L'augmentation du taux de CO2 stimule la croissance des végétaux
Publié par Isabelle le 22/09/2016 à 12:00
Source: CORIS-Europa

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L'expression des gènes révèle que les plantes s'adaptent aux niveaux croissants de CO2.

Une recherche soutenue en partie par le projet EXPEER financé par l'UE a déterminé que les plantes s'adaptent de plus en plus à l'augmentation du dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un composé chimique composé d'un atome de carbone et de deux atomes d'oxygène et dont...) (CO2) dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :), ce qui pourrait avoir des implications importantes pour la sécurité alimentaire mondiale et la protection de la nature.

Une étude réalisée par l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) de Southampton, au Royaume-Uni, publiée récemment dans la revue "Global Change Biology", révèle que l'exposition à des émissions élevées de CO2 est associée à une altération de l'expression des gènes, ce qui indique que les modifications de la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) des gènes pourrait constituer un mécanisme important de l'adaptation à un niveau de CO2 croissant.

Les avantages à court terme de l'augmentation du CO2

Face à l'augmentation du CO2 présent dans l'atmosphère (les émissions ont augmenté plus rapidement dans les années 2000 que dans les années 90 et la concentration de CO2 a atteint pour la première fois 400 ppm en 2013), l'impact à court terme sur des plantes peut être décrit comme relativement positif, puisqu'il entraîne une augmentation de la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et σύνθεσις sýnthesis, composition) est le processus bioénergétique qui permet aux plantes et...) et une croissance supérieure des plantes, y compris dans l'agriculture et la production alimentaire. La Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes telluriques,...) est, par conséquent, devenue plus verte au cours des dernières décennies, du fait que l'augmentation du taux de CO2 a stimulé la croissance des végétaux.

Toutefois, l'impact à long terme sur les végétaux de l'augmentation des émissions de CO2 dans l'atmosphère reste sujet à débat (Un débat est une discussion (constructive) sur un sujet, précis ou de fond, annoncé à l'avance, à laquelle prennent part des individus ayant des avis, idées,...) dans la sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une sphère est une surface constituée de tous les points situés à une même...) scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les...). "Jusqu'à présent, rares étaient les rapports à apporter des indications sur les conséquences à long terme de l'augmentation du CO2 sur plusieurs générations et aucun ne portait sur l'étude de la signature moléculaire mettant en évidence l'adaptation des végétaux", a indiqué le professeur Gail Taylor de l'université de Southampton et auteur principal de l'étude. "L'absence d'étude s'explique par la complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en biologie (par exemple par Henri...) du problème à résoudre. Il est en effet difficile de trouver aujourd'hui des plantes exposées aux conditions atmosphériques de demain."

Pour étudier le problème plus en détail, l'équipe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) a utilisé une ressource unique constituée de sources naturellement riches en CO2 dans lesquelles les plantes ont été soumises à des quantités plus importantes de CO2 sur des centaines d'années et plusieurs générations. L'étude de plants de plantain lancéolé (plantago lanceolata) issus d'un site "source" situé à Bossoleto, en Italie, et la comparaison de leur signature moléculaire à celle des mêmes plantes provenant d'un site de "contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.)" (présentant le niveau de CO2 actuel) a mis en évidence des différences frappantes dans l'expression génique totale (processus via lequel des gènes spécifiques sont activés pour produire une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par...) requise).

"L'étude montre qu'en prenant des plantes issues de ces deux milieux qui restituent l'atmosphère actuelle et celle du futur (2100) et en les plaçant ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) dans un même environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les...), les plantes issues des sites sources étaient plus vigoureuses et présentaient un meilleur taux de photosynthèse", a déclaré le professeur Taylor. "Plus important encore, des différences d'expression de plusieurs centaines de gènes ont été décelées sur les plantes issues des sites sources."

D'après les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) recueillies sur l'expression des gènes, le professeur Taylor et son équipe prévoient que le verdissement de la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en équilibre hydrostatique, c'est-à-dire sous...) va se poursuivre. "Face à l'augmentation du CO2, il ne va ni disparaître, ni se stabiliser mais, dans les plantes du futur, une partie du carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) supplémentaire ira probablement dans des substances chimiques secondaires dédiées à leur défense. Ce phénomène est associé à une augmentation de l'expression des gènes impliqués dans la respiration (Dans le langage courant, la respiration désigne à la fois les échanges gazeux (rejet de dioxyde de carbone, CO2, appelé parfois de façon impropre « gaz carbonique », et absorption de...) des plantes."

Impact sur les stomates

Un des résultats les plus intéressants de la recherche a été de constater l'augmentation des stomates (petits trous qui contrôlent l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique. Le...) du CO2 pour la photosynthèse et la perte de vapeur () d'eau) situés à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa mesure,...) des feuilles, après exposition à un taux de CO2 du futur pendant plusieurs générations. L'équipe avait prédit que le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de stomates diminuerait, corroborant ainsi les recherches passées réalisées sur les échelles de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) géologiques à partir de plantes fossiles.

Le professeur a ajouté: "Ce résultat va à l'encontre de ce que l'on pensait et suggère fortement que le nombre de stomates augmente puisque plusieurs des régulateurs clés du nombre de stomates identifiés sont sensibles aux niveaux élevés de CO2 du futur. L'un d'eux est SCREAM (SCRM2), appartenant à la famille de protéines hélice-boucle-hélice à motif basique (bHLH) qui régule (Les régules sont des alliages d'étain ou de plomb et d'antimoine.) les transitions du développement des plantes.

Le professeur admet que toutes les conséquences de ce changement de développement ne sont pas encore bien comprises, mais il montre que les plantes s'adapteront de manière imprévisible aux niveaux de CO2 du futur sur plusieurs générations. Ces questions en suspens sont importantes car il est impératif de comprendre comment les cultures vivrières évolueront au cours des décennies à venir suite au changement climatique, de savoir si le verdissement planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie. Généralement...) se poursuivra et d'identifier les conséquences de ces phénomènes sur la protection de l'environnement à l'échelle mondiale.

Outre le fait qu'elle a été financée en partie via le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité...) EXPEER (Distributed Infrastructure for EXPErimentation in Ecosystem Research) du 7ème PC, la recherche a également reçu le soutien du British Council et du National Environment Resource Council (NERC) du Royaume-Uni.

Pour plus d'informations, voir: site web (Un site Web est un ensemble de pages Web hyperliées entre elles et mises en ligne à une adresse Web. On dit aussi site Internet par métonymie, le World...) du projet EXPEER
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