Tournesols

Le tournesol, également connu sous les noms hélianthe et soleil1 (Helianthus annuus), est une grande plante annuelle, appartenant à la famille des Astéracées (Composées), dont les fleurs sont groupées en capitules de grandes dimensions. Le genre Helianthus comprend une cinquantaine d'espèces, toutes originaires d'Amérique du Nord, dont le topinambour (Helianthus tuberosus L.).
Cette plante est très cultivée pour ses graines riches en huile alimentaire de bonne qualité (environ 40 % de leur composition). Le tournesol est, avec le colza et l'olivier, l'une des trois sources principales d'huile alimentaire en Europe.
Il existe de nombreux noms ou expressions vernaculaires pour le désigner : grand-soleil, soleil des jardins, soleil commun, graine à perroquet, hélianthe…

Description
C'est une grande plante annuelle, à tige très forte et peu ramifiée, pouvant atteindre jusqu'à 4 m de hauteur. Les feuilles simples, cordées (en forme de cœur), alternées, sauf à la base où elles sont parfois opposées, ont un pétiole plus ou moins long et sont rudes au toucher.
Ce qu'on appelle communément « fleur de tournesol » n'est pas une fleur, mais un pseudanthe : les capitules, réceptacles floraux charnus, qui ont tendance à se renverser après la floraison, peuvent atteindre 30 cm de largeur. Ils sont entourés d'un involucre à bractées ovales avec un sommet pointu.
Les fleurs extérieures ligulées du capitule disposées sur un seul rang, sont généralement jaunes, et stériles sauf dans les variétés Turf ayant fait l'objet de mutations génétiques3. Les fleurs centrales en tube, hermaphrodites3, sont jaune pâle ou rouge foncé chez les variétés anthocyanées. Les fruits sont des akènes surmontés par deux écailles en arête. La racine principale est pivotante.
La disposition des fleurs centrales (ou fleurons), ou des graines, sur le réceptacle dessine des spirales répondant aux règles de la phyllotaxie et tournant soit dans le sens des aiguilles d'une montre, soit en sens inverse. Les nombres de fleurons de chaque type de spirale sont constants et sont des nombres successifs de la suite de Fibonacci, par exemple 34/55 ou 55/89.
Le tournesol est sujet à l'héliotropisme avant la floraison. Ce phénomène agit sur la croissance de la tige en fonction de l'éclairement. L'auxine, une phytohormone, provoque la croissance des cellules. Comme elle est détruite par les rayons solaires, cela provoque donc une élongation de la tige ou du pétiole du côté ombragé. Cela permet aux feuilles de garder tout au long de la journée une exposition optimale au soleil. Au début de la floraison, la fleur pointe définitivement vers le soleil levant, soit dans la direction est-sud-est en été aux latitudes moyennes.
Une fois fécondé, le capitule se penche vers le sol sous l'effet de son poids. Certaines variétés n'arrivent pas à bien assurer ce basculement, ce qui provoque une brûlure solaire des graines et une réduction du taux de germination.
Pollinisation
La pollinisation est aujourd'hui essentiellement assurée par différentes espèces d'abeilles, souvent par des abeilles domestiques via des ruches louées à des apiculteurs et installées dans les champs. Cette précaution est devenue nécessaire dans certains cas pour compenser la très forte régression des pollinisateurs dans la nature. L'INRA d'Avignon a montré en mettant dans des sachets fermés que respectivement l'autopollinisation ou la pollinisation par le vent donnaient un rendement grainier presque nul quand il est comparé à celui obtenu en présence d'abeilles. Un système de vidéosurveillance a plus récemment permis de quantifier la fréquence des visites d'abeilles (domestiques ou sauvages) ou d'autre espèces telles que papillons, bourdons, etc. ) et des chercheurs essayent de comprendre pourquoi certaines variétés femelles sont moins visitées que les lignées mâles5. L'INRA anime aussi un réseau national de surveillance des pollinisateurs sauvages et plus particulièrement des abeilles sauvages (environ 1000 espèces en France).

Origine
Cette plante a été domestiquée par les Amérindiens et les Mexicains7 qui l'utilisaient pour ses propriétés alimentaires, médicinales et tinctoriales. Les graines contenaient alors environ 20 % d'huile. Il faisait partie du mythe de la création chez les Onondagas tandis qu'il était associé au dieu de la guerre Huitzilopochtli chez les Aztèques.
L'hypothèse qu'elle provenait initialement de l'Ouest de l'Amérique du Nord (ouest du Canada et des États-Unis, centre et sud des États-Unis, nord du Mexique), semble être remise en question par la découverte en 2010 d'empreintes fossilisées de fleurs semblables à des astéracées, plus anciennes car datées d'environ 50 millions d'années, au nord-ouest de la Patagonie.
Elle a été introduite en Europe au XVIe siècle par les Espagnols. On la trouvait cultivée au début du XVIIIe siècle en France dans le Languedoc, en particulier à Massillargues et Lunel aux environs de Nîmes. La sommité était recueillie pour faire de la « teinture en drapeau », chiffons imprégnés de teinture qui sont ensuite exportés à Lyon, en Allemagne, en Hollande et en Angleterre pour donner une jolie teinte au vin.
Sa culture comme plante oléagineuse se développa au XIXe siècle en Russie où, grâce à la sélection, la teneur des graines en huile atteint alors 40 % d'huile. C'est en interdisant la consommation d'aliments riches en huile pendant le carême et la période précédant Noël, que l'Église orthodoxe a, par réaction, développé la culture du tournesol qui était trop méconnue pour être sur la liste8.
Vers les années 1950, la recherche se porte sur des hybrides F1. En 1969, le Français Patrice Leclercq (INRA de Clermont-Ferrand) découvre un caractère de stérilité qui permet de faciliter la production de semences hybrides F1. Ce caractère génétique permet le doublement de la production mondiale, désormais utilisé dans le monde entier.
La culture du tournesol est aujourd'hui largement répandue sur tous les continents.

Utilisation
Alimentation humaine
Huile de tournesol
L'huile est extraite des graines, dont la teneur dans les variétés améliorées varie de 40 à 50 %. L'huile de tournesol est appréciée pour son équilibre en acides gras : elle contient 12 % seulement d'acides gras saturés et beaucoup d'acides gras mono ou poly-insaturés, acide oléique, acide palmitique et surtout acide linoléique, qui est un acide gras essentiel. D'après les nutritionnistes, cette huile a d'excellentes qualités diététiques, par exemple pour combattre le diabète. C'est également une bonne source de vitamine E. L'huile de tournesol entre dans la composition des margarines. Elle sert aussi à la fabrication de savons et de cierges.
Le tournesol oléique aussi appelé tournesol haut oléique est un tournesol sélectionné dont la composition des acides gras a été modifiée pour obtenir un taux d'acide oléique proche de 82 %, similaire donc à celui de l'huile d'olive, mais sans le goût de cette dernière. Il est produit sous contrat en France. L'huile de tournesol oléique entre souvent dans la composition des mélanges d'huile. Depuis quelques années la culture du tournesol oléique a dépassé la culture du tournesol classique en France.
Graines de tournesol
Les graines de tournesol décortiquées et crues sont vendues (notamment en vrac ou dans les magasins bio) et se consomment comme en-cas, en accompagnement de salade, etc.
On consomme aussi les graines torréfiées, notamment autour du bassin méditerranéen où on les connaît sous le nom de pipas ou pipasol en Espagne.
Une autre manière de se nourrir des graines de tournesol réside dans la germination et les jeunes pousses tendres. En effet, les nutriments contenus dans les graines sont décuplés lorsque ces dernières sont devenues des pousses. Ces pousses peuvent être un peu longue à la mastication mais sont très bonnes.
Alimentation animale
La plante entière récoltée avant maturité est utilisée comme fourrage. De plus, les résidus de trituration, appelés tourteaux, sont riches en protéines, dont un acide aminé très recherché dans l'alimentation du bétail, la méthionine. Les graines entières sont appréciées pour nourrir les perroquets et autres oiseaux de volière.
Le tournesol est aussi une excellente plante mellifère qui a l'avantage de fleurir tard en saison (août) quand il n'y a plus beaucoup d'autres ressources disponibles pour les abeilles. De plus, le pollen de tournesol est excellent pour les abeilles et les protège de la nosémose.
Elle est également cultivée comme plante ornementale pour ses capitules spectaculaires. Il en existe plusieurs cultivars, notamment 'Nanus flore pleno', de 60 à 80 cm de haut seulement et à fleurs doubles jaune orangé.
Agrocarburants
L'huile de tournesol, comme l'huile de colza, peut être utilisée comme agrocarburant pour les moteurs diesel, soit directement en tant qu'huile végétale pure (HVP), ou après estérification en ester méthylique (diester). Actuellement la deuxième voie est de loin prédominante.
Au-delà de 30 % d'HVP (huile végétale pure), il convient toutefois de faire certains réglages (pression d'injection) et éventuelles modifications (préchauffage). Les expérimentations à 100 % d'HVP sur les poids lourds fonctionnent généralement avec un système de démarrage au gazole. L'huile pure, contrairement au diesther, ne nécessite aucun procédé industriel de fabrication. Une presse suivie d'un filtre performant suffit.
Le tournesol est la plante qui offre le meilleur rendement (six fois supérieur au gazole). C'est aussi la plus écologique. Pas de rejet de soufre, 25 % d'émission de dérivés azotés en moins, trois fois moins de CO2 rejeté à la combustion…
Politiquement, l'application de la TIPP aux HVP, votée fin 2006 par le parlement, rend l'HVP de tournesol plus chère que le gazole, plombant ainsi les expérimentations en cours comme celle de Villeneuve-sur-Lot (Lot-et-Garonne).
Toutefois, les agriculteurs peuvent produire de l'HVP et l'utiliser à leurs fins personnelles sans avoir à payer de taxe, ce qui laisse craindre le développement de réseaux pirates de distribution.
Isolant thermique
Les tiges de tournesol ont les qualités pour faire de bons isolants pour le bâtiment. Leurs fibres ont une bonne résistance mécanique et leur moelle poreuse une bonne résistance thermique14. C'est ce que les scientifiques ont démontré dans le cadre du projet Demether15 piloté par Irstea. « Les prototypes de panneaux réalisés ont une conductivité thermique de 0,06 watts par mètre-kelvin (à comparer à 0,04 pour la laine de verre ou 0,11 pour le béton de chanvre), une résistance mécanique intéressante de 2,6 MPa et sont peu coûteux à produire ». La colle utilisée pour réaliser ces panneaux est à base de chitosane, un produit biosourcé issu de la carapace de crustacés ou de champignons16 (brevet Irstea).
Hyperaccumulateur
Le tournesol est une plante dépolluante, c'est, notamment, un hyperaccumulateur des radionucléides de strontium, d'uranium et de nickel.
Chimie
L'azolitmine, tirée du tournesol, peut servir à déterminer si une solution est acide ou basique 18. Le papier de tournesol devient rouge au contact d'un acide et bleu au contact d'une base. Il est cependant généralement fabriqué à partir de poudres de lichen et non de tournesol, et reste moins précis que le papier pH.
Plante auxiliaire
Elle peut également servir de couvert végétaux grâce à la forte concurrence qu’elle fait aux adventices. Elle a un effet bénéfique sur le sol grâce à son effet structurant sur le sol notamment dans les argiles, elle permet également de remobiliser le phosphore en sols calcaire.
C’est également un excellent tuteur, qui reste debout bien que détruit après l’hiver ce qui permet un réchauffement du sol. Elle attire également les auxiliaires et les pollinisateurs.