Rôle de la température dans la physiologie de la vigne

La température, est un facteur clé du développement de la vigne au cours de son cycle végétatif, bien qu'elle ne soit pas le seul. Elle exerce une action directe et fondamentale sur la quasi-totalité des mécanismes cellulaires et métaboliques de la vigne. Elle influence notamment la vitesse des réactions biochimiques, l'activité catalytique des enzymes, ainsi que des processus structurels tels que la mitose, la méiose et la perméabilité des membranes. À l'échelle de la plante entière, la réponse aux variations thermiques est globale et coordonnée, ce qui permet d'utiliser des sommes de température comme un indicateur fiable de son stade de développement (Carbonneau, et al., 2020).

De simple sommes arithmétiques de température moyenne journalières au-dessus d'une température base (concept de temps thermique) permettent en effet de quantifier le développement du végétal et ainsi anticiper/prédire la date d'un stade phénologique. Pour la vigne, la température base communément admise et utilisée pour mesurer le développement et la croissance est de 10°C.

Outre les moyennes journalières, les températures nocturnes jouent un rôle notable lors de la maturation des baies, impactant directement la respiration, la coloration et le profil aromatique des raisins (Carbonneau, et al., 2020). Dans un contexte de changement climatique, l'augmentation des températures moyennes entraîne une accélération du cycle phénologique, avançant les dates de débourrement et de récolte (García de Cortázar-Atauri, et al., 2009). Il est donc important pour un viticulteur de connaitre la somme de température active de sa zone de culture, afin de planter des variétés adaptées pour résister à la température locale mais aussi permettre à la vigne de finir son cycle reproducteur c’est-à dire d’obtenir des raisins à complète maturité.

Principe des indices thermiques

Pour quantifier l'effet de la chaleur sur le développement végétatif, plusieurs indices ont été développés historiquement. L'indice de Winkler, l'indice d'Huglin et l’indice GDD, sont les plus répandus, ils reposent sur des sommes des températures moyennes journalières dépassant une température de base, traditionnellement fixée à 10°C pour la vigne (Zapata, et al., 2017). Pour une variété donnée, quand ces sommes atteignent une valeur spécifique, les raisins parviennent à complète maturité physiologique.

Indice de degrés-jours de croissance (Growing Degrees-Days, GDD)

Le modèle de degrés-jours de croissance (GDD) est l'unité de base de la plupart des indices thermiques. Il mesure l'accumulation de chaleur efficace pour le développement de la plante au-dessus d'une température de base (Tb), en dessous de laquelle la croissance s'arrête (Zapata, et al., 2017).

Si la température moyenne est inférieure à la base, la valeur retenue pour le jour est zéro. Ce cumul permet de caractériser les différences de précocité entre les cépages et les sites de culture.

Remarque : Comme évoqué précédemment la température base communément utilisé pour la vigne est de 10°C, bien que de récentes recherches semblent montrer que chaque cépage et chaque stade phénologique requière une température active spécifique pouvant être différente de 10°C (cf. paragraphe "Limites des modèles et évolution des seuils thermiques").

L'indice de Winkler

Développé à l'Université de Californie, Davis, par le professeur A.J Winkler, cet indice est une méthode de classification des climats viticoles régionaux basée sur le cumul des degrés-jours du 1er avril au 31 octobre dans l’hémisphère nord, ou du 1er octobre au 30 avril dans l'hémisphère sud, avec une température de base de 10°C (Winkler, et al., 1962). Il divise les régions viticoles mondiales en cinq classes (I à V) selon leur potentiel thermique :

L'indice héliothermique de Huglin

Créé Pierre Huglin, Directeur de recherche à l'Inra de Colmar et bioclimatologue, l'indice de Huglin est considéré comme l'un des indices thermiques les plus précis en Europe car il affine le calcul du cumul de degrés-jour en accordant plus de poids aux températures maximales diurnes et en intégrant un coefficient de latitude (K) pour corriger la durée du jour (Huglin, 1978). Le cumul s'effectue du 1er avril au 30 septembre (hémisphère nord) et utilise 10°C comme température base. La formule est :

Avec K est le coefficient de latitude (ex : 1,02 pour 40° , 1,06 pour 50°).

Remarque : La collection ampélographique de Vassal-Montpellier se situant à Marseillan-plage, dans l’Hérault, la latitude est 43.25°N, ainsi le coefficient K utilisé dans les calculs est K = 1.033

Calcul de ces indices dans Vassal-Phéno

A. Méthodologie

1. Acquisition et Traitement des Données Phénologiques

Historique et campagne d'observations

Depuis les années 1950, les techniciens du Domaine de Vassal effectuent des passages réguliers dans les parcelles de l'unité expérimentale pour relever la date d'apparition des stades phénologiques de la vigne.

Pour qu'un cépage soit considéré comme "caractérisé", un minimum de trois années d'observation sur plusieurs accessions est requis. Il est important de noter que dans les premières années de fonctionnement du domaine, seuls le débourrement et la maturité étaient relevés. De nombreux cépages ayant été étudiés uniquement dans les années 50-60, cela explique l'absence de données de floraison et de véraison pour certaines variétés. Une fois cette caractérisation initiale effectuée, un cépage n'est généralement plus réétudié, sauf en cas de travaux de recherche spécifiques ou en vue d'une inscription au catalogue.

Les cépages de référence

Certains cépages, appelés "références classiques" dans l'outil, font figure d'exception. Ils sont observés de manière continue sur plusieurs accessions, pour tous les stades et tous les ans, afin de servir de témoins fiables.

Le Chasselas comme pivot de calcul

Les dates affichées dans l'application Vassal-Phéno ne sont pas des dates calendaires brutes, mais des moyennes relatives. La caractérisation d'un cépage est pondérée et exprimée en écart (en jours ou semaines) par rapport au cépage de référence principal : le Chasselas.

Par exemple, si les observations indiquent que le Chardonnay débourre en moyenne 1 jour avant le Chasselas et mûrit 1,5 semaine après, et que le Chasselas débourre théoriquement le 19 mars, l'outil calculera la date de débourrement du Chardonnay au 18 mars. Le script R confirme cette méthode en utilisant des Jours de l'Année (DOY - Day of Year) absolus de référence pour le Chasselas (DOY 78 pour le débourrement, 147 pour la floraison, 201 pour la véraison, 225 pour la maturité), auxquels sont ajoutés ou soustraits les écarts propres à chaque cépage.

Définition des stades observés à Vassal :

• Débourrement : 50% de bourgeons au stade "pointe verte" (BBCH 09 ou stade C de Baggiolini).
• Floraison : 50 % de fleurs ouvertes.
• Véraison : 50 % de baies vérées.
• Maturité : Évaluée par un test organoleptique visant à déterminer l'atteinte de l'équilibre sucre/acide.

2. Acquisition et Traitement des Données Météorologiques

La station météorologique

Les données climatiques (Température minimale et maximale journalières) sont acquises de manière continue par la station météorologique du Domaine de Vassal depuis 1956. Ces deux extrêmes permettent de calculer la température moyenne quotidienne, tandis que la température maximale est spécifiquement utilisée dans la formule de l'indice de Huglin.

Exclusion des années biaisées

Afin de garantir la robustesse de l'année thermique de référence, les millésimes 2015, 2016, 2020 et 2021 ont été volontairement exclus des calculs. Un dysfonctionnement de la station météorologique durant la période estivale de ces années a entraîné des pertes de données significatives, ce qui aurait faussé le calcul des moyennes climatiques à long terme.

3. Méthodologie de Calcul des Indices Thermiques dans Vassal-Phéno

Le concept de "l'année thermique moyenne"

L'application ne calcule pas les indices sur une année civile spécifique, mais s'appuie sur la création d'un référentiel thermique lissé. Le programme calcule d'abord les cumuls thermiques (GDD, Winkler, Huglin) jour par jour pour chaque année historique validée. Ensuite, il fait la moyenne de ces cumuls pour chaque "Jour de l'année". Cela permet de créer une année climatique théorique, parfaitement représentative de l'historique thermique moyen du Domaine de Vassal.

Les seuils de température (Base et Plafond)

• Température de base (Tbase) : Le choix s'est porté sur une Tbase de 10°C. Il s'agit de la valeur la plus fréquente dans la littérature viticole, ce qui facilite grandement la comparaison des résultats de l'outil avec les données bibliographiques.
• Absence de température plafond : Aucun plafond de température maximale n'est appliqué dans nos calculs. Le lissage inhérent à l'utilisation d'une "année thermique moyenne" (où la température du 7 août correspond à la moyenne de tous les 7 août historiques) atténue déjà naturellement les pics de chaleur extrêmes, rendant l'application d'un plafond mathématique inutile.

La particularité de la période de calcul (Winkler et Huglin)

Classiquement, les indices de Winkler et de Huglin se calculent sur une période fixe (du 1er avril au 30 septembre ou 31 octobre) dans le but de classifier le climat global d'une zone viticole.

Dans Vassal-Phéno, la logique est inversée : l'objectif est de caractériser le besoin thermique effectif propre à chaque cépage. Par conséquent, les cumuls de Winkler et de Huglin ne s'arrêtent pas à une date calendaire fixe, mais à la date de maturité moyenne exacte du cépage étudié.

En effet, calculer l'indice sur l'ensemble de la saison pour une variété très précoce n'aurait aucun sens et lui attribuerait de la chaleur accumulée après sa propre récolte (ce qui donnerait le même résultat final pour tous les cépages). Cette approche sur-mesure permet de déterminer avec précision l'indice thermique réel de chaque variété, et ainsi d'identifier à quelles zones climatiques viticoles elles sont physiologiquement adaptées.

B. Utilisation de ces résultats dans les outils

Consultation et affichage des résultats

Les valeurs thermiques calculées pour tous les cépages sont accessibles dans l'application. Vous pouvez consulter les résultats de chaque indice en cliquant sur le nom de la variété étudiée (ce qui ouvre sa fiche détaillée).

Pour visualiser ces données directement sur le graphique comparatif, ouvrez le panneau "Options du graphique", cherchez le menu "Afficher valeur thermique :" et sélectionnez l'indice que vous souhaitez afficher.

Ciblage et Options avancées

Le menu "Options avancées" vous permet d'effectuer un ciblage des besoins thermiques. Cet outil est pertinent pour les viticulteurs souhaitant rechercher et identifier des variétés qui correspondent au climat de leur zone de culture, à leurs objectifs de production, ou pour anticiper les évolutions climatiques futures.

Précautions d'interprétation

Ces données sont mises à votre disposition pour faciliter l'exploration et la comparaison variétale. Toutefois, l'interprétation des résultats à l'échelle locale doit toujours prendre en compte le contexte pédo-climatique spécifique de la station de référence (sable littoral de Marseillan-Plage).

Autres indices thermiques utilisés pour la vigne

D'autres indices plus complexes intègrent des variables supplémentaires pour affiner la précision. Pour la gestion des risques parasitaires, l'indice hydrothermique de Branas combine température et pluviométrie (Carbonneau, et al., 2020). Enfin, des modèles plus récents comme le modèle BRIN intègrent une phase de dormance basée sur l'action du froid (chilling units) avant de débuter le calcul des besoins en chaleur (García de Cortázar-Atauri, et al., 2009).

Ces modèles de temps thermiques, bien que pertinents, ne sont pas présentés ici, car ils n'ont pas encore été intégré à notre outil. L'équipe de Vassal-Pheno espère pouvoir vous les présenter prochainement.

Limites des modèles et évolution des seuils thermiques

Les recherches récentes remettent en question l'utilisation systématique d'une température de base (Tbase) de 10°C souvent jugée arbitraire. Les résultats montrent que la Tbase n'est pas constante mais augmente progressivement au cours de la saison : elle se situe autour de 7,2°C pour le débourrement, monte à 8,7°C pour la floraison et atteint environ 11°C pour la véraison. Cette augmentation s'explique par des besoins énergétiques et biochimiques croissants pour passer des phases végétatives aux phases reproductives (Zapata, et al., 2017).

En termes de précision, la floraison est le stade le plus prévisible car elle est très fortement corrélée à la chaleur accumulée, avec une erreur de prédiction de seulement 2 à 6 jours. À l'inverse, le débourrement est influencé par les conditions de dormance hivernale, et la véraison est plus variable car elle dépend aussi du statut hydrique et de la charge en récolte (Zapata, et al., 2017). Concernant le débourrement en France, les modèles utilisant une base de 5°C se sont révélés plus performants que le standard de Winkler (García de Cortázar-Atauri, et al., 2009).

Bibliographie

• Carbonneau A., Torregrosa L., Deloire A., Pellegrino A., Jaillard B., Metay A. & Abbal P. (2020). Traité de la vigne (3e éd.). Dunod.
• García de Cortázar-Atauri, I., Brisson, N., & Gaudillere, J. P. (2009). Performance of several models for predicting budburst date of grapevine (Vitis vinifera L.). International Journal of Biometeorology , 53, 317-326.
• Wikipedia. (n.d.). Huglin index. Récupéré depuis https://en.wikipedia.org/wiki/Huglin_index
• Wikipedia. (n.d.). Winkler index. Récupéré depuis https://en.wikipedia.org/wiki/Winkler_index
• Zapata, D., Salazar-Gutierrez, M., Chaves, B., Keller, M., & Hoogenboom, G. (2017). Predicting Key Phenological Stages for 17 Grapevine Cultivars (Vitis vinifera L.). American Journal of Enology and Viticulture , 68(1), 60-71.