La création du Mégacavitron

Début 2015, le Megacavitron a fait une apparition remarquée dans le laboratoire de l’Unité mixte de recherche Biodiversité, gènes et communautés (Biogeco / Inra – université de Bordeaux). Cet appareil est le fruit d’une collaboration étroite entre Sylvain Delzon et Régis Burlett, respectivement chercheur et ingénieur. Le Megacavitron est une version grande taille du cavitron imaginé par Hervé Cochard, directeur de recherche à l’Inra de Clermont-Ferrand. Ce dispositif technique innovant permet de caractériser la résistance à la sècheresse des plantes en reproduisant en laboratoire le phénomène de cavitation. La création d’un cavitron nouvelle génération va permettre aux chercheurs de tester la résistance à la sècheresse de nouvelles plantes — celles possédant de longs vaisseaux conducteurs de la sève comme la vigne ou les espèces tropicales.  Ce cavitron « gros porteur » a demandé à Sylvain Delzon et Régis Burlett d’imaginer un nouvel appareil, fonctionnant sur le même principe que les anciens, mais dont la dimension a été adaptée. Avec ses nouvelles possibilités offertes en matière d’expérimentation, le Megacavitron devrait mettre un sérieux coup d’accélérateur sur les travaux liés à la résistance des plantes à la sècheresse.

Le principe de fonctionnement du Megacavitron, et des cavitrons de manière générale, est de reproduire le phénomène de cavitation responsable de l’apparition de bulles d’airs dans le xylème des plantes, ce qui empêche la sève de circuler normalement. C’est un peu comme une ébullition, à ceci près que le passage du liquide à l’état gazeux n’est pas dû à une élévation de la température, mais à une chute de pression. Lorsqu’une plante est soumise à un stress hydrique, autrement dit lorsqu’elle manque d’eau, la circulation de la sève est restreinte. Alors, quand la plante cherche à faire circuler la sève, elle cherche à « aspirer » un liquide présent en trop petite quantité et vient tirer sur sa colonne d’eau. Une action qui diminue fortement la pression à l’intérieur de son système. Si la pression diminue en dessous d’une certaine valeur, des bulles d’airs font leur apparition et viennent emboliser les vaisseaux transporteurs de sève. Ce n’est pas obligatoirement mortel pour la plante, mais si le taux d’embolie est trop élevé la plante se dessèche et meurt.

Le Megacavitron cherche à recréer artificiellement ces bulles d’air. Pour cela, il utilise la force centrifuge pour engendrer une dépression au centre de la branche. Préalablement, le rameau est immobilisé entre deux récipients d’eau de volume différent pour créer un gradient de pression hydrostatique lorsque le système entre en rotation. Ce gradient génère un flux d’eau à l’intérieur de la branche où le fluide peut donc circuler. Pour connaître la pression lorsque la colonne d’eau se rompt, une caméra analyse la vitesse de déplacement du niveau de l’eau pendant la manipulation. Ce niveau d’eau est proportionnel à la conductance hydraulique du rameau. Lorsque le taux d’embolie est trop élevé, autrement dit lorsqu’il y a rupture de la colonne d’eau, la sève ne circule plus convenablement et la conductance hydraulique chute. Les chercheurs mesurent graphiquement cette chute et relève la valeur de la pression au point de rupture. En connaissant la valeur de la pression à partir de laquelle les vaisseaux sont embolisés, les chercheurs sont en mesure d’estimer la résistance à la sècheresse de la plante testée.

Jusqu’à la création, en 2002, du premier cavitron et de ses descendants, ce travail nécessitait plusieurs journées d’étude. Les chercheurs sont désormais capables d’obtenir des courbes de résistance à la cavitation en moins de vingt minutes. Un gain de temps inestimable qui a permis aux équipes de recherche de tester la moitié des espèces de conifères recensées dans le monde. L’appareil a permis aux équipes de l’Unité de recherche Biogeco de propulser leur laboratoire sur la scène internationale en proposant des résultats uniques et inédits. Ainsi, en 2012, une étude démontrait que la plupart des arbres de notre planète flirtaient avec la rupture de leur système hydraulique. Leur marge de manoeuvre face aux sècheresses serait donc faible et les futures conditions climatiques pourraient engendrer des pertes conséquentes au sein des populations d’arbres.

Le Mégacavitron permettra de réaliser des études similaires pour mieux appréhender les conséquences du changement climatique sur les forêts tropicales. De nouvelles pistes de recherche prometteuses qui permettront d’anticiper au mieux les voies d’adaptation possibles des forêts.