Memoire Online - Effets du contexte pédoclimatique sur les teneurs en réserves glucidiques chez le peuplier en taillis à très courtes rotations

Organisme d'accueil : LBLGC, USC INRAE 1328 - Laboratoire de Biologie des Ligneux et Grandes Cultures

Maîtres de stage : Mme. Cécile VICENT-BARBAROUX et M. Régis FICHOT, Enseignants chercheurs

Remerciements

Je voudrais dans un premier temps remercier mes maîtres de stage, Cécile Barbaroux et Régis Fichot pour m'avoir donné l'opportunité de réaliser ce stage ainsi que pour leur écoute et leurs conseils avisés.

Je saisis cette occasion pour adresser mes remerciements à Monsieur Steeve Thany pour m'avoir accueillie au sein de son laboratoire ainsi qu'à toute l'équipe pédagogique du LBLGC.

Merci aux enseignants du Master BBMC d'Orléans, qui m'ont fourni les outils nécessaires au bon déroulement de mon stage. Je remercie tout particulièrement ma directrice de master, Madame Fabienne Brulé, pour son dévouement tout au long de l'année ainsi que pour son soutien lors de la rédaction de mon rapport de stage.

Merci à ma binôme de stage, Clémentine Moreau sans qui les heures passées à doser les glucides auraient été beaucoup trop calmes.

Enfin, un grand merci à Lisa-May Billondeau qui est restée à l'écoute et pour son aide inconsidérable pour la rédaction de ce rapport.

Le travail réalisé dans le cadre de ce stage a bénéficié du soutien financier de la région Centre-Val de Loire (projet 2E-BioPop APR IR 2017 convention no.2017-00116950, projet PRESTO APR IA 2019).

Liste des abréviations utilisées

Table des matières

I. II.	Introduction Matériels et méthodes	1 4
1.	Présentation des sites expérimentaux	4
2.	Présentation du matériel végétal et du dispositif expérimental	5
3.	Echantillonnages	5
4.	Dosage des glucides non structuraux	6
5.	Estimation des quantités de réserves dans les arbres	7
6.	Analyses statistiques	7

1.	Annexe 1	e	2.
Annexe 2	e	3.
Annexe 3	g

Table des illustrations

Figure 1 : Localisation des sites expérimentaux basés à Saint Cyr-en-Val et Echigey _____4

Figure 2 : Schéma explicatif de la culture en taillis à très courte rotation 6

Figure 3 : Concentration en sucres solubles, amidon et sucres totaux (NSC) chez 44 génotypes de peuplier cultivés en taillis à très courte rotation (TTCR) sur deux sites (ECH vs.

Figure 4 : Performances de croissance pour les 44 génotypes de peuplier en cultivés en

taillis à très courte rotation (TTCR) sur deux sites de culture (ECH vs. SCV) 11

Figure 5 : Diagramme de corrélation entre la concentration en sucres solubles (SS), amidon ou NSC totaux et la biomasse du brin dominant à chacun des sites d'étude (ECH vs. SCV) 12

I. Introduction

Selon les estimations du GIEC en 2019, les émissions anthropiques liées aux activités humaines ont provoqué un réchauffement de l'atmosphère de près de 1°C depuis l'ère préindustrielle. Si le réchauffement continue à suivre la tendance, il est fort probable qu'il atteigne 1,5°C d'ici 2030 à 2052. La raréfaction du pétrole, mais aussi la prise de conscience de la nécessité de diminuer les rejets de CO2, dirige de plus en plus l'attention générale vers les énergies issues de la biomasse végétale. En 2020, la Commission européenne s'est fixée pour objectif de réduire ses émissions de gaz à effet de serre (GES) de 55% en 2030 par rapport à 1990 en substituant peu à peu l'utilisation des énergies renouvelables à celle des énergies fossiles.

En France, la forêt couvre environ 30% du territoire (IGN, 2021) ce qui fait du bois une ressource stratégique, tant au niveau écologique qu'économique. Le peuplier constitue la deuxième essence la plus récoltée en France derrière le chêne (AAF, 2019). A l'échelle du pays, on retrouve spontanément à l'état sauvage trois espèces pures autochtones, le peuplier blanc (Populus alba L.), le peuplier tremble (P. tremula L.) et une espèce caractéristique des forêts ligériennes, le peuplier noir (P. nigra L.). De façon générale, ce sont des arbres inféodés aux zones humides de l'hémisphère nord ce qui en fait des espèces emblématiques de nos régions. Ils sont également présents au sein de compartiments cultivés largement représentés sur le territoire avec un volume de bois sur pied d'environ 30 millions de m³ en 2020 (Ministère de l'Agriculture, 2020). Ces plantations sont la plupart du temps composées de variétés issues de l'hybridation interspécifique et sélectionnées sur des critères de performance (productivité, qualité du bois, résistance aux maladies...). La plupart des variétés élevées sur le territoire sont actuellement des hybrides de type P. deltoïdes (?) X P. nigra (?). Le bois produit par ces arbres est surtout utilisé pour l'industrie de la pâte à papier, la confection d'emballages légers ou de panneaux de particules, le chauffage et la production de biocarburant. De plus, ces plantations permettent de soulager la pression exercée sur les forêts naturelles pour la production de bois.

La sylviculture participant grandement à la production d'énergies vertes (Bichat & Mathis, 2013), la demande en biomasse végétale est prédisposée à devenir de plus en plus importante dans les années à venir (Pouet, 2009). Pour faire face à ce besoin, les sylviculteurs se sont tournés vers des modes alternatifs de culture à courtes et très courtes rotations. Le fonctionnement de ces plantations est basé sur des récoltes plus fréquentes et des densités plus élevées qu'en sylviculture classique. Le principe est simple, les arbres sont laissés à la pousse durant 7 à 8 ans pour les taillis à courte rotation (TCR) et 2 à 4 ans pour les taillis à

très courte rotation (TTCR) puis sont coupés à la base du tronc. Des pousses secondaires vont alors repartir de la souche qui seront de nouveau coupées 7 à 8 ans (TCR) ou 2 à 4 ans plus tard (TTCR). Au bout de plusieurs rotations (environ cinq pour les TTCR), les arbres sont remplacés par des nouveaux. Ce type de plantation nécessite des essences à croissance juvénile rapide et aptes au rejet de souche comme les peupliers. Ces itinéraires de culture ont l'avantage de pouvoir s'adapter à des milieux non exploitables par l'agriculture, d'être plantés en forte densité et de constituer un pool d'approvisionnement rapide et facilement mobilisable.

Cependant, la hausse des températures risque de favoriser l'apparition d'évènements climatiques sévères tels que des périodes de sécheresses et d'inondations (Grésillon et al., 2007). Cela constituerait une menace pour la production de la biomasse végétale qui risque fortement de diminuer (GIEC, 2014). Le peuplier étant une espèce pérenne et sessile, sa stabilité dépend des performances du matériel génétique planté notamment face aux aléas climatiques (Liu & El-Kassaby, 2019 ; Alberto et al., 2013). Il doit utiliser les ressources à sa disposition de manière stratégique afin d'optimiser sa croissance et de s'acclimater aux contraintes liées aux changements climatiques. Le métabolisme et l'allocation du carbone chez les plantes constituent un élément clé pour l'acclimatation. Les réserves carbonées sont principalement de nature glucidique, azotée, et lipidique et sont le produit d'une accumulation de ressources pouvant être mobilisées lorsque la disponibilité en nutriments vient à baisser. Parmi ces réserves, les glucides non-structuraux (NSC) sont de loin la forme la plus étudiée. Au cours de la photosynthèse, le CO2 prélevé dans l'air est converti en NSC (majoritairement les sucres solubles et l'amidon) constituant une réserve énergétique et servant à la croissance ou à la réponse aux stress environnementaux (Hartmann & Trumbore, 2016). Le peuplier est un arbre qui stocke surtout l'amidon ("starch tree") (Geisler-Lee et al., 2006), ce qui n'est pas le cas de toutes les espèces ligneuses. Les niveaux de réserves traduisent l'état physiologique de la plante. Dans de bonnes conditions climatiques le stockage des NSC se fait de façon passive une fois que tous les besoins en carbone ont été satisfaits (Chapin et al., 1990). La croissance de l'arbre est alors privilégiée même si la construction des réserves se fait en parallèle (Barbaroux et al., 2003). L'allocation aux réserves peut se faire également de façon active au détriment de la croissance lorsque les conditions sont défavorables (Wiley & Helliker, 2012). Au même titre que l'environnement, l'âge de l'arbre va jouer un rôle dans les variations de l'utilisation du carbone (Genet et al., 2006). Le fait de cultiver les peupliers en pépinière va donc inévitablement influer sur ces processus de stockage et de croissance. L'étude des NSC peut permettre d'évaluer la plasticité de cette stratégie chez le peuplier cultivé et de comprendre et prévoir les réponses des arbres face à des changement de paramètres environnementaux.

Les nouvelles mesures mises en place par la politique agricole commune (PAC, 2021) promeuvent la culture des espèces ligneuses au sein d'exploitations agricoles. Le peuplier est une essence emblématique en France à la croissance juvénile très rapide, il est à ce titre en haut de la liste pour les essais des nouveaux systèmes de production de biomasse. Bien que ces derniers soient très variés, nous nous sommes concentrés sur la culture en taillis à très courtes rotations.

L'augmentation de la fréquence et de la durée des épisodes de sécheresse estivales est un problème environnemental majeur pour les plantations. L'avancée du réchauffement climatique fait que le peuplier ne se retrouvera plus à terme dans des conditions propices à son développement. Les conditions de l'insertion de ces itinéraires de culture dans les exploitations agricoles restent donc à évaluer d'un point de vue environnemental. Il serait à ce titre nécessaire de déterminer les cultivars les plus productifs et aptes à s'acclimater aux conditions environnementales futures.

Mon stage s'inscrit dans le cadre d'un projet d'intérêt régional (APR-IR 2017 région CVL) coordonné par l'équipe ARCHE (Arbres et Réponses aux Contraintes Hydriques et Environnementales) du LBLGC (Laboratoire de Biologie des Ligneux et des grandes Cultures). Le projet a pour objectif général d'identifier des leviers génétiques pour l'amélioration de (1) l'empreinte environnementale des plantations (en termes d'eau, d'éléments minéraux), (2) la résilience des plantations (tolérance à la sècheresse), et (3) le rendement de conversion en énergie de la biomasse, notamment via la production de bioéthanol. La réponse à l'environnement est abordée au travers de plusieurs caractères clés, notamment la dynamique des réserves. Le but de mon stage était d'effectuer des dosages glucidiques sur le bois de 44 génotypes de peupliers élevés en TTCR sur deux sites contrastés pour leurs conditions météorologiques et pédologiques (contexte « pédoclimatique ») afin de faire une évaluation variétale de l'effet des conditions climatiques et du génotype.

? Les conditions pédoclimatiques défavorables poussent les peupliers à puiser dans leurs réserves d'amidon alors qu'en conditions favorables, les arbres n'en ont pas besoin.

? Il y aura des variation phénotypiques entre les génotypes au sein d'un même site de culture en ce qui concerne l'allocation des glucides.

? La constitution des réserves de NSC est privilégiée par rapport à la croissance en conditions défavorables et inversement en conditions favorables.

II. Matériels et méthodes

1. Présentation des sites expérimentaux

Afin de répondre à ces objectifs, deux sites expérimentaux ont été considérés (Figure 1) : l'un près de Dijon à Échigey (Côte-d'Or (21)) installé en 2009 et l'autre près d'Orléans à Saint Cyr-en-Val (Loiret (45)) installé en 2010 (Annexe 1). Compte tenu des dates de mise en culture décalées d'un an, les échantillonnages et les mesures décrites dans le cadre du stage ont aussi été réalisées en respectant ce décalage afin de comparer les systèmes au même âge.

Les sites d'Echigey et de Saint Cyr-en-Val présentent des conditions pédoclimatiques très contrastées. La composition des couches supérieures du sol a été analysée à deux reprises (2009 et 2015) sur chaque parcelle. Les résultats ont révélé que le sol à Échigey était de type limono-argileux (5.8 % de sable, 42.5 % de limon, 51.7 % d'argile) et que celui de Saint-Cyr-en-Val était de type sablo-argileux (65.2 % de sable, 25.3 % de limon, 9.5 % d'argile) (Toillon et al., 2016) entrainant chez ce dernier une saturation en eau l'hiver et un assèchement édaphique en été, qui sont des caractéristiques hydrodynamiques attendues dans le cas d'un réchauffement climatique. Les précipitations estivales sont également en moyenne deux fois plus faibles à Saint Cyr-en-Val qu'à Échigey entraînant d'importantes différences entre les deux sites en termes de teneurs en eau du sol (Toillon et al., 2013).

Figure 1 : Localisation des sites expérimentaux basés à Saint Cyr-en-Val (?) et Echigey (?).

2. Présentation du matériel végétal et du dispositif expérimental

Chaque site comprenait une plantation de type TTCR identique comprenant 60 génotypes de peupliers. Les génotypes étudiés ont été créés artificiellement par croisements interspécifiques. Parmi les 60 génotypes, 58 étaient issus de croisements P. deltoides X P. nigra et 2 autres génotypes (Skado et Bakan) étaient issus d'un croisement P. trichocarpa x P. maximoviczii. Dans le cadre du projet et du stage, seuls 44 génotypes ont été étudiés : 40 génotypes non commercialisés en cours de test et issus du programme d'amélioration génétique français géré par le GIS peuplier, et 4 variétés commerciales références.

Chaque plantation est organisée de façon comparable et comprend 10 blocs, chaque bloc comprenant une copie clonale de chaque génotype distribuée aléatoirement (dispositif en blocs randomisés complet) afin de rendre indépendant les effets micro-environnement (vent, ombre, insectes...) des effets génotypes. Sur les 10 copies clonales disponibles pour chaque génotype, seules cinq ont été échantillonnées de façon à respecter la variabilité interindividuelle existante. Les génotypes étudiés sont donc les mêmes d'une parcelle à l'autre afin de s'assurer qu'une différence de résultat entre Echigey et Saint Cyr-en-Val est directement liée aux effets de l'environnement pédoclimatique.

3. Echantillonnages

Lors d'une culture en taillis à très courte rotation, les arbres sont coupés à 10 cm du sol. De la souche repartent alors plusieurs tiges (rejets de souche) plus ou moins épaisses qui seront de nouveau coupées deux à quatre ans plus tard (Figure 2). L'échantillonnage a été réalisé à partir d'un morceau du tronc du brin dominant en sortie d'hiver 2018 (pour ECH) et 2019 (pour SCV). Les taillis avaient alors neuf ans et avaient déjà subi deux rotations. Le tronc des arbres fait partie des organes pérennes pouvant stocker l'amidon et les sucres solubles qui s'accumulent en fonction des saisons (Sauter & Neumann, 1994 ; Sauter & van Cleve, 1994). Les échantillons ont été conservés dans de la carboglace sur le terrain, puis au congélateur (à -20°C) avant d'être lyophilisés et réduits en poudre fine. À noter que l'écorce n'a pas été enlevée avant le processus.

Figure 2 : Schéma explicatif de la culture en taillis à très courte rotation

4. Dosage des glucides non structuraux

Le protocole suivant a été adapté à partir des travaux de Monsigny (1988). Pour chaque échantillon, 20 mg de poudre ont été pesés auxquels on a rajouté 1ml d'éthanol 80%. L'extraction des sucres solubles se faisant à l'éthanol chaud, les tubes ont donc été chauffés à 90°C au bain marie sec pendant 10 minutes puis ont été passés à la centrifugeuse (10900 rpm) durant 10 minutes supplémentaires. Le surnageant contenant les composés solubles a été transvasé dans un autre tube puis l'extraction a été réalisée une deuxième fois afin de récupérer les sucres qui étaient restés dans le culot. Le dosage se fait à partir des deux surnageants préalablement mélangés par un test colorimétrique en plaque multi-puits après incubation à 90°C au résorcinol et à l'acide sulfurique (H2SO⁴). Les absorbances sont lues au spectrophotomètre à 480 nm.

Après avoir récupéré et séché les culots obtenus suite à l'extraction des sucres soluble, de l'á-amylase thermostable et de l'amyloglucosidase (kit Megazyme®) ont été ajoutés pour hydrolyser l'amidon en D-Glucose. Les réactions se font également à chaud (respectivement 90 et 50°C) et le dosage se fait par test colorimétrique en plaque multi-puits avec des triplicats techniques après incubation à 50°C et réaction avec la solution de GOPOD (kit Megazyme®). Les absorbances sont lues au spectrophotomètre à 510 nm.

5. Estimation des quantités de réserves dans les arbres

La moyenne des résultats d'absorbance obtenus a ensuite été rapportée à la masse en mg des échantillons de bois. Les résultats sont exprimés en grammes équivalent glucose pour 100 grammes de matière sèche.

Une gamme étalon a été réalisée avec des concentrations décroissantes de D-Glucose (5, 2.5, 1.25, 0.625, 0.3125, 0.156 et 0.078 mg/ml) et lue au spectrophotomètre en même temps que les échantillons.

La formule pour déterminer les pourcentages en sucres solubles (SS) dans la matière sèche est la suivante :

% SS = ((ÄA/Y)/W)*100

ÄA Moyenne des absorbances - moyenne des blancs

Y Pente de la courbe de tendance de la gamme étalon

W Masse en mg des échantillons (20 mg #177; 0.5mg)

Amidon

La formule, pour déterminer le pourcentage d'amidon dans la matière sèche, est la suivante :

162/180 = Ajustement du D-Glucose libre en D-Glucose anhydre (comme présent dans

Les NSC correspondent à la somme des sucres solubles et de l'amidon et sont exprimés en grammes équivalent glucose pour 100 grammes de matière sèche.

6. Analyses statistiques

Les données ont été visualisées et analysées à l'aide du logiciel RStudio avec les packages ggplot2 (Wickham, 2016) pour les représentations graphiques et Rmarkdown afin de générer des fichiers de sorties. Les tests statistiques ont été considérés comme significatifs dès lors que la p-value était inférieure au risque á = 0.05.

L'exploration des données individuelles et l'identification d'éventuelles valeurs aberrantes a été réalisé à l'aide de dotplots (Annexe 3). Les données individuelles ont ensuite été moyennées afin d'obtenir des moyennes génotypiques par site. La variabilité entre génotypes et entre sites a ensuite été évaluée à la fois graphiquement à l'aide de boîtes à moustache et numériquement par analyse de variance (ANOVA) afin de mettre en relation les différentes variables quantitatives (pourcentages des sucres solubles, de l'amidon et des NSC totaux) et qualitatives (site et génotypes).

Une ANOVA (Analyse de Variance) à deux facteurs (Génotype + Site + Génotype × Site) a été exécutée afin d'évaluer la significativité des effets observés. Le modèle est complet dans la mesure où on teste à la fois l'effet génotype, l'effet site ainsi que l'interaction Génotype x Site.

Les relations entre les teneurs en réserves glucidiques dans le bois et la croissance des arbres ont été évaluées graphiquement (nuage de points) et numériquement à l'aide d'un test de corrélation linéaire (coefficient de corrélation de Pearson).

III. Résultats

1. Effets génotypes, site et interaction génotype x site pour les concentrations en réserves glucidiques

L'effet du génotype sur les teneurs en réserves glucidiques se traduit par l'éclatement des points sur un même site (Figure 3). D'après les tests statistiques, la différence de concentration en sucres solubles, en amidon et en NSC totaux était au minimum significative entre les génotypes. Globalement, l'amplitude des variations génotypique était comparable aux deux sites.

L'effet du site sur les teneurs en réserves glucidiques est représenté par la position relative des boîtes à moustaches bleue (ECH) et rouge (SCV) pour une même variable (Figures 3A, B ou C). Les différences de concentration en sucres solubles, en amidon et en NSC totaux entre les deux sites étaient hautement significatives.

De manière générale, la concentration en sucres solubles était plus importante sur le site de Saint Cyr-en-Val que sur le site d'Echigey et à l'inverse, la concentration en amidon était plus importante sur le site d'Echigey que sur celui de Saint Cyr-en-Val. Pour ce qui est des NSC totaux, on retrouvait un résultat très similaire à celui des sucres solubles.

Les droites visibles sur la Figure 3 illustrent la réponse des génotypes d'un site à l'autre et permettent d'évaluer graphiquement en première approche les interactions Génotype X Environnement. Bien que les droites n'étaient parallèles les unes aux autres pour aucune des trois variables, seul l'amidon montrait une interaction Génotype X Site significative.

Figure 3 : Concentration en sucres solubles, amidon et sucres totaux (NSC) chez 44 génotypes de peuplier cultivés en taillis à très courte rotation (TTCR) sur deux sites (ECH vs. SCV). Les « encoches » (notchs) des boîtes à moustaches correspondent à l'intervalle de confiance à 95% autour de la médiane. Chaque point correspond à une moyenne génotypique. Les traits qui relient les génotypes entre eux constituent un diagramme d'interaction. Une ANOVA a été réalisée pour déterminer la significativité des effets Génotype (G), Site (S) et de l'interaction Génotype x Site (GS). Seuils de significativité : * P = 0.05 ; ** P = 0.01 ; *** P = 0.001 ; ns : non significatif.

2. Relations entre la teneur en sucres solubles, amidon ou glucides totaux et la croissance

Lors de la culture en taillis à très courte rotation, il y a toujours parmi les rejets de souches un brin dominant plus gros que les autres. C'est ce brin qui a été récolté et pesé au moment des échantillonnages. La masse du brin dominant a été déterminée car elle donne une bonne indication de la croissance du taillis. Les données de croissance aux deux sites sont présentées Figure 4. A partir de cette figure, on remarque plusieurs choses : (1) la croissance est plus importante à ECH qu'à SCV, (2) la variabilité génotypique s'exprime mieux à ECH, et (3) tous les génotypes ne présentent pas les même performances relatives d'un site à un autre (interaction Génotype X Site significative).

Figure 4 : Performances de croissance pour les 44 génotypes de peuplier en cultivés en taillis à très courte rotation (TTCR) sur deux sites de culture (ECH vs. SCV). Les « encoches » (notchs) des boîtes à moustaches correspondent à l'intervalle de confiance à 95% autour de la médiane. Chaque point correspond à une moyenne génotypique. Les traits qui relient les génotypes entre eux constituent un diagramme d'interaction. Une ANOVA a été réalisée pour déterminer la significativité des effets Génotype (G), Site (S) et de l'interaction Génotype x Site (GS). Seuils de significativité : * P = 0.05 ; ** P = 0.01 ; *** P = 0.001 ; ns : non significatif.

Les teneurs en réserves glucidiques ont ensuite été mises en relation avec à les données de croissance (masse sèche du brin dominant) (Figure 5). Les relations sur le site d'ECH étaient toutes significatives, les arbres poussant davantage ayant tendance à présenter des teneurs en sucres solubles, en amidon et en NSC totaux plus faibles. En revanche, aucune relation significative n'a pu être observée sur le site de SCV.

Figure 5 : Diagramme de corrélation entre la concentration en sucres solubles (SS), amidon ou NSC totaux et la biomasse du brin dominant à chacun des sites d'étude (ECH vs. SCV). Les données correspondent aux moyennes génotypiques (n = 44). En rouge, le site de Saint Cyr-en-Val (SCV), en bleu, le site d'Echigey (ECH). Le r correspond au coefficient de corrélation de Pearson. Seuils de significativité : * P = 0.05 ; ** P = 0.01 ; *** P = 0.001 ; ns : non significatif.

IV. Discussion

A Saint Cyr-en-Val, il y a beaucoup d'eau stagnante en hiver et une sécheresse édaphique en été. Ceci s'explique par la composition du sol. En effet, les 40 premiers centimètres sont composés de sable qui est un matériau très drainant. Cependant, en-dessous de cette couche de sable, il y a une épaisse strate d'argile, ce qui fait que de l'eau a plus tendance à être retenue dès lors qu'il y a de fortes précipitations ou bien en hiver lorsque le sol est saturé. De plus, un étang se trouve non loin de la parcelle provoquant des remontées capillaires d'eau et formant une nappe affleurante. Les peupliers sont inféodés aux zones humides mais ne supportent pas l'eau stagnante, ils ont besoin qu'elle soit continuellement renouvelée. En été, les sols sont asséchés dû à l'horizon superficiel très perméable. L'eau qui est retenue dans la glaise en profondeur n'est pas du tout disponible pour les plantes. Les sols argileux ont beau avoir une forte capacité de rétention de l'eau, leurs réserves mobilisables ne constituent que la moitié de ce qu'ils peuvent retenir. L'eau est le paramètre le plus limitant pour la production de biomasse végétale ce qui fait que les arbres qui sont exposés à des épisodes de sécheresse et qui ne peuvent les éviter modifient leur stratégie d'utilisation du carbone. Au contraire, à Echigey, le sol est bien équilibré avec un pourcentage limoneux plus élevé. La couche d'argile se trouve également plus profondément, n'empêchant pas l'eau de circuler.

1. Variabilité génétique et plasticité phénotypique des réserves glucidiques

À la suite des dosages glucidiques réalisés sur les arbres des deux sites, nous avons observé qu'il existait de la variabilité entre les génotypes sur les deux sites quelle que soit la variable (sucres solubles, amidon et NSC).

Les résultats obtenus pour les NSC étaient à chaque fois sensiblement ressemblant à ceux des sucres solubles sur les deux sites. Cela peut s'expliquer par le fait que ces derniers représentent la part la plus importante dans les NSC totaux en comparaison de l'amidon. Cependant, ces résultats sont en contradiction avec ceux trouvés chez d'autres espèces ligneuses en 2012 (Sala et al.). En effet, cette étude a mesuré la composition des NSC sur diverses espèces d'arbres sur une période d'un an et révèle une quantité plus importante d'amidon par rapport aux sucres solubles. Elle n'a cependant pas été réalisée chez le peuplier.

Les peupliers cultivés en TTCR à ECH avaient en moyenne une plus faible quantité de sucres solubles stockés que ceux à SCV alors qu'on retrouvait le schéma inverse pour ce qui est de l'amidon. On peut alors supposer que les conditions hydriques défavorables font augmenter les réserves en sucres solubles et baisser les réserves d'amidon. Ceci pourrait s'expliquer par le fait que lorsqu'il y a un manque de nutriments, l'arbre vient puiser dans ses réserves pour pouvoir continuer à alimenter ses tissus. L'amidon est une macromolécule de réserve, pour la déstocker, la plante a besoin de l'hydrolyser, obtenant ainsi du D-Glucose et faisant augmenter son stock de sucres solubles. Les variations des teneurs en amidon et en sucres solubles en fonction de la disponibilité en eau dans notre étude étaient conformes à celles déjà observées chez le peuplier dans une étude précédente (Bouyer, 2019). Elle montrait qu'en condition de sécheresse modérée, les teneurs en amidon diminuaient mais les NSC persistaient principalement grâce à un pool réfractaire de sucres solubles. Ceci confirme la première hypothèse suggérant que les conditions pédoclimatiques contrastantes des deux sites provoqueraient une mobilisation différente des glucides.

En plus de cela, bien qu'il y ait un sens de variation moyen entre site, tous les génotypes ne répondaient pas nécessairement dans le même sens. Plus précisément, certains génotypes voyaient leurs stocks d'amidon baisser à SCV par rapport à ECH alors que d'autres suivaient le schéma inverse. Cette interaction génotype x environnement n'est pas significative pour les sucres solubles et les NSC bien que le diagramme d'interaction semble nous montrer le contraire puisque plusieurs droites se croisent. Cette non-significativité pourrait s'expliquer par une amplitude de concentrations trop faible. Il existe donc de la variation génétique pour la plasticité phénotypique. La question sera de savoir dans quelle mesure cette plasticité peut être reliée aux performances et les génotypes présentant des sens de réponse très différents constitueront à ce titre des candidats intéressants à étudier davantage.

2. Relations entre NSC et croissance

La diminution du pool d'amidon et l'augmentation du stock de sucres solubles sont une caractéristique typique des arbres en état de stress abiotique (Dietze, 2014). Lorsqu'ils se retrouvent contraints à puiser dans leurs réserves, leur croissance est en général restreinte pour ne pas épuiser trop vite les ressources. Ce que nous voulons savoir, c'est si la croissance des peupliers élevés à SCV a été passée au second plan par rapport à leur survie.

Pour cela, on est allé vérifier si dans un premier temps il y avait une différence de croissance entre les deux sites, ce qui est le cas. A Echigey, les arbres ont en moyenne mieux poussé qu'à Saint Cyr-en-Val. Cependant, la croissance relative des arbres en milieux favorable et défavorable dépend de l'espèce. En effet, une étude montrait que pour deux espèces de pins, l'une poussait plus haut en condition de sécheresse, et l'autre poussait mieux en condition hydrique non limitante (Piper, 2017). Ensuite, nous nous sommes demandé si cette différence est directement ou indirectement liée à l'utilisation des réserves glucidiques de l'arbre. D'après Wiley et Helliker (2012), la croissance de l'arbre peut être limitée par la disponibilité du carbone au sein de la plante ou par sa capacité à utiliser le carbone dont elle dispose en raison d'un manque de nutriments, de conditions environnementales ou de contraintes développement. La croissance des arbres ayant des niveaux de NSC plus élevés peut être plus limitée en carbone que celle des arbres ayant des niveaux de NSC plus faibles. On a donc réalisé un diagramme de corrélation entre la masse du brin dominant et la quantité de sucres solubles, d'amidon et de NSC. Il s'est avéré qu'il y avait bien une corrélation négative significative quelle que soit la variable, mais uniquement sur le site favorable d'ECH. La plus faible variabilité pour la croissance observée à SCV explique probablement en partie l'absence de relation significative, mais cela signifie surtout que les teneurs en réserves glucidiques ne sont pas nécessairement liées à la croissance et que cela dépend du contexte environnemental.

V. Conclusion et perspectives

Nous avons observé qu'en moyenne, des conditions défavorables provoquent une diminution des réserves d'amidon et une augmentation du stock de sucres solubles chez les peupliers élevés en TTCR. Cela pourrait s'expliquer par le fait que les arbres qui sont en conditions de stress abiotique hydrolyseraient leurs réserves d'amidon en sucres solubles pour pallier ce manque de nutriments. Cependant, tous les génotypes ne répondent pas de la même manière en fonction du site pour ce qui est de l'allocation du carbone aux réserves d'amidon. Cela traduit un effet d'interaction entre le génotype et les conditions pédoclimatiques.

Les arbres étant en moyenne plus petits à Saint Cyr-en-Val qu'à Echigey, nous avons voulu voir si les teneurs glucidiques et la croissance de l'arbre sont corrélées et il s'est avéré que c'était le cas seulement dans des conditions favorables. En effet, à Echigey, les arbres qui avaient une croissance rapide avaient tendance à avoir des réserves glucidiques plus faibles. En conditions défavorables, il n'y a aucune corrélation entre la teneur en glucide et la croissance.

Cette étude montre donc qu'il y a des effets d'interaction génotype x site de culture sur les réserves carbonées et la croissance des peupliers.

Dans le cadre de ce stage, j'ai travaillé uniquement sur la culture en TTCR. De ce fait, les résultats ne représentent pas tous les itinéraires sylvicoles. Durant le stage, la même étude a été réalisée sur les TCR en parallèle des TTCR par ma camarade Clémentine Moreau. Les résultats sont très différents et parfois même inversés indiquant une interaction supplémentaire génotype x environnement x itinéraire cultural. On pourrait alors se questionner sur les itinéraires de cultures les plus adaptées à un changement climatique.

Ce travail n'a porté que sur les réserves glucidiques car le peuplier fait surtout des réserves d'amidon mais oe ne sont pas les seules réserves impliquées dans le développement de l'arbre. Au cours du stage, nous avions également commencé les dosages des lipides (qui constituent davantage des réserves sur le long terme) mais par manque de temps et en raison de quelques problèmes techniques, nous n'avons pas pu finir. Il serait également intéressant d'approfondir le sujet en mesurant les teneurs en réserves azotées.

Pour finir, mon travail s'intègre de façon générale dans des projets de recherche plus larges (2E-BioPop et PRESTO) et mes données seront mises en lien avec celles déjà obtenues dans le but d'identifier et sélectionner du matériel végétal performant adapté aux exigences climatiques et à des usages spécifiques.