Variabilité de facteurs écophysiologiques contrôlant la régénération de populations naturelles de peuplier noir (Populus nigra L.) en Loire moyenne dans le cadre des modifications climatiques actuelles. (2007-2010)


Thème

Conservation des Ressources Génétiques du peuplier noir et changement climatique

Mots-clés

Populus nigra, conservation, diversité génétique, Loire, efficience d’utlisation de l’eau, thermotolérance

Animateur(s) du projet

  • Sylvain Chamaillard (doctorant), USC 1328 INRA/Université Orléans- ARCHE
  • Franck Brignolas, directeur de thèse, USC 1328 INRA/Université Orléans- ARCHE
  • Cécile Barbaroux, USC 1328 INRA/Université Orléans- ARCHE
  • Marc Villar, Unité de recherche Amélioration, Génétique et Physiologie Forestières, Centre Inra Val de Loire, site d'Orléans
 

Laboratoire(s), organisme(s) porteur(s)

 

Laboratoire(s), organisme(s) partenaire(s)

 

Sources de financement

Région Centre , Agence Nationale de Recherche (financeur de la thèse de Sylvain Chamaillard)

Résumé et objectifs du projet

Le peuplier noir (Populus nigra L.), espèce pionnière des forêts alluviales, est menacé par l’anthropisation croissante des cours d’eau, non seulement dans son existence même mais aussi dans sa diversité génétique. Cette espèce fait l’objet depuis 1991 d’un programme national de conservation des ressources génétiques (Villar et al., 2004). Sa conservation sur le long terme se concentre sur des sites alluviaux naturels présentant une régénération efficace tant du point de vue qualitatif (maximisation de la diversité génétique) que quantitatif. Le programme national de conservation des ressources génétiques implique la recherche de sites de conservation dynamique in situ. Ces sites doivent présenter des conditions écologiques optimales de régénération, comme le remaniement des substrats, la présence de sédiments « frais » déposés à la faveur des crues ; le fleuve Loire constitue, à cet égard, un des rares hydrosystèmes européens réunissant ces conditions (Rodrigues et al. 2007). A ces aspects écologiques s’ajoutent les caractéristiques propres aux populations présentes sur ces sites (diversité des caractères adaptatifs).

Le projet sera focalisé sur l’étude des déterminants écophysiologiques de cette régénération en relation avec le fonctionnement hydro-sédimentaire du fleuve Loire. La régénération naturelle du peuplier noir débute par des dépôts de graines en bandes successives de mi-mai à fin juin. Leur germination est immédiate et se traduit par une forte croissance racinaire de façon à suivre l’abaissement de la nappe. Après quelques semaines, les jeunes semis sont de petites tailles (quelques cm) et leurs feuilles demeurent à proximité de la surface sableuse.

La régénération du peuplier noir est un facteur clé du cycle de vie de cette espèce et en se déroulant principalement en été, elle peut être particulièrement dépendante des conditions environnementales. Ainsi, les modifications climatiques que nous vivons actuellement devraient se traduire par des étés plus secs et plus chauds, comparables à celui observé en 2003. L’augmentation des températures estivales pourrait alors devenir un facteur limitant de la régénération de l’espèce en exerçant une pression de sélection plus forte sur les semis en cours d’installation. Le potentiel de survie des jeunes semis passerait par leur aptitude à réguler efficacement la température de leurs feuilles de façon à maintenir l’appareil photosynthétique en dessous de sa température critique (température à partir de laquelle le photosystème II est altéré irréversiblement).

La régulation de la température foliaire s’effectue par le biais de la transpiration qui permet d’éliminer via la vaporisation del’eau l’excédent d’énergie emmagasinée. L’aptitude des semis à maintenir une forte transpiravion ro}s de fortes températures passe par leur capacité à maintenir leurs stomates ouverts sous de telles conditions.

Nous supposons donc que les semis les plus aptes à survivre sous de fortes températures seraient ceux qui sont capables de maintenir une conductance stomatique élevée et donc ceux qui présenteraient la plus faible efficience intrinsèque d’utilisation de l’eau (rapport entre assimilation nette de CO2 et conductance stomatique à la vapeur d’eau). Par ailleurs, pour des transpirations comparables entre individus, les semis les plus aptes à survivre seraient ceux qui présentent la thermotolérance la plus élevée. En résumé, les niveaux d’efficience d’utilisation de l’eau et de thermotolérance des semis pourraient constituer des facteurs clés contrôlant la régénération naturelle des populations de peuplier noir en bord de Loire.

Jusqu’à présent aucune étude de diversité concernant l’efficience d’utilisation de l’eau et la thermotolérance n’a été développée chez P. nigra. Ce travail combinerait des études in situ et en laboratoire, associerait différentes disciplines (écophysiologie et génétique des populations) et renforcerait la collaboration existant depuis 10 ans entre l’Université d’Orléans et les Centres Inra Val de Loire, site d'Orléans et de Nancy. Jusqu’à présent, cette collaboration concernait les principales variétés de peuplier hybride cultivées en Europe et a fait l’objet de 2 doctorats orléanais soutenus en 2003 (N. Marron) et 2006 (R. Monclus). Ce projet sera l’occasion d’un transfert de compétences écophysiologiques acquises sur le compartiment cultivé du peuplier au compartiment sauvage. Les bases écophysiologiques et génétiques seront étroitement associées, dans la perspective concrète de contribuer significativement à la conservation d’une ressource génétique Ligérienne emblématique.

L’originalité de ce projet réside dans le fait que ces travaux seront réalisés principalement in situ, sur une île naturelle de Loire. L’île de Mareau aux Prés (Loiret) fait partie de la récente Réserve Naturelle Nationale de Saint-Mesmin (sous la tutelle du Ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l'énergie). De plus, cette île représente l’unique site d’étude ( Intensive Study Site) d’un écosystème de forêt alluviale du réseau d’excellence européen EVOLTREE.