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Les non-dits de la xylogénèse…

Notre cursus scolaire nous initie tous au processus de formation du bois ; nous avons tous déjà entendu les mots méristème, cambium, xylème ou phloème. Et pourtant, le mécanisme de sa formation est en réalité bien plus complexe qu’il n’y parait. Retour sur ces notions grâce à Monsieur Sergio Rossi, conférencier du mercredi 20 novembre 2013 à l’UQAT !

Riche d’un parcours universitaire que nous pourrions qualifier d’international (études faites en Italie, Slovénie, France, Canada…), il nous emmène, je cite, dans un « Voyage Spatio-temporel » pour mieux comprendre le processus de formation du bois.

En premier lieu, il s’agit d’assoir le sujet et de comprendre la base de la formation du bois (xylogénèse) qui s’initie en réponse à des signaux environnementaux que le végétal reçoit dans une fenêtre de temps précise.

Tissus méristématiques
Observation au microscope des tissus méristématiques. Photo: Sergio Rossi

En effet, pourquoi la croissance et formation du bois a-t-elle lieu à une saison particulière dans l’année ? Pour répondre à cette interrogation, il faut étudier précisément le cambium. Il est l’assise meristématique à l’origine de la formation du xylème et du phloème via des phases successives de division, différenciation puis élargissement et lignification des cellules. Une fois formé, le xylème servira au transport de l’eau et des nutriments et au soutien mécanique de l’arbre. Il est donc primordial, pour le végétal, de débuter et terminer sa xylogénèse dans le peu de temps qui lui est imparti (surtout sous climat boréal) soit, du printemps à l’automne. Le cambium est doué, selon Monsieur Rossi de différents « pouvoirs », il est à la fois super-résistant (à une large gamme de températures), super-longévif (certains arbres peuvent vivre des milliers d’années), super-dimensionné (arbre de plus de 100 m de hauteur) et super-productif (production annuelle équivalente à une locomotive à charbon pour certaines espèces). Les phases d’intérêts dans le cadre de son étude sont le début et la fin de son fonctionnement ainsi que le nombre de cellules formées.

Ce qui a, en premier lieu « intrigué » le conférencier, est la notion de synchronisme de la xylogénèse. En effet, elle peut varier en durée et efficience entre les individus, les peuplements, les espèces et les sites. Les arbres d’un même peuplement seraient synchrones dans leur réponse aux signaux environnementaux qui déclenchent la xylogénèse mais ce synchronisme ne serait pas observé inter-peuplement. Au sein d’un même individu, les différents cambiums (selon la hauteur du prélèvement) seraient aussi synchrones. Par contre, la saison de croissance varie selon l’exposition. L’âge des arbres, leur statut (dominant, co-dominant, supprimé), leur état général (sain, sénescent) ou encore l’espèce en question rendent les réponses aux signaux environnementaux plus ou moins précoces.

Mais à quoi doit-on ces observations ?
Le conférencier, à ce stade de ses recherches, a voulu éclairer ces phénomènes en les confrontant à une hypothèse des années 1960 stipulant que « l’auxine des bourgeons produite au moment du débourrement descend en une vague vers les racines et est le signal de la mise en fonctionnement du cambium ». En carottant un individu sur toute sa hauteur, il réfute cette hypothèse ; le cambium se met en branle au même moment que l’on soit proche ou non de la source d’auxine.

Nous constatons donc, au fil de nos pérégrinations dans l’espace-temps, que les phénomènes régissant la xylogénèse sont complexes et que les réponses des arbres aux signaux environnementaux sont ambigües. Les périodes de croissance sont variables et influencées par des facteurs endogènes et exogènes eux-mêmes changeants.

Quels sont les causes et les effets engendrant la succession des phases xylogénétiques ?
Monsieur Sergio Rossi et son équipe de recherche ont taché de répondre à cette question en reconstruisant les saisons de croissance de peuplements du Saguenay Lac Saint-Jean au Québec, en vue, à terme, d’obtenir des prédictions face aux Changement Climatiques (CC). Pour ce faire, ils ont reconstruit les saisonnalités de croissance de 1950 à aujourd’hui par modélisation et conclu que la durée de croissance avait augmenté de près de 1 jour en 10 années. La réactivation cambiale serait plus prompte et sa fin retardée. En extrapolant ces données face aux CC il apparait que, sous des augmentations de 2°C et 3°C, la période active augmentera respectivement de 20 et 35 jours.

Modélisation de la durée de la xylogénèse
Modélisation de la durée de la xylogénèse

Ces estimations se basent sur des relations linéaires, mais a-t-on bien compris les réels mécanismes de la xylogénèse ? L’initiation du fonctionnement cambial conditionne-t-elle son achèvement ?

Les modèles testés indiquent que non et que les interférences entre les différentes phases de la xylogénèse seraient le résultat d’une chaine de cause à effet complexe. En effet, le moindre décalage dans le début de la croissance aura des répercussions sur la production cellulaire. Nous ignorons quelles relations lient ces mécanismes qui ne sont pas linéaires, mais savons que le cycle entier de la xylogénèse en sera modifié.

Au regard des ces diverses conclusions nous comprenons que les phases xylogénétiques sont donc interconnectées et dépendantes les unes des autres. Les facteurs influençant ces phases sont endogènes (âges, espèces de l’arbre), mais aussi environnementaux. Le printemps, avec l’allongement de la photopériode, serait le facteur clé de l’augmentation cellulaire et de la mise en production du bois.

Ces travaux démontrent donc que la xylogénèse est un processus bien plus abscons que présupposé. Les effets directs et indirects du climat sur ce cycle ajoutent à la complexité et d’autant plus considérant les changements climatiques. Pourtant, la compréhension de la formation du bois est indispensable puisqu’elle permettra d’interpréter correctement les données dendrochronologiques, mais aussi parce que les propriétés du bois en sont directement dépendantes.
Si nous parvenons à éclairer les facteurs clés jouant sur la xylogénèse et les zones d’ombres de son fonctionnement nous pourrons mieux comprendre la physiologie des arbres, et, pourquoi pas, agir sur les rendements sylvicoles et la qualité du bois ?

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Résumé:
Marion Barbé, candidate au doctorat en sciences de l’environnement, UQAT.

Rediffusion :
Votre horaire ne vous permet pas d'assister à une conférence des Midis de la foresterie! Soyez sans crainte la conférence est disponible via Panopto.

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