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Régulation de l'eau dans l'arbre, des stomates passés au crible

Le 8 mars dernier les travaux de l'équipe Phare de l'UMR Silva, ont été cités pour leur qualité dans Nature Plants. Cette mention fait suite aux études publiées ces derniers mois sur l'impact du stress hydrique sur la gestion de la ressource en eau par les arbres (peuplier, chêne sessile, chêne pédonculé) dans un contexte de changement climatique.

Cropped and scaled image of a tomato leaf stoma, SEMhttp://remf.dartmouth.edu/images/botanicalLeafSEM/source/16.html © Wikipedia Commons
Mis à jour le 18/10/2019
Publié le 18/10/2019

La fréquence et l'intensité des épisodes de sécheresse augmentent en raison du changement climatique, ce qui a de graves répercussions sur le bilan hydrique des plantes. Trois thèses récemment soutenues par les doctorants de l'UMR Silva* (N. Dusart,  M. Durand et T. Gérardin) ont permis de mieux comprendre comment les stomates, petits pores à la surface des feuilles, régulent l'absorption de CO2 atmosphérique et les pertes en eau par transpiration, en condition d'épisodes de sécheresse fréquents. 

Les études menées par l’équipe PHARE ont porté sur les liens entre les vitesses d’ouverture et de fermeture stomatique et le déficit de pression de vapeur d’eau de l’atmosphère, la lumière, la morphologie des stomates et l’efficience d'utilisation de l'eau. Plusieurs génotypes de peuplier, des chênes sessile et pédonculé tous placés en situation de stress hydrique ont été étudiés. Ainsi, chez le peuplier les stomates réagissent beaucoup moins vite à un déficit de vapeur d’eau atmosphérique ainsi qu'à une baisse de lumière. La sécheresse du sol, dit sécheresse édaphique, ralentit également leur réponse à ces deux facteurs. A l'inverse, chez le chêne, la sécheresse accélérait toutes ces dynamiques. Les données révèlent aussi les liens forts chez le peuplier entre la morphologie des stomates et leur vitesses d'ouverture et de fermeture face à un facteur environnemental. Des stomates en grand nombre et de petites tailles permettraient des réponses plus rapides et une plus grande efficience d'utilisation de l'eau. 

Ces résultats publiés dans des revues à fort impact (lire encadré) et soulignés particulièrement dans Nature Plants par A. Barral, démontrent l’intérêt fort de prendre en compte ces traits physiologiques et anatomiques dans la tolérance à la sécheresse des différentes espèces mais aussi dans la modélisation de la transpiration ou de la photosynthèse à des échelles plus grandes comme celle des écosystèmes forestiers.

Ces travaux ont été financés par le Labex Arbre (projet UpTrans), l’ANR H2Oak, la région Grand-Est, l’Université de Lorraine et l’Inra (département Écologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques)

* Unité mixte de recherche "Silva", AgroParisTech, Inra, Univ. Lorraine, qui mène travaux de recherche pluridisciplinaires sur le bois, les arbres et les écosystèmes forestiers

Référence

Object
  • Durand M, Brendel O, Buré C, Le Thiec D. (2019) Altered stomatal dynamics induced by changes in irradiance and vapour-pressure deficit under drought: impacts on the whole plant transpiration efficiency of poplar genotypes. New Phytologist 222 : 1789-1802. http://doi.org/c2v3
  • Durand M,  Cohen D, Aubry N, Buré C, Tomaskova I, Hummel I, Brendel O, Le Thiec D. 2019. Element content and expression of genes of interest in guard cells are connected to spatiotemporal variations in stomatal conductance. Plant, Cell and Environment https://doi.org/10.1111/pce.13644
  • Dusart N, Vaultier Mn, Olry Jc, Buré C, Gérard J, Jolivet Y, Le Thiec D. 2019. Altered stomatal dynamics of two euramerican poplars genotypes submitted to a succession of ozone and water deficit. Environmental Pollution 252 : 1687-1697. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.06.110
  • Barral A. 2019. Stomata feel the pressure. Nature Plants 5 : 244. https://doi.org/10.1038/s41477-019-0390-3