Les arbres du futur

Ce n’est pas l’arbre qui cache la forêt, car celui-ci est encore petit et en danger. En effet, dans le sud de la France, au cours des cinq dernières années, la mortalité des jeunes arbres a doublé. Et le premier facteur de cette mortalité n’est autre que la sécheresse. Les scientifiques de l’Institut biosciences et biotechnologie d’Aix-Marseille (unité CNRS/CEA/Université Aix-Marseille), à Saint-Paul-lès-Durance, tentent de leur donner un petit coup de pouce !

Voici l’O3HP (pour Oak Observatory at the Observatoire de Haute-Provence), un site expérimental développé au sein d’une forêt de chênes pubescents (Quercus pubescens Willd.). Là, Catherine Santaella et Ivan Aleksieienko, tous deux biologistes à l’Institut biosciences et biotechnologie d’Aix-Marseille, prélèvent des échantillons du sol sur une parcelle de forêt équipée d’un toit ouvrant. Cette installation permet de simuler deux périodes de sécheresse par an. Ainsi, les chercheurs mesurent les impacts directs des changements climatiques annoncés en région méditerranéenne. Avec les prélèvements, ils étudieront le microbiome (communauté de micro-organismes) associé au sol et aux racines des arbres afin d’identifier des souches de bactéries bénéfiques pour les plantes.

C’est dans leur laboratoire, sur le site du CEA-Cadarache, à Saint-Paul-lès-Durance, que les scientifiques cultivent les micro-organismes prélevés dans le sol rendu aride. Leur but : isoler les bactéries comme les champignons résistants au stress hydrique.

Direction la pépinière expérimentale de l’Office national des forêts, sur le site du CEA-Cadarache. Grâce à diverses techniques, les scientifiques y imposent des stress hydriques importants à de jeunes pousses, comme ces pins d’Alep (Pinus halepensis), pour comprendre comment les entraîner à résister aux sécheresses.

Les micro-organismes du sol jouent un rôle important dans la capacité des arbres à s’adapter au stress hydrique, mais les plantes elles-mêmes peuvent résister à ces conditions extrêmes, notamment grâce à leurs stomates. Répartis majoritairement sous les feuilles, les stomates ressemblent à de petites bouches qui s’ouvrent et se ferment de façon à réguler à la fois la sortie de la vapeur d’eau (la transpiration) vers l’atmosphère et l’entrée du dioxyde de carbone, un gaz indispensable à la photosynthèse. Les scientifiques cherchent à améliorer la réactivité de ces stomates face à la sécheresse.

Le biologiste Ivan Aleksieienko teste une phytohormone (hormone de plante), molécule qui permet aux végétaux de répondre aux stress environnementaux. Cette phytohormone induit chez les plantes une réponse à la sécheresse alors qu’elles ne sont pas privées d’eau. Les scientifiques déclenchent ainsi une réponse préventive à une sécheresse qui n’existe pas, permettant aux arbres de réagir de façon plus adaptée quand ils seront exposés à un réel manque d’eau.

Ici, Mariana Fernandes Hertel, biologiste à l’Institut biosciences et biotechnologie d’Aix-Marseille, mesure la photosynthèse, en analysant les gaz du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O) ainsi que l’ouverture ou la fermeture des stomates sur un plant de pin d’Alep (Pinus halepensis) grâce à un analyseur de gaz à infrarouge. Ce jeune pin subit une sécheresse en conditions contrôlées. La biologiste étudie alors sa réaction au stress hydrique ainsi que sa récupération à l’issue de la période sécheresse.

En expérimentant différentes techniques, les scientifiques essaient d’améliorer la survie des jeunes arbres méditerranéens (ici, un sous-bois d’une forêt de chênes pubescents à l’O3HP). Ces futurs géants ont besoin de l’aide de micro-organismes pour surmonter le changement climatique en cours.