PopMicroClim - Rôle du microbiome racinaire dans la réponse adaptative des arbres au changement climatique

Les forêts couvrent 31 % du territoire métropolitain français et ont un rôle écologique, économique et sociétal important. Elles sont très vulnérables aux changements globaux, en particulier l'augmentation de la température et la diminution des précipitations. Différentes stratégies de gestion sylvicole peuvent être envisagées pour faire face aux changements climatiques futurs et atténuer les stress abiotiques ou biotiques qui affecteront les arbres. Aujourd’hui, il est envisageable de choisir des essences d'arbres les plus adaptées/résistantes aux prévisions du climat futur, d’utiliser des types de sols adaptés qui fournissent des nutriments et de l'eau, et de pratiquer des amendements pour maintenir la fertilité du sol.

L'utilisation de micro-organismes bénéfiques pourrait constituer un levier supplémentaire. En effet, il est maintenant bien démontré que les arbres sont massivement colonisés par des communautés complexes de micro-organismes, appelés le microbiome, qui contribuent fortement à la nutrition et à la santé de leur hôte.

Le projet PopMicroClim, financé par INRAE, vise à  explorer si le microbiome racinaire de l'arbre peut être utilisé pour améliorer la résistance des arbres au changement climatique et à identifier les micro-organismes impliqués dans l'amélioration de ce caractère. Dans l’affirmative, les résultats seront utilisés pour concevoir des inocula microbiens susceptibles d'améliorer la résistance des jeunes plants et des arbres au changement climatique.

Le Peuplier noir comme modèle

Parmi les espèces d'arbres naturellement confrontés aux effets du changement climatique, le peuplier noir européen (Populus nigra L.), qui colonise les rives des cours d’eau, est un bon exemple. L'augmentation de la fréquence des événements naturels extrêmes est susceptible d'entraîner des variations plus fréquentes et plus intenses des nappes phréatiques et des régimes d'écoulement des cours d'eau qui affectent non seulement la physiologie des arbres déjà établis, mais aussi l'établissement des semis. Des études antérieures ont révélé de grandes variations dans la capacité de réagir au stress climatique au sein des populations de P. nigra ce qui suggère un potentiel important d'adaptation de cette espèce à la sécheresse et aux vagues de chaleur. Nous chercherons ici à savoir quelles sont contributions relatives de la variabilité génétique, de la plasticité phénotypique et du microbiome dans cette adaptation.

Ecologie microbienne et écophysiologie de l'arbre

A la faveur d’une approche expérimentale intégrée mêlant écologie microbienne et écophysiologie de l'arbre, deux expériences sont réalisées conjointement : dans la première, les des jeunes plants sont soumis à un stress hydrique, dans la seconde, les plantules sont confrontées à un changement climatique plus important en étant transplantés dans deux régions de France aux climats contrastés (Drôme et Loire). Au cours de ces expériences, la croissance de chaque plantule, le développement de son système racinaire et aérien, sa capacité à absorber et à transférer l’eau, ainsi que son microbiome seont caractérisés et comparés.  L'existence des liens entre la présence de certains micro-organismes et le développement des plantules sera exploré.

Les premières séries d'expériences ont été échantillonnées en novembre 2017 et les données sont en cours de traitement. Une deuxième série d’expérience est en cours et les plantes ont été récoltées au cours de l'été 2018.

Les premiers résultats mettent en lumière l’impact significatif de l’arbre et des facteurs environnementaux sur la composition et la structure taxonomique et fonctionnelle du microbiote racinaire ainsi que la nécessité de considérer l’arbre et son microbiote comme un « méta-organisme » à part entière.