Le dysfonctionnement hydraulique provoqué par le stress hydrique représente une des causes principales de la mortalité des arbres lors de sécheresses sévères. Dans le contexte des prévisions climatiques futures, et avec des forêts qui montrent à travers le monde des signes de vulnérabilité aux épisodes de sécheresse intenses et prolongés, ce dysfonctionnement hydraulique est devenu un sujet de préoccupation majeur.

En enquêtant sur les conifères du genre Callitris adaptés aux sécheresses extrêmes, une équipe internationale menée par des chercheurs de l’Inra a démontré que l’espèce Callitris tuberculata, issue de régions extrêmement arides d’Australie occidentale, est la plus tolérante du monde à la sécheresse. Au sein de ces arbres, le transport de la sève (circulation de l'eau) est toujours possible, même à des pressions proches de la limite de l’équilibre instable de l’eau, ce qui suggère que l'appareil vasculaire qui transporte la sève a évolué sous l'effet de la contrainte hydrique pour atteindre sa limite absolue.

Des chercheurs de Biogeco

Ces travaux ont notamment été réalisés par trois chercheurs bordelais du laboratoire Biodiversité Gènes & Communautés - Biogeco (unité Inra et université de Bordeaux) : Maximilien Larter, doctorant de l'université de Bordeaux, Sylvain Delzon, directeur de recherche Inra, et Régis Burlett, ingénieur de recherche à l'université, avec le soutien du Labex Cote.

Ces recherches ont donc permis d’identifier la limite de l'adaptation à la sécheresse chez les arbres. De plus, les chercheurs font l’hypothèse que cette espèce désertique Callitris tuberculata ne pourra pas s’adapter à un climat plus sec alors que les climatologues prévoient une aridification encore plus intense de son habitat.
Il est à noter que si d’autres stratégies de résistance à la sécheresse existent comme l'évitement (observé chez les éphémérophytes**) ou le fait de posséder des tissus plus ou moins épais et charnus (par exemple : les cactus), elles ne se rencontrent que très peu chez les arbres.

La cavitation, clé de compréhension de la résistance à la sécheresse

La cavitation correspond à la formation d'une bulle d'air dans les vaisseaux des arbres (xylème), qui rompt la colonne d'eau et rend ainsi impossible le transport de la sève dans l'appareil vasculaire. La cavitation se produit lors d'épisodes de sécheresse sévère et conduit à la mort de l'arbre lorsqu'elle atteint des taux importants.

C’est grâce à un prototype d’instrument de mesure - le Cavitron - que les chercheurs sont parvenus à caractériser la tolérance à la sécheresse des arbres (notamment celle de Callitris tuberculata) via la mesure de la conductance hydraulique d’un rameau sous pression négative. Il permet d'obtenir une courbe de vulnérabilité à la cavitation qui nous renseigne sur la tolérance à la sécheresse des espèces, des populations ou des génotypes.

Des pistes d’adaptation au changement climatique

Ces résultats sur la tolérance à la sécheresse au sein du genre Callitris montrent que les espèces de nos régions tempérées (chêne, pin, épicéa, hêtre) ont une marge de progression extrêmement importante et ouvrent de nouvelles pistes quant à l'amélioration de la résistance à la sécheresse. La compréhension du déterminisme génétique de ces caractères et la localisation de QTLs (régions du génome associées à un caractère quantitatif) ou de gènes d'intérêt constituent les futurs enjeux dans cette thématique.

*Des chercheurs de l’unité Biodiversité, Gènes et Communautés (Biogeco ; Inra, université de Bordeaux) et de l’unité Physique et Physiologie Intégratives de l'Arbre Fruitier et Forestier (PIAF ; Inra, Université Blaise Pascal Clermont-Ferrand).
**Plantes annuelles ayant un cycle de vie très court et entrant en dormance pendant la saison sèche (rencontrées dans les déserts secs).

Sources : communiqué de presse de l'Inra

Voir la vidéo de Sylvain Delzon sur la cavitation et le cavitron