Fiche de Presse Info. 25/02/2008

Evaluer la capacité de réponse des forêts au changement climatique

Face à l’accroissement des besoins en bois de l’industrie et de la société estimé à +25% d’ici 2010 par la FAO, les forêts cultivées auront un rôle économique de plus en plus important. Cependant, dans le contexte de changement global, les objectifs de production doivent tenir compte de l'évolution rapide de l'économie - demande d’une matière première de qualité, et des changements climatiques. Assurer la qualité de la matière première, le bois, et l’adaptation au milieu des arbres qui le produiront constituent deux enjeux importants de la durabilité des écosystèmes forestiers. Les chercheurs de l’INRA et du Cirad étudient ces deux critères, sur le peuplier, le pin maritime et le chêne en région tempérée et sur l’eucalyptus en région tropicale, utilisant les mêmes approches disciplinaires : écophysiologie, génétique, biologie moléculaire.

L’alimentation en eau constitue le principal facteur limitant la croissance, voire de la survie des plantes. Or nous savons maintenant que les modifications du climat vont entraîner dans les 50 à 100 années à venir une baisse significative des précipitations et une augmentation de la température estivales, notamment dans toute la moitié sud de la France. Ces prédictions sont également vraies pour le continent africain. Il est donc vraisemblable que dans un proche avenir les forêts disposeront de moins d’eau pendant la période de croissance qu’au début du 21ème siècle et il importe de savoir si elles pourront faire face à ces brusques changements climatiques et si les variétés améliorées que l’on plante aujourd’hui pourront maintenir le niveau actuel de productivité et tolérer des épisodes de sécheresse intense. Les écophysiologistes prédisent une chute de la productivité. Ces modélisations ne prennent cependant pas en compte le niveau de diversité des populations et la plasticité des individus (l’influence des processus de sélection naturelle). C’est justement sur ces deux moteurs de l’adaptation  que porte le travail des chercheurs de l’INRA et du Cirad, afin d’évaluer la capacité de réponse des forêts aux changements climatiques.

Produire la même quantité de bois en utilisant moins d’eau

En étudiant le contrôle génétique de l’efficacité d’utilisation de l’eau, les chercheurs ont montré que pour une même quantité d’eau consommée, tous les arbres ne produisaient pas la même quantité de biomasse. Il serait donc possible d’utiliser cette variabilité naturelle, pour adapter nos forêts à un climat plus sec, en particulier en créant des variétés améliorées qui pourront maintenir une croissance raisonnable tout en économisant l’eau. Par ailleurs, ils ont montré qu’un tel caractère était sous le contrôle d’un nombre limité de gènes dont les fonctions sont étudiées en utilisant les outils de la génomique. L’étude des effets de la sélection naturelle au niveau de ces gènes a d’ores et déjà permis d’identifier des gènes clefs qui affectent probablement la valeur adaptative des individus, comme par exemple ceux qui codent pour des déhydrines (protéines synthétisées en cas de stress hydrique). Plus récemment, les chercheurs ont installé des dispositifs en France et au Congo (cf photo) qui permettront de suivre sur plusieurs années les processus adaptatifs à différents niveaux d’intégration (de l’expression des gènes aux phénotypes complexes) et d’évaluer la plasticité des arbres face au stress hydrique.

© INRA /  G. Le Provost Dispositif permettant de suivre des pins maritimes en conditions contrôlées	© CIRAD / E. Villar Plantation expérimentale d'eucalyptus au Congo

Améliorer la qualité du bois

Les industriels des filières forêt-bois-papier ont à leur disposition une matière première, le bois, dont les caractéristiques chimiques et technologiques ne répondent pas toujours à leurs attentes. Si l’objectif de la recherche reste encore d’augmenter le rendement en bois, les efforts de la sélection s’orientent aujourd’hui vers la qualité.
Le programme de recherches mis en place par l’INRA et le Cirad répond à un besoin de connaissances scientifiques sur les mécanismes moléculaires de la formation du bois. Il vise également un besoin économique par exemple en Aquitaine pour le pin maritime et dans la région de Pointe-Noire au Congo pour l’eucalyptus.
Les caractères cibles de l’amélioration sont le taux de lignine et de cellulose et les caractéristiques morphologiques des fibres qui conditionnent l’efficacité et la rentabilité des process papetiers ; les propriétés technologiques des fibres pour les composites à base de bois (panneaux) ; la densité du bois et ses qualités d’élasticité pour une utilisation en bois d’œuvre.
A partir de la connaissance des gènes impliqués dans l’expression de caractères d’intérêt, il s’agit de choisir dans les collections de génotypes d’arbres déjà sélectionnés pour leur vigueur, ceux qui possèdent aussi les formes favorables de ces gènes, en vue de la création rapide de variétés à hautes performances technologiques.
Les chercheurs ont tout d’abord mis au point des techniques d’évaluation rapides et peu coûteuses des composantes de la qualité du bois, telles que la densité et la composition chimique, afin de pouvoir mesurer en routine les milliers d’arbres d’un programme de sélection. Des résultats importants sur la variabilité, le déterminisme génétique des propriétés du bois, les corrélations génétiques avec la croissance ont ainsi été obtenus. Des gènes majeurs contrôlant la variation des caractéristiques anatomique, chimique et technologique du bois ont également été localisés sur des cartes génétiques. Enfin, l’étude de la variabilité de l’expression du génome dans du bois en formation a permis d’identifier des gènes candidats dont l’effet des variants génétiques est testé sur une large gamme de génotypes.
 

Références :
Eveno E et al. (2008) Contrasting outlier patterns on drought stress tolerance candidate genes in Pinus pinaster, as revealed by genetic differentiation analyses. Mol Biol Evol (sous presse)
Paiva J  et al. (2008) Molecular and phenotypic profiling from the base to the crown in maritime pine wood forming tissue. New Phytol (sous presse)
Pot D et al. (2006). QTLs and candidate genes for wood properties in maritime pine (Pinus pinaster Ait.) TGG 2 : 10-24