Une heure dans les arbres

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10 mai 2017

Voilà sept mois que le professeur Tami Klein s’est installé à l’Institut Weizmann et a monté son laboratoire [1] afin de collecter des informations sur les arbres. Il veut comprendre et quantifier le rôle de l’eau et du carbone dans ces êtres vivants de grande complexité. Pour nous aider à mieux comprendre ces recherches, deux étudiant-e-s de ce laboratoire, Ido et Yaël, ont accepté de passer une heure avec moi pour m’aider à éclaircir ce sujet encore peu connu.

Lorsque l’on arrive à l’Institut Weizmann, on ne peut qu’être impressionné par les magnifiques spécimens qui peuplent ce haut lieu de recherche. De façon plus générale, les arbres en Israël sont précieux : il est interdit de détruire un arbre sans l’accord de la mairie et certains d’entre eux n’ont tout simplement pas le droit d’être abattus, comme les oliviers.

Le professeur Klein a publié récemment un article dans la revue Sciences [2], montrant la capacité des arbres à se transmettre de la nourriture les uns aux autres. Bien que ce phénomène soit connu, le professeur Klein est le premier à avoir montré l’échange entre espèces pour des arbres de grande taille. Dans la continuité de ce projet, il s’installe désormais aux commandes d’une jeune équipe de recherche à l’Institut Weizmann.

Yaël est une étudiante en master de 28 ans. Elle a fait sa licence à la Faculté d’agriculture, d’agroalimentaire et d’environnement (Robert H. Smith) de l’Université hébraïque de Jérusalem, située à Rehovot. Venant de la même école, Ido a 29 ans et commence sa thèse au Weizmann. Tous deux ont accepté de répondre à mes nombreuses questions.

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- Quels sont les sujets qui intéressent votre laboratoire ?
Ido  : Notre laboratoire s’intéresse à deux éléments essentiels à l’arbre : le carbone et l’eau. Ma partie concerne plutôt le carbone. Ce travail s’inscrit dans la suite de l’article de Tami [Klein] pour comprendre comment du carbone, consommé par un arbre, se retrouve dans un arbre d’une autre espèce. Cette étude essaye de montrer la source de ce phénomène, premièrement dans un espace contrôlé, puis, dans un second temps, en forêt. On aimerait aussi mesurer directement les différentes contributions du carbone : quelle est la quantité de carbone consommée par la plante et comment ce carbone est ensuite réparti dans la plante.

- A-t-on une idée des mécanismes pour ce transfert ?
Ido  : Il y a deux hypothèses principales à étudier attentivement. La première serait un transfert directement par les racines de l’arbre. Bien sûr, mesurer ce phénomène est relativement compliqué et nous devons trouver un bon protocole expérimental. Une deuxième hypothèse serait un transfert via les micro-organismes présents dans le sol. Pour mesurer ce phénomène, nous venons d’acquérir un appareil qui permet de détecter le pourcentage d’isotopes par réflexion de la lumière. Dans les prochains jours, nous pourrons opérer des mesures extrêmement intéressantes.

Yael  : Ma recherche est un peu différente de celle d’Ido. Je travaille essentiellement sur l’eau à l’intérieur des arbres. En effet, une des causes de mortalité des arbres est la création, à l’intérieur du tronc, de bulles d’air dans le circuit d’alimentation en eau des parties supérieures de l’arbre. La création et les mécanismes de suppression de ces bulles d’air sont encore méconnus et je travaille sur les facteurs qui peuvent aggraver ou non l’apparition de ces bulles d’air. Pour cela, j’applique différents traitements aux arbres, comme par exemple une forte quantité de CO2 ou de forts taux de potassium, et je mesure la quantité de bulles présentes à la suite d’un stress hydraulique.

- Quelles techniques utilisez-vous pour détecter des bulles dans des arbres in situ ?
Yael  : On peut mesurer relativement facilement la conductivité d’une branche d’arbre, qui est dépendante de la quantité d’eau et d’air. En revanche, chacune des mesures doit être référencée. Mais il est possible, après cette première mesure, de mettre de l’eau à forte pression dans cette branche afin de chasser les bulles d’air puis d’effectuer une seconde mesure. Le rapport entre les deux nous donnera une indication sur la quantité de bulles d’air présente et nous informera si un facteur est déterminant dans la création de bulles.

- Sait-on comment ces bulles se forment ?
Yael : La composition des arbres est un équilibre assez complexe. Et pour comprendre la création de ces bulles, il faut remonter aux mécanismes en place pour transmettre l’eau des racines jusqu’au point le plus haut de l’arbre. Il est important de se souvenir que, pour une raison ou pour une autre, à un endroit dans cette longue chaîne, l’eau peu s’évaporer et ainsi créer cette bulle.

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Il est certain que les prochains mois seront décisifs pour ce jeune professeur qui commence au Weizmann. Mais, avec ces sujets d’étude extrêmement novateurs et intéressants ainsi que des étudiant-e-s passionné-e-s, tout laisse à penser que la réponse aux questions soulevées dans cette interview se trouvera dans un de nos prochains bulletins…

Sources :
[1] http://www.weizmann.ac.il/plants/klein/
[2] Science 15 Apr 2016 : Vol. 352, Issue 6283, pp. 342-344 DOI : 10.1126/science.aad6188

Rédacteur : Samuel Cousin, post-doctorant à l’Institut Weizmann

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