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Comment les arbres mettent-ils fin à leur «hibernation»?

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Lorsqu'au printemps les journées s'allongent et se réchauffent, les arbres et autres plantes ouvrent leurs bourgeons et déploient leurs feuilles et leurs fleurs. Comment savent-ils que le moment est venu de mettre fin à leur «hibernation»?

 

Frederik, doctorant au WSL, mène plusieurs expériences pour répondre à cette question. Pour comprendre ce qu'il fait, imagine que nous sommes à la fin de la période de végétation au début de l’automne. C'est le moment où les feuilles des arbres tombent dans les régions du monde où il existe une saison froide et peu lumineuse.

Les arbres entrent alors dans une période de repos pour se protéger du gel, mais aussi parce qu'en dessous de 5 °C, la photosynthèse et la croissance ne pourraient pas se faire efficacement. Pour pouvoir fleurir et commencer à pousser à temps au printemps, les arbres préparent leurs bourgeons dès la fin de l’été. Ces bourgeons «hibernent» ensuite pendant la saison froide. Les spécialistes disent qu'ils sont en «dormance».

 

Sans calendrier ni thermomètre

Frederik veut savoir ce qui fait sortir les bourgeons de cette dormance. «On sait que la combinaison de la durée du jour et de la température est décisive pour les bourgeons. Les cellules des bourgeons perçoivent les températures plus chaudes au printemps, ainsi  que l’allongement de la durée du jour», explique Frederik.

Chaque espèce d'arbre réagit différemment. Alors que les arbres fruitiers peuvent déjà débourrer c'est-à-dire ouvrir leurs bourgeons début avril, d’autres espèces comme l’érable et le hêtre attendent environ un mois de plus.

 

Les arbres ont besoin de «chiller»

Pour que les arbres bourgeonnent, il ne suffit toutefois pas qu'il fasse plus chaud au printemps. Si c'était le cas, leurs bourgeons s'ouvriraient pendant les courtes périodes plus chaudes qui entrecoupent parfois la froidure hivernale, et gèleraient dès le retour du froid.

Comme la nature fait bien les choses, les bourgeons ne sortent de leur dormance qu'après avoir été exposés pendant un certain temps à des températures juste au-dessus du point de congélation. Les scientifiques appellent cette phase le chilling, de l'anglais to chill, qui signifie «refroidir». Après le chilling, l’arbre réagit aux températures chaudes du printemps et les bourgeons s’ouvrent. On ignore encore à quelle température cela se produit.

 

Comment les cellules végétales perçoivent-elles les modifications dans leur environnement?

À l’intérieur des plantes, certaines cellules, qui forment ce qu'on appelle le méristème, ont la capacité de se diviser un nombre indéfini de fois et peuvent ainsi «fabriquer» des feuilles, des fleurs, des tiges, ou du bois chez les arbres. Les températures chaudes et l'augmentation de la durée du jour déclenchent dans le méristème des processus qui permettent la libération d'hormones de croissance.

 

Créer le printemps entre quatre murs

Frederik veut savoir quelle température est la plus efficace pour faire sortir les bourgeons de leur dormance et quelle est la durée minimale d’exposition à cette température permettant de lever complètement cette dormance.

Pour cela, il mène une expérience avec Yann, également chercheur au WSL. L'automne dernier, ils ont coupé 2000 rameaux de six espèces d'arbres. Ils les ont placés dans des caisses remplies d’eau dans sept chambres climatiques réglées à des températures comprises entre -2 °C et 10 °C. Ils peuvent ainsi simuler le chilling.

Au bout d'un certain temps, ils déplacent les rameaux dans une «chambre printanière» à 20 °C pour déclencher le débourrement. Deux fois par semaine, Frederik examine tous les rameaux et note à quel stade se trouvent les bourgeons et les jeunes feuilles.

 
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Frederik au travail dans la chambre climatique. Photo: Nancy Bolze, WSL
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Pendant six mois il examine régulièrement les bourgeons. Photo: Nancy Bolze, WSL
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Deux fois par semaine, Frederik examine les rameaux et note à quel stade se trouvent les bourgeons et les jeunes feuilles. Photo: Nancy Bolze, WSL
 

L'hypothèse de Frederik sera-t-elle confirmée?

Frederik s'attend à ce qu'un refroidissement à 4 °C permet une meilleure et plus rapide sortie de dormance que des températures inférieures ou supérieures chez la plupart des espèces d'arbres. Il suppose également que les espèces d’arbres originaires de climats plus chauds qui sont rarement exposés au froid en hiver ont besoin d'un chilling plus court que celles du nord. Il connaîtra la réponse lorsqu'il aura analysé toutes ses données.

 

Risque de gel au printemps

Bien à l'abri sous les écailles du bourgeon, les minuscules feuilles survivent à l'hiver même s'il fait très froid. Elles ne sont en danger que si les bourgeons s'ouvrent après une période plus chaude et que la température redescend en dessous de 0 °C. Les jeunes feuilles encore fragiles gèlent alors et meurent. Ce risque de gel au printemps est particulièrement élevé pendant les nuits claires sans nuages.

 

POUR EN SAVOIR PLUS