Les racines régissent le bilan carbonique des plantes

Quand les plantes souffrent de la sécheresse, elles réduisent leur «absorption de nutriments», la photosynthèse, et avec cela l’absorption de CO₂. Ces freins ne sont cependant pas contrôlés exclusivement par les feuilles comme supposé auparavant, mais en premier lieu par les racines. Ce sont les résultats d’une expérimentation de plusieurs années sous la direction de l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage WSL.

Les forêts sont un important puits capturant une partie du dioxyde de carbone (CO₂) de l’atmosphère. Pendant la journée, les plantes absorbent le CO₂ de l’air pour en transformer par photosynthèse le carbone en sucre (glucides) grâce à la lumière. Elles le consomment pour leurs fonctions vitales et libèrent de nouveau du CO₂. Pendant leur croissance, les arbres retiennent une partie du carbone contenu dans le CO₂. A long terme, ils absorbent donc plus de CO₂ qu’ils n’en libèrent.

En cas de sécheresse, les plantes réduisent la photosynthèse et donc l’absorption de CO₂, mais elles continuent de consommer du sucre. Ainsi, les forêts pourraient perdre leur fonction de puits de CO₂ et en devenir une source, si, à cause du changement climatique, les phases de sécheresse devenaient plus fréquentes. Jusqu’à présent, les biologistes supposaient que les plantes absorbaient moins de CO₂ uniquement en cas de manque d’eau, car elles referment leurs stomates situés sur les feuilles afin de réduire les pertes hydriques.

L’équipe du WSL réunie autour de Matthias Arend et Frank Hagedorn rapporte dans la revue spécialisée de renom «Nature Plants» que d’autres acteurs contrôlant la régulation de la photosynthèse se trouvent sous la surface terrestre : les racines. «Nous changeons la compréhension d’un processus biologique essentiel», a déclaré Matthias Arend.

L’accumulation du sucre dans la plante

L’équipe de chercheurs suisses, allemands, croates et chinois a réussi à prouver cela dans une expérimentation unique en son genre. Dans des chambres de culture en verre découvertes, ils ont fait grandir pendant plusieurs années de jeunes arbres qui ont ensuite été exposés à une sécheresse estivale simulée suivie d’une irrigation. Les mesures effectuées pendant ces expositions ont montré que les racines étaient les premières à réduire leur activité métabolique en cas de sécheresse. Ainsi, leur consommation de sucre diminuait et les glucides non utilisés s’accumulaient dans la plante. Suite à cela, supposent les chercheurs, la photosynthèse a été freinée dans les feuilles. «Les racines régissent le bilan carbonique des plantes», conclut sans détour Arthur Gessler, directeur du groupe «Croissance de la forêt et climat» au WSL.

Mémoire des temps difficiles

Cependant les surprises ne s’arrêtent pas là: «Nous avons trouvé chez les arbres une sorte de ‘mémoire écologique’ de la saison sèche précédente», déclare Matthias Arend. Dès que l’humidité du sol suffisait à nouveau, dans les mêmes conditions environnementales, ils absorbaient bien plus de CO₂ que les plantes témoins qui n’avaient pas connu de sécheresse. «Les plantes ‘se goinfrent’ pour ainsi dire après une phase de famine», explique Arthur Gessler. Les racines ont ici aussi un rôle central, car elles ont des besoins accrus en glucides après la sécheresse.

D’après les chercheurs, ce résultat indique que les arbres possèdent un mécanisme interne de mémoire-tampon qui les aide à surmonter les conséquences d’une sécheresse. Si on voulait évaluer les modifications de bilan carbonique des forêts dans le cadre des changements climatiques, ces processus physiologiques devraient être pris en considération.