Pour restaurer la biodiversité des sols forestiers et améliorer la survie des jeunes arbres replantés
Le projet RESTORE (natuRe-basEd SoluTions for imprOving REforestation) a pour but d’étudier les interactions entre les plantes, le sol et les microorganismes (microbiomes*) dans les écosystèmes forestiers confrontés à un stress de sécheresse accru dû au changement climatique. Notre projet vise à développer des solutions biotechnologiques basées sur l’observation de la nature et le fonctionnement des écosystèmes forestiers, afin d’améliorer la restauration des forêts. Ces solutions sont basées sur la restauration d’une diversité microbienne des sols et sur des molécules de communication chez les plantes, telles que des hormones et des régulateurs.
Les forêts produisent de nombreux services écologiques : des fonctions d’épuration de l’air, de l’eau, de la faune et surtout du piégeage du carbone pour limiter le réchauffement climatique, par conversion via la photosynthèse du CO2 atmosphérique, un gaz à effet de serre.
Elles sont cependant soumises aux pressions du changement climatique dont l’impact se conjugue à l’augmentation de l’exploitation forestière, créant une surtension sur le bois qui compromet le renouvellement des forêts, avec une augmentation du taux de mortalité des jeunes arbres depuis une dizaine d’années.
Exploration innovante : renforcer le renouvellement des forêts face au changement climatique
Le programme a commencé en mai 2021 et se poursuit jusqu’en avril 2025, une période particulièrement marquée par de nombreuses fluctuations et de changements climatiques brusques et imprévisibles, fortement préjudiciables à la survie des semis d’arbres destinés à la reforestation.
Nos recherches sont menées en parallèle sur trois systèmes forestiers très différents : les forêts atlantiques brésiliennes, méditerranéennes françaises et tempérées allemandes, en vue de découvrir des schémas communs malgré les différences géographiques, pédologiques et biologiques.
En France, l’application de solutions biotechnologiques inspirées de la nature, ainsi que la compréhension des mécanismes de tolérance à la sécheresse et son impact sur le microbiome du sol font actuellement l’objet d’essais en pépinière avec l’implication du PRNGF-ONF sur le site de Cadarache (Pôle National des Ressources Génétiques Forestières – Office National des Forêts), partie prenante dans le projet. Ces solutions sont basées sur l’application de phytohormones qui ont pour but de simuler une sècheresse pour préparer les jeunes plants d’arbres à réagir et à garder cette mémoire pour répondre plus rapidement lors d’un stress hydrique ultérieur.
Les chercheurs ont également prélevé des sols à l’Observatoire du Chêne pubescent (O3HP, Observatoire de Haute-Provence), un site d’étude pour l’adaptation des forêts méditerranéennes au changement climatique, sur une zone d’exclusion partielle des pluies qui permet de simuler les changements climatiques prévus en région méditerranéenne et d’en mesurer les impacts sur la forêt. Les souches bactériennes isolées de ces sols ont été sélectionnées pour leur tolérance au stress hydrique, mais aussi pour leurs capacités à produire des molécules de rétention d’eau, de protection des plantes ou de communication avec elles. Ces souches font l’objet d’applications en association avec les arbres. En restructurant les communautés microbiennes associées aux jeunes arbres, leur tolérance à la sécheresse est améliorée ainsi que la santé du sol.
Les échantillons de sols prélevés sur le site de l’O3HP annuellement en saison sèche ou humide vont nous permettre d’étudier la diversité des bactéries, archées et champignons, et leurs activités pour mieux comprendre comment le microbiome se comporte et évolue au cours d’une sécheresse, et sa résilience lorsque l’eau est de retour.
Pas de valeur ajoutée à la recherche sans collaboration internationale
Le LEMIRE (une des neuf équipes du BIAM) et la Fédération de recherche CNRS ECCOREV (ECosystèmes COntinentaux et Risques EnVironnementaux) s’associent à quatre équipes de chercheurs du Brésil, l’UEL (State University of Londrina), l’UNISO (University of Sorocaba), l’UNESP (São Paulo State University) et l’UFABC (Federal University of ABC), ainsi qu’avec l’HMGU (Helmholtz Zentrum München) en Allemagne pour collaborer sur le projet RESTORE.
La richesse d’une étude sur trois systèmes forestiers, qui s’étend sur deux continents, confirme l’efficacité des solutions naturelles dans des contextes écologiques, sociaux et économiques différents, ouvrant la voie au développement à long terme de solutions biotechnologiques pour la reforestation.
L’approche multidisciplinaire internationale (écophysiologistes des plantes, microbiologistes du sol et de la rhizosphère, écologistes microbiens, chimistes, ingénieurs, économistes) d’optimiser l’exploitation des données de la recherche par le partage d’informations, d’expertises, de connaissances et d’installations :
« La richesse de l’interdisciplinarité d’un tel projet offre une synergie et une complémentarité d’expertise qui augmentent, à n’en pas douter, la qualité et l’impact de nos résultats à l’échelle mondiale. Cela contribue aussi à la formation de nos étudiants et techniciens. Ces interactions inestimables entre partenaires internationaux améliorent considérablement leur qualification pour répondre aux défis de la recherche mondiale liée à la biodiversité » soutiennent les fondateurs du projet.
RESTORE : Une alliance écologique avec un aspect socio politique et économique
Dans la lutte contre le changement climatique et ses effets indésirables, les politiques ont mis en œuvre des initiatives telles que l’Accord de Paris, les Objectifs de Développement durable des Nations Unis et les objectifs d’Aichi en matière de biodiversité. RESTORE s’aligne parfaitement à ses priorités politiques. En effet, la restauration des forêts est une solution naturelle cruciale pour l’atténuation du changement climatique, car elle augmente les puits de carbone et réduit les niveaux de gaz à effet de serre dans l’atmosphère.
En harmonie avec la stratégie de l’UE, cette approche soutient la résilience des forêts, en améliorant l’accès à l’eau potable grâce aux filtres naturels des arbres et des sols forestiers, et en prévenant l’érosion tout en favorisant le fonctionnement optimal des écosystèmes forestiers et de la biodiversité.
Enfin l’aspect économique, des solutions qui seront développées par ce projet, est analysé au travers d’études de coût-efficacité et coût-bénéfice. En effet, la reforestation a un coût d’autant plus conséquent si de fortes intempéries venaient à compromettre la croissance des semis. Il est donc important de trouver des solutions qui augmentent la survie des arbres afin d’en assurer les bénéfices.
Pas de valeur ajoutée sans partage avec la société
Inscrits dans le cadre de la loi de Programmation de la Recherche, les résultats des travaux scientifiques et des méthodes qui ont permis d’y aboutir, se doivent d’être partagés avec la société, notamment par le biais d’actions de Culture Scientifique, technique et Industrielle (CSTI). En ce sens les travaux de Restore font régulièrement l’objets d’ateliers, comme par exemple la Fête de la Science ou les Rencontres Enseignants Chercheurs.
* Bactéries, champignons, virus et autres organismes unicellulaires présents dans le sol. Il exerce un rôle essentiel dans la santé des systèmes forestiers.