La génétique aide à prédire quand les feuilles sortent au printemps
Publié par Adrien le 08/05/2019 à 08:00
Source: Université de Montréal
C'est difficile à croire cette année, diront les climatosceptiques, mais les printemps hâtifs tout en chaleur et en luminosité sont de plus en plus fréquents en raison des changements climatiques. Et cela a un effet sur la sortie du feuillage des arbres. Mais jusqu'à quel point (Graphie) ? Simon Joly, professeur associé au Département de sciences biologiques de 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 Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de l'industrie, de la culture, de la finance et des affaires...), vient de montrer dans une étude publiée dans Methods in Ecology and Evolution que la génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) aide à prédire avec plus de précision le moment du débourrement, c'est-à-dire la sortie des feuilles au printemps (Le printemps (du latin primus, premier, et tempus, temps, cette saison marquant autrefois le début de l'année) est l'une des quatre saisons des zones tempérées, précédant...).


Simon Joly, professeur au Département de sciences biologiques de l'Université de Montréal, vient de montrer que la génétique aide à prédire le moment de la sortie des feuilles au printemps. Crédit: Tim Savas

"Nous avons découvert que les individus au sein d'espèces qui sont plus près les uns des autres sur le plan des gènes réagissent de façon plus semblable aux signaux environnementaux que ceux qui sont plus loin génétiquement", explique Simon Joly.

Une association gagnante

Pour arriver à cette conclusion, il a répondu à l'appel de sa collègue Elizabeth Wolkovich, professeure à l'Université de la Colombie-Britannique et auparavant rattachée à l'Université Harvard (L’université Harvard (Harvard University), ou plus simplement Harvard, est une université privée américaine située à Cambridge dans le Massachusetts. Fondée en 1636, elle est...), qui étudie la réaction des arbres aux changements climatiques. Elle a voulu ajouter l'aspect génétique à ses travaux, une spécialité de Simon Joly, afin de voir si l'on pouvait ainsi mieux prédire le moment où les feuilles s'ouvrent au printemps.

Ils ont choisi 10 espèces d'arbres et de plantes assez communes dans les deux régions, comme l'érable de Pennsylvanie, le hêtre (Le hêtre est un arbre à feuilles caduques, originaire d'Europe, de la famille des Fagacées qui comprend en outre le chêne et le châtaignier. Il fait partie des essences nobles...) à grandes feuilles, le chêne (Le chêne est le nom vernaculaire de nombreuses espèces d'arbres et d'arbustes appartenant au genre Quercus, et à certains genres apparentés, notamment Cyclobalanopsis et Lithocarpus de la famille des...) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) et des espèces de chèvrefeuille, de peuplier (Les peupliers sont des arbres du genre Populus de la famille des Salicacées.) et de bleuet. Des branches ont été prélevées dans la forêt (Une forêt ou un massif forestier est une étendue boisée, relativement dense, constituée d'un ou plusieurs peuplements d'arbres et d'espèces associées. Un boisement de...) de Harvard au Massachusetts et à la Station de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des êtres vivants...) des Laurentides de l'UdeM en janvier, une fois que les arbres et arbustes avaient eu suffisamment froid (Le froid est la sensation contraire du chaud, associé aux températures basses.) pour que les feuilles puissent s'ouvrir au printemps.

"Il y a trois signaux environnementaux principaux qui jouent un rôle dans l'éclosion des bourgeons: le froid subi, la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et...) et la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa...) des jours, mentionne Simon Joly, qui est aussi botaniste-chercheur au Jardin botanique (La botanique est la science consacrée à l'étude des végétaux (du grec βοτάνιϰή;...) de Montréal. Une fois recueillies, les branches ont été gardées au froid et amenées à l'arborétum Arnold de Harvard, dans des chambres de croissance où la température et la longueur des jours sont contrôlées."

L'expérience a été réalisée avec des jours de 8 et de 12 heures (L'heure est une unité de mesure  :), puis des températures de jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa...) de 15 et de 20 °C.

L'effet de la température plus grand que la lumière

L'expérience a révélé qu'une température de 5 °C plus élevée cause un débourrement 20 jours plus tôt en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun...) ‒ l'incidence pour chaque espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un...) peut varier considérablement. Par ailleurs, des jours plus longs font devancer l'ouverture des feuilles d'une douzaine de jours.

Ces résultats sont estimés avec plus de précision lorsqu'on tient compte de l'information génétique des arbres et des arbustes.

"Nous n'avons d'ailleurs pas trouvé de grandes différences génétiques chez les individus d'une même espèce entre les deux régions, précise Simon Joly. Chez les arbres, les gènes circulent assez rapidement avec le pollen (Le pollen (du grec palè : farine ou poussière) constitue, chez les végétaux supérieurs, l'élément fécondant mâle de la fleur : ce sont de minuscules grains de forme plus...), alors certains individus du Massachusetts pouvaient être plus près génétiquement d'individus du Québec que d'autres du Massachusetts."

Même s'il demeure ardu de prédire à quoi ressembleront nos printemps avec les changements climatiques, cette étude illustre que les plantes réagiront fortement aux altérations du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il...) et que la génétique a un rôle à jouer dans leur capacité à faire face aux modifications du climat.

Quels arbres s'adapteront le mieux ?

Ces résultats permettent d'envisager une foule de possibilités pour de nouvelles études.

"On en apprendra certainement plus en considérant la génétique dans de prochaines recherches pour déterminer, par exemple, quels individus au sein des espèces sont mieux prédisposés à faire face aux changements climatiques, indique Simon Joly. Ainsi, des plantes pourraient avoir le potentiel pour s'adapter à ce qui s'en vient. Mais cela dépendra tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) de même de l'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) des changements climatiques qu'on vivra, ce qui reste pour l'instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré comme une...) inconnu."

Le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche...) se questionne aussi sur la réaction de tout l'écosystème à l'augmentation de la température, comme les insectes (Insectes est une revue francophone d'écologie et d'entomologie destinée à un large public d'amateurs et de naturalistes. Produite par l'Office pour les insectes et leur environnement (association loi de 1901), elle...) qui se nourrissent de feuilles. "Réagiront-ils de la même façon que les arbres ? C'est ce type de question très complexe que les gens commencent à se poser et sur lequel il faudra se pencher en collaborant avec des chercheurs de différentes disciplines."


Une fois recueillies, les branches ont été gardées au froid et amenées à l'arborétum Arnold de Harvard, dans des chambres de croissance où la température et la longueur des jours sont contrôlées. Crédit: Tim Savas
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