Comment un gène de “mémoire climatique” aide les arbres à faire face aux menaces environnementales

OVIEDO — Quand il ne pleut pas, les humains cherchent de l’eau sous les rochers. Au fil de l’histoire, nous avons développé des techniques plus ou moins efficaces (et plus ou moins respectueuses de l’environnement) pour toujours avoir quelque chose à boire. Des réservoirs, des puits ou des usines de dessalement nous aident, lorsqu’ils sont disponibles, à faire face aux périodes de sécheresse.

Les animaux ont aussi des stratégies pour faire face au manque d’eau, comme se déplacer (parfois sur de longues distances) à la recherche de nouvelles réserves ou réduire les besoins d’hydratation en diminuant l’activité physique.

Mais comment un arbre survit-il ?

Ces êtres vivants sont ancrés au même endroit, où ils passent des dizaines, des centaines voire des milliers d’années. Pour cette raison, leurs stratégies pour faire face à des situations stressantes, comme une sécheresse, une canicule ou une peste, sont très différentes de celles des animaux.

De nouvelles recherches ont découvert quelque chose d’incroyable : les arbres ont une sorte de mémoire climatique dans leurs gènes.

Plantes transmettant des informations

“Nous, les humains, avons de nombreuses ressources pour faire face à ces situations, du combat ou de la fuite à la construction d’outils et d’abris”, explique Lara García-Campa, chercheuse en physiologie végétale à l’Université d’Oviedo, dans le nord de l’Espagne. largement dans l’expérience, ce qui nous permet une meilleure évaluation, anticipation et réponse à un risque. Et cette expérience est basée sur la mémoire.

García-Campa explique que si les plantes n’ont ni la capacité de se déplacer, ni une mémoire complexe basée sur un système nerveux comme celui des animaux, “elles ont des systèmes plus simples au niveau cellulaire, qui déclenchent des stratégies différentes de celles des animaux”.

Les dernières recherches publiées par García-Campa et d’autres chercheurs de l’Université d’Oviedo ont conclu que les arbres ont des mécanismes pour se souvenir des situations environnementales défavorables, répondre de mieux en mieux aux situations stressantes et transmettre ces informations à leur progéniture.

Le sens de l’adaptation

La première fois que nous touchons le feu, nous brûlons. Mais très probablement, cela ne se reproduira plus. Les êtres humains, comme beaucoup d’autres espèces, se souviennent de la situation et de ses conséquences négatives afin de les éviter à l’avenir. En fait, il est fort probable que ce premier contact avec le feu n’ait jamais eu lieu. Nos parents ou grands-parents nous ont avertis des probabilités de nous brûler et ont transmis des informations dans le cadre d’une mémoire collective qui accumule des connaissances utiles pour notre espèce.

La mémoire humaine est basée sur un système nerveux complexe qui manque aux plantes. Cependant, cela ne signifie pas qu’ils n’ont pas leurs propres systèmes pour transférer l’information en interne et entre les générations.

Ils se souviennent d’apprendre du passé et de réduire les dommages futurs.

L’étude de la mémoire des plantes, de leur capacité à retenir les informations des stimuli passés et à y répondre dans le futur, a montré que les plantes ont des mécanismes différents pour se souvenir. Ce sont des mécanismes très différents de ceux des animaux, mais ils poursuivent le même objectif : apprendre à s’adapter aux changements.

Certaines plantes, par exemple, réduisent ou augmentent la concentration d’un certain produit chimique dans certains tissus en réponse à un événement stressant. Ils maintiennent cette concentration pendant un certain temps et l’utilisent comme signal pour une réponse de récupération.

D’autres présentent des réponses épigénétiques, modifiant la façon dont leurs gènes sont exprimés pour répondre plus efficacement aux futures situations de stress. “Chaque fois que nous parlons d’adaptation, nous devons le comprendre comme une coordination de plusieurs processus plutôt que l’un d’eux prenant la tête”, explique García-Campa.

Cette recherche à l’Université d’Oviedo a approfondi la connaissance d’une nouvelle réponse génétique que les arbres utilisent pour se souvenir de situations environnementales défavorables telles que les vagues de chaleur ou les périodes de sécheresse. Ce mécanisme leur permet de mieux répondre aux périodes défavorables successives, de plus en plus fréquentes dans le contexte du changement climatique, et de transmettre le “savoir” à leur progéniture.

“Les plantes sont capables de percevoir, de se souvenir et d’apprendre des expériences négatives afin de mieux les gérer la prochaine fois qu’elles se produisent.”

Bill Booth

Se souvenir du passé pour préparer l’avenir

“Lorsque les plantes perçoivent le stress pour la première fois, elles déclenchent des alarmes, comme tout autre être vivant”, explique García-Campa. “En premier lieu, des mécanismes de réponse généraux sont activés, suffisants pour faire face à de faibles niveaux de stress. Ces mécanismes tentent principalement de prévenir les dommages oxydatifs dans la cellule et de maintenir l’intégrité des différentes structures et organites qui composent les cellules. Mais si le stress est plus intense, une machinerie moléculaire est activée avec des réponses plus poussées et, généralement, plus spécifiques.”

Comme l’explique García-Campa, cette réponse est basée sur l’activation de gènes spécifiques jusque-là endormis et sur la modification de la manière dont ces gènes sont transcrits (traduits en protéines) par un mécanisme connu sous le nom d’épissage alternatif.

“Ce processus peut engendrer différentes protéines à partir du même gène”, souligne-t-elle. “De la même manière que lorsque nous préparons une recette, nous devons l’adapter aux ingrédients dont nous disposons, les cellules, par la transcription et l’épissage alternatif, peuvent adapter le fonctionnement des gènes afin qu’ils répondent mieux dans certaines situations.”

Une fois la sécheresse ou la canicule passée, les plantes s’en souviennent et conservent un petit nombre de formes génétiques alternatives, ce qui leur permet de réagir rapidement et efficacement lorsque la situation se répète à l’avenir. Autrement dit, ils se souviennent d’apprendre du passé et de réduire les dommages futurs.

Près du point de non-retour

L’étude de l’Université d’Oviedo a été menée sur des pins, mais le mécanisme a été décrit chez d’autres espèces, ce qui fait penser aux chercheurs qu’il est probablement assez répandu. “Par conséquent, les plantes, tout comme les animaux, sont capables de percevoir, de se souvenir et d’apprendre des expériences négatives afin de mieux les gérer la prochaine fois qu’elles se produisent”, ajoute García-Campa.

C’est parce qu’il est fort probable qu’ils réapparaissent. Selon le rapport spécial sur les terres et les changements climatiques du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), la santé et le fonctionnement des arbres individuels et des écosystèmes forestiers sont affectés avec une fréquence, une gravité et une durée accrues par des phénomènes météorologiques extrêmes, tels que la chaleur vagues, sécheresses et inondations.

Malheureusement, nous sommes proches d’un point de non-retour.

De plus, ils sont vulnérables aux nouveaux ravageurs et maladies qui augmentent leur aire de répartition à mesure que les températures augmentent, et sont également affectés par des saisons de feux plus longues.

« Les cellules végétales ont une grande plasticité cellulaire et sont capables de faire face à des conditions défavorables et d’en tirer des leçons. Mais investir des efforts dans la réduction du stress a également des conséquences physiologiques négatives telles que le ralentissement de la croissance », conclut García-Campa.

“De plus, le changement climatique est plus rapide que le rythme d’adaptation des plantes, nous sommes donc malheureusement proches d’un point de non-retour dans lequel la réalité environnementale dépasse la capacité maximale d’acclimatation de nombreuses espèces. Nous ne devons pas oublier notre responsabilité envers nous-mêmes et envers les générations futures, maintenant que nous avons encore le temps et que nous pouvons faire des pas de géant vers un monde plus durable.”

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