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Pourquoi les feuilles tombent en automne ?

Sous nos climats tempérés, à l’automne, les feuilles tombent. L’arbre s’adapte ainsi aux effets conjugués du froid et de la diminution de la durée du jour. Interview d’Hervé Cochard, spécialiste de la physiologie de l'arbre.

Hêtraie en automne (Cantal).. © Inra, VIDAL Louis
Par Pascale Mollier
Mis à jour le 19/05/2016
Publié le 30/10/2015

Qu’est-ce qui provoque la chute des feuilles?

Hervé Cochard : Les feuilles tombent en réponse à des signaux environnementaux tels que le froid et la diminution de la durée du jour. Mais la sensibilité des espèces végétales à ces deux signaux varie grandement, pour des raisons encore peu connues. Le manque de lumière ralentit la photosynthèse tandis que le froid provoque la dégradation de la chlorophylle (1). La disparition progressive du vert chlorophyllien démasque une palette de pigments qui étaient présents dans les feuilles mais non visibles. Carotènes (orange), anthocyanines (pourpre), et xantophylles (jaune) s’expriment alors et donnent aux feuilles leurs belles couleurs chaudes.... Puis une zone d’abscission se forme à la base des feuilles, qui tombent sous l’effet de leur poids et du vent. Tous ces processus sont régis par des hormones et des enzymes.

La chute des feuilles est-elle une adaptation à l’hiver?

H. C. : Oui, les arbres tirent certains bénéfices de la chute des feuilles, en termes de recyclage et de protection contre le gel. Le recyclage se fait à plusieurs niveaux. D’abord, les produits de la dégradation de la chlorophylle des feuilles et de certaines protéines sont réutilisés dans l’arbre sous forme de nutriments carbonés et azotés. Ensuite, le recyclage se complète lorsque les feuilles tombent et que ses constituants sont dégradés par les microorganismes du sol et sont captés à nouveau par l’arbre. Second point, les feuilles représentent un facteur de vulnérabilité au gel, à cause du phénomène appelé embolie hivernale : en cas de froid intense, les vaisseaux des feuilles gèlent, les gaz dissous dans la sève forment alors des bulles d’air car ils sont très peu solubles dans la glace formée. Lors du dégel, ces bulles d’air grossissent et provoquent l’interruption de la circulation de sève. Si l'arbre gardait ses feuilles en hiver, elles dépériraient par déshydratation.

Et qu’en est-il alors pour les arbres à feuilles persistantes?

H. C. : Les arbres à feuilles persistantes sont moins sensibles au froid. Les conifères sont bien protégés contre le phénomène d’embolie hivernale car leurs aiguilles possèdent des éléments conducteurs (tracheïdes) très étroits où ne peuvent être piégées que des bulles d’air très petites. De plus, leur système photosynthétique est plus résistant au froid.

Y a-t-il une « descente de sève » avant la chute des feuilles ?

 H. C. : Il est faux de dire que la sève quitte les feuilles avant leur chute. Il n’y a pas de « descente » de sève. La sève reste dans les vaisseaux. En période feuillée, la sève brute, essentiellement de l’eau, monte des racines vers les feuilles via les vaisseaux tandis que la sève élaborée (2), enrichie par les produits de la photosynthèse des feuilles, redescend vers les racines en passant de cellules en cellules, qu’elle nourrit au passage. L’arbre sans feuilles ralentit fortement sa croissance et vit sur ses réserves d’amidon stockés dans le tronc et l’écorce. L’amidon est transformé en sucres solubles qui ont aussi une fonction « d’antigel ».

 

(1) Le même phénomène explique comment les agrumes, récoltés verts, deviennent oranges en chambre froide…

(2) La sève élaborée ne contient que 1% de la quantité d’eau véhiculée par la sève brute.

Les feuilles peuvent tomber aussi en été !

En cas de sécheresse sévère, les feuilles peuvent tomber sous l’effet du phénomène d’embolie gazeuse : des bulles pénètrent dans les vaisseaux des feuilles et interrompent la circulation de sève (1). Les feuilles se dessèchent et tombent. D’autre part, la chaleur, comme le froid dégrade la chlorophylle, faisant apparaître des jaunissements et rougissements. L’arbre survit tant qu’il reste des bourgeons vivants et que son système racinaire n’est pas desséché. Mais le sacrifice des feuilles entraîne un déficit d’accumulation des réserves. L’arbre sera plus sensible au gel pendant l’hiver et au printemps suivant, le débourrement pourra être retardé et le feuillage moins dense.

(1)    L’eau circule des racines vers les feuilles dans les vaisseaux. C’est la transpiration des feuilles qui aspire la colonne d’eau vers le haut, à l’image d’une corde tendue. Si l’aspiration augmente trop, « la corde » casse. De l’air présent dans des vaisseaux morts avoisinants pénètrent dans le vaisseau, provoquant un phénomène d’embolie. L’embolie gazeuse liée à la sécheresse a donc des causes différentes de l’embolie hivernale, mais aboutit au même résultat : l’arrêt de la circulation de sève.

Combien y-a-t-il de feuilles dans une forêt ?

Un petit chêne de 15 ans possède entre 3000 et 5000 feuilles, soit une surface foliaire de 15 à 20 m2! Et pour un hectare de forêt, il faut compter entre 30 à 45 millions de feuilles… Alors à vos brouettes et vos râteaux !

carré Regards d'expert : Peut-on doper la photosynthèse ?. © Inra, Véronique Gavalda

Pour en savoir plus

- Sur l’embolie gazeuse : lire l'article.

- Sur la photosynthèse : lire l'article : Peut-on doper la photosynthèse?