La sécheresse c'est le stress

Les arbres souffrent du réchauffement climatique à travers le monde. Face à des épisodes de sécheresse trop intenses et trop fréquents, des massifs forestiers entiers dépérissent. De nombreuses espèces de conifères seraient sur la sellette. Pour identifier les espèces les plus vulnérables à la sécheresse, des chercheurs de l’INRA ont décidé de se fier à l’apparition de petites bulles d’air dans les vaisseaux qui transportent l’eau au sein de la plante.

La sécheresse c'est le stress

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Les arbres souffrent du réchauffement climatique à travers le monde. Face à des épisodes de sécheresse trop intenses et trop fréquents, des massifs forestiers entiers dépérissent. De nombreuses espèces de conifères seraient sur la sellette ! 

Sylvain Delzon, écophysiologiste à l’INRA

Depuis une vingtaine d’années, nous avons constaté – notamment dans l’hémisphère nord, aux Etats-Unis et en Europe – plusieurs dépérissements majeurs sur des centaines d’hectares. C’est une mortalité sèche, des arbres adultes qui meurent sur pied.

Ici, vous avez un arbre bien hydraté. Et à côté, vous avez le même individu qui est en stress hydrique, c’est-à-dire que l’on a totalement arrêté l’irrigation il y a 3 semaines dans une serre où il fait très chaud. On voit que les effets se produisent immédiatement, les feuilles sont complètement asséchées.

Si tous les arbres sont affectés par les périodes de sécheresse, certains supportent mieux que d’autres le manque d’eau – le record de résistance étant actuellement détenu par un cyprès australien. Mais comment savoir à l’avance qui va tenir le coup et qui va dépérir ?

Pour identifier les espèces les plus vulnérables à la sécheresse, des chercheurs de l’Inra ont décidé de se fier à l’apparition de petites bulles d’air dans les vaisseaux qui transportent l’eau au sein de la plante. Ces petites bulles d’air se multiplient quand l’eau se raréfie et que la plante, assoiffée, est obligée de pomper plus intensément dans le sol pour en extraire l’eau.

Steven Jansen, anatomiste à l’Université d’Ulm (Allemagne)

La colonne d’eau monte à travers les différentes cellules et les différents tissus, et s’évapore au niveau des feuilles par transpiration.  Le danger c’est que cette colonne d’eau sous tension peut se rompre ; c’est ce qui se passe quand de l’air apparaît à l’intérieur des vaisseaux.

Sylvain Delzon

Et lorsque 90% des vaisseaux de la plante sont remplis d’air, elle ne peut plus transporter d’eau et ça conduit à la mort de l’individu.

Afin d’évaluer à quel moment le chêne atteint ce point de non-retour, et que ses longs vaisseaux se retrouvent complètement obstrués par les bulles d’air, les chercheurs ont décidé de se rendre au synchrotron SOLEIL. Là, sur la ligne Psiché, ils vont pouvoir scanner de jeunes arbres plus ou moins stressés et observer, en direct, ce qui se passe à l’intérieur du tronc.

Steven Jansen

En 2-3 minutes, on a un scan complet en volume.

Sylvain Delzon

Grâce aux rayons X, on peut observer des coupes de l’arbre sans le détériorer. Donc ici, c’est un arbre intact. On voit à l’intérieur comme on lit dans un livre.

Dans cette section, on peut compter les vaisseaux fonctionnels et les vaisseaux non fonctionnels.

Steven Jansen

Les vaisseaux sombres, ici, sont remplis d’air et nous en avons quelques-uns ici plus gris ou plus clairs qui sont remplis d’eau. Là, je suis en train de naviguer à travers le réseau de cellules qui transporte l’eau. On le voit vraiment très bien…

Sylvain Delzon

Dans cette section, ici, on voit qu’il y a 1, 2, 3, 4, 5 vaisseaux non fonctionnels, c’est-à-dire qui sont remplis d’air. Si on augmente le stress hydrique, on s’aperçoit que le nombre de vaisseaux remplis d’air augmente de façon très importante. Ici, c’est quasiment 100 % des vaisseaux.

Après chaque scan 3D, le niveau de stress hydrique de la plante est immédiatement mesuré [échange SD-GC : Là tu es à 2 bars. Donc 2 bars, on n’est pas stressé, c’est une plante qui est bien hydratée…]. Ensemble, ces données permettent de savoir, avec fiabilité, le niveau de sécheresse que la plante est capable de supporter.

Sylvain Delzon

Le chêne tempéré est une espèce assez résistante. Le synchrotron, en travaillant sur des plants intacts, nous a permis de conclure que cette espèce était finalement beaucoup plus résistante que ce que l’on pensait.

Nous travaillons sur les espèces forestières mais également sur des espèces cultivées comme la vigne – on va essayer de trouver les cépages les plus résistants à la sécheresse –, sur différentes variétés de blé et de tournesol. Et, de la même manière, avec l’aide du synchrotron, on va étudier le fonctionnement des vaisseaux de ces plantes pour pouvoir prédire quelles sont les espèces qui vont perdurer avec le changement climatique.