que cela dépasse les capacités de la plupart des systèmes d’éclairage HPS, d’halogénure métallique ou CFL (bien que ces derniers puissent être réalisés avec un contrôle sur les ratios blanc chaud et blanc brillant), certains systèmes de contrôle permettent au moins une variation diurne programmable en intensité lumineuse. De tels systèmes d’éclairage peuvent éventuellement être remplacés par des LED pour apporter des changements de ratio, lorsque nécessaire.

  • Disclaimer:
    Les lois et règlements régissant la culture du cannabis différent d’un pays à l’autre. Ainsi, Sensi Seeds vous recommande fortement de vérifier les lois et règlements de votre région. Ne contrevenez pas à la loi. 

Comments

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Auteur

  • Profile-image

    Sensi Seeds

    L’équipe de rédaction de Sensi Seeds regroupe des botanistes, des experts médicaux et juridiques ainsi que certains des activistes les plus renommés tels Dr Lester Grinspoon, Micha Knodt, Robert Connell Clarke, Maurice Veldman, Sebastian Marincolo, James Burton et Seshata.
    En savoir plus
Retour haut de page