Des arbres merveilleux ! Ces peupliers se souviennent de la sécheresse et renforcent leurs défenses l'année suivante

Les nouvelles feuilles rappellent la sécheresse de l'année précédente

Les protagonistes de l'étude sont les trembles d'Amérique, des arbres reconnaissables à leur écorce claire et à leurs feuilles qui vibrent au moindre souffle de vent, jusqu'à devenir d'un jaune intense en automne. Ils peuplent les montagnes d’Amérique du Nord et peuvent former des forêts entières par reproduction clonale, avec de nombreux troncs partageant le même patrimoine génétique.

Pour les étudier, le groupe coordonné par Talia Karasov et William Anderegg, en collaboration avec le chercheur Aubrey Hawks, a collecté du matériel végétal dans cinq forêts nationales de l'Utah et du Colorado, puis l'a cultivé dans un champ expérimental à l'université. De 2021 à 2023, certains groupes d’arbres ont reçu un arrosage régulier, tandis que d’autres ont reçu un arrosage réduit, jusqu’au quart de celui réservé aux spécimens témoins. Dans certains cas, après un été particulièrement sec, l’irrigation est revenue à la normale.

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Et c’est en observant cette dernière que les chercheurs ont trouvé le résultat le plus intéressant. En 2022, les peupliers ayant connu la sécheresse au cours de l’année précédente contenaient 11 % plus de glycosides phénoliques salicinoïdes que les arbres régulièrement irrigués en 2021. En 2023, la même comparaison montrait une augmentation de 8 %.

Ce sont des substances naturelles qui rendent les feuilles moins attractives pour de nombreux insectes herbivores. Leur concentration n’a cependant pas montré d’augmentation significative au cours de la première année de sécheresse. Bref, la réponse la plus marquée est arrivée avec un certain retard. Comme si les arbres gardaient une trace des conditions qu’ils ont traversées et continuaient à modifier leurs défenses même après la fin du stress hydrique.

Une défense chimique qui peut faire la différence

Selon Karasov, ces composés peuvent représenter jusqu'à 20 % du poids d'une feuille séchée. Une somme considérable, d’autant plus que la production de substances défensives nécessite des ressources que la plante pourrait utiliser pour se développer. Pourtant, au cours de l’expérience, les chercheurs n’ont trouvé aucune preuve que l’augmentation de ces défenses particulières entraînait une réduction de la croissance.

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Il y a aussi un autre fait intéressant. Les arbres présentant des concentrations plus élevées de glycosides phénoliques avaient généralement une plus petite partie de la canopée endommagée. Pour chaque point de pourcentage supplémentaire de ces substances dans le poids sec des feuilles, le modèle statistique a estimé une diminution d’environ 1,8 point de pourcentage du couvert forestier endommagé.

Une relation qui suggère un possible bénéfice protecteur, même si les dommages observés comprenaient différents types d’altérations des feuilles et que l’étude n’a pas mesuré directement combien d’insectes les ont mangées.

En outre, la réponse à la sécheresse a également impliqué d’autres produits chimiques. Les tanins condensés, impliqués dans la protection contre certains micro-organismes, ont suivi une tendance différente : en 2023, les arbres soumis à deux ou trois années consécutives de sécheresse en avaient environ un tiers de moins que ceux qui avaient connu une année de récupération. L’arbre semble donc avoir changé la façon dont il répartit ses ressources entre les différentes formes de défense.

Les champignons sur les feuilles changent aussi

La recherche a également porté sur les champignons qui vivent à la surface et à l’intérieur des feuilles. Dans les arbres soumis à la sécheresse, les chercheurs ont constaté une présence relative plus importante de champignons appartenant à des groupes potentiellement pathogènes. Au contraire, là où les glycosides phénoliques augmentent, leur présence tend à diminuer.

Les différences ont également affecté des groupes individuels de champignons. Ceux comme ça Golovinomycesassociés à l'oïdium, étaient moins abondants en période de sécheresse, tandis que ceux du genre augmentaient Ganodermaqui comprend des espèces capables d'attaquer des arbres déjà affaiblis. Cela signifie que la sécheresse peut simultanément modifier la chimie des feuilles et la communauté d’organismes qui y vivent. Cependant, certains des champignons identifiés peuvent vivre sur les arbres sans provoquer de maladie : leur présence à elle seule n’indique pas une infection.

Les arbres ont-ils vraiment des souvenirs ?

Les scientifiques parlent de « mémoire fonctionnelle », expression utilisée pour décrire les effets persistants d’une expérience environnementale sur la physiologie des plantes.

Reste à comprendre quel mécanisme permet aux peupliers de conserver cette trace de sécheresse. Il peut y avoir des changements dans la régulation des processus chimiques ou des conséquences physiques du stress, comme des dommages aux racines les plus fines et aux tissus qui transportent l'eau. Les deux possibilités n'ont pas encore été distinguées expérimentalement.

L'importance de cette réponse pour la survie des arbres nécessite également des observations plus approfondies. La sécheresse prolongée est en effet l'un des principaux facteurs associés au phénomène connu sous le nom de Déclin soudain du peuplier faux-tremblela dégradation rapide du peuplier faux-tremble, pouvant entraîner la mort de peuplements forestiers entiers.

Comprendre comment ces arbres font face au stress hydrique pourrait aider à prédire leur résilience, notamment dans un climat caractérisé par des périodes de sécheresse de plus en plus intenses. Comme l'expliquent les chercheurs dans la présentation de l'étude publiée par l'Université de l'Utah, d'autres expériences seront nécessaires pour établir combien de temps ces modifications persistent et si elles favorisent réellement la survie des arbres.

Entre-temps, une chose a été observée : un peuplier peut perdre toutes ses feuilles en automne et en repousser de nouvelles au printemps, continuant à entraîner avec lui les conséquences d'un été particulièrement difficile. Les feuilles de l'année dernière sont tombées. La sécheresse avait visiblement laissé quelque chose derrière elle.