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François Tardieu, agronome et expert des relations plantes-environnement, a reçu, le 5 novembre, le Laurier d'excellence 2014 pour son parcours de scientifique à l'Institut national de la recherche agronomique (Inra) sur l'adaptation des plantes à la sécheresse. Le même jour, il publiait dans Nature communication un article sur la découverte d'une « mémoire » des plantes quant aux épisodes de sécheresse.
Comment une plante fonctionne-t-elle ?
En vulgarisant, une plante, c'est comme un tuyau ouvert. Les racines absorbent de l'eau et des minéraux. Les feuilles, grâce à de millions de petits « robinets » (les stomates) recouvrant leurs surfaces, transpirent de l'eau. Une plante peut transpirer entre 100% et 200% de l'eau absorbée… je vous le disais : c'est comme un tuyau ouvert ! Après, cette transpiration peut être contrôlée. L'ouverture et la fermeture des fameux robinets dépendent de nombreux paramètres : la température, la disponibilité en eau, le taux d'humidité, la luminosité… Par ailleurs, il y a aussi un « flux entrant» au niveau des stomates : il s'agit du dioxyde de carbone qui fournit le carbone nécessaire à la synthèse des protéines pour la croissance de la plante. C'est ce qu'on appelle la photosynthèse.
Pourquoi des plantes ne poussent-t-elle pas dans des conditions de sécheresse?
Soit le peu d'eau que la plante a pu absorber est transpiré directement à travers les stomates. La croissance de la plante a besoin de la photosynthèse qui elle-même a besoin d'eau. Sans eau, elle n'a donc pas lieu. Soit la plante « ferme » les robinets des feuilles pour limiter la transpiration. Mais du coup, le dioxyde de carbone ne peut plus entrer et donc il n'y a pas de photosynthèse et pas de croissance. Je caricature, d'autres éléments entrent en compte, mais au fond c'est ça.
Comment alors fonctionne une plante adaptée à la sécheresse ?
Une plante adaptée à la sécheresse va par exemple avoir un appareil racinaire plus développé pour aller puiser l'eau plus profondément, va pouvoir enrouler ses feuilles pour limiter la transpiration trop rapide, va pouvoir stocker de l'eau dans ses cellules (c'est le cas des cactus, NDLR). Elle va pouvoir réaliser la photosynthèse malgré les conditions difficiles d'accès à l'eau.
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En quoi consistent les travaux que vous menez sur l'adaptation des plantes à la sécheresse ?
De nombreux travaux existent sur la survie des plantes en condition de sécheresse. Nous nous concentrons sur la croissance et le développement des plantes en condition de sécheresse et plus seulement à la survie. Récemment, nous avons montré que les plantes ont une « mémoire » et adaptent leur comportement aux stress hydriques passés. Par ailleurs, dans notre laboratoire (à Montpellier, NDLR), nous travaillons sur 1 650 pieds de maïs différents. Ils viennent d'un peu partout (milieux tempérés et milieux tropicaux). Nous les mettons dans des conditions de sécheresse identiques. Puis nous mesurons leurs réactions (poids, taille, les pertes d'eau, etc) et les classons en fonction des caractères de la plante (feuilles, racines, etc). C'est un travail de sélection sous serre et non pas aux champs, une première.
Il n'y a donc pas de travail sur la génétique des plantes ?
Si, mais après seulement. Car derrière tous ces caractères (racines, stomates, feuilles, etc…), il y a de la génétique. Le maïs a un ADN qui code pour de très nombreux gènes différents. Toujours en simplifiant, un gène code pour les racines, un autre pour les feuilles, etc. Nous voudrions localiser sur l'ADN ces différents gènes qui peuvent s'exprimer ensuite différemment à l'échelle macroscopique (racines plus ou moins profondes, feuilles plus ou moins longues, etc). In fine, nous faisons donc de la sélection génomique (en sélectionnant en amont les plantes) qu'il ne faut pas confondre avec de la modification génétique. C'est une autre méthode pour améliorer génétiquement les plantes. Bref, un modèle informatique a été développé pour tester des centaines de combinaisons de gènes, qui reflètent la diversité des plantes d'une même espèce, à des conditions climatiques différentes. Cette méthode permet de simuler le comportement de différentes plantes, existantes ou futures, dans des centaines de climats y compris ceux liés aux changements climatiques.
Quelle est l'application concrète de vos travaux ?
On identifie les plantes et les combinaisons de gènes qui permettent d'optimiser la croissance en fonction du climat. Notre travail s'arrête là : la connaissance génomique et la classification des plantes qui en découle. Après, les semenciers font le travail de croisement des plantes et utilisent concrètement le résultat de nos recherches.