Une nouvelle étude met en évidence la relation complexe entre les chênes et leur environnement. À mesure que la planète se réchauffe, les plantes comme les chênes libèrent davantage d’isoprène, un composé qui réduit la qualité de l’air. Cependant, ce composé est également bénéfique pour purifier l’air et augmenter la résilience des plantes. Même si certains ont suggéré de planter moins d'arbres de ce type, les chercheurs estiment qu'une meilleure approche consisterait à contrôler la pollution par les oxydes d'azote.

C'est une question simple qui ressemble un peu à un conseil doux.

Tom Sharkey, professeur émérite au Plant Resilience Institute de l'Université de Michigan State, a demandé : « Devrions-nous abattre tous nos chênes ?

Sharkey, qui travaille également au Laboratoire de recherche sur les plantes du Département de l'Énergie et au Département de biochimie et de biologie moléculaire de l'Université de Michigan, ne suggère pas sérieusement que nous abattions tous nos chênes, bien sûr. Pourtant, sa question était honnête, motivée par les dernières recherches de son équipe, récemment publiées dans la revue scientifique Proceedings of the National Academy of Sciences.

L'équipe a découvert qu'à mesure que la planète se réchauffe, les plantes telles que les chênes et les peupliers émettent davantage de composés qui contribuent à une mauvaise qualité de l'air, entraînant la production de particules et d'une faible quantité d'ozone atmosphérique.

Le problème est que le même composé appelé isoprène améliore également la qualité de l’air pur tout en rendant les plantes plus résistantes aux facteurs de stress comme les insectes et la chaleur.

"Voulons-nous que les plantes produisent plus d'isoprène, les rendant ainsi plus résilientes, ou voulons-nous qu'elles produisent moins d'isoprène, afin que la pollution de l'air ne s'aggrave pas ? Quel est le bon équilibre ?" » demanda Sharkey. "Telles sont les questions fondamentales qui motivent ce travail. Plus nous en savons, plus nous pouvons y répondre efficacement."

Focus sur l'isoprène

Sharkey étudie l'isoprène et la manière dont les plantes le produisent depuis qu'il était doctorant à la Michigan State University dans les années 1970.

L'isoprène produit par les plantes est le deuxième hydrocarbure le plus émis sur Terre, après le méthane émis par les activités humaines. Pourtant, la plupart des gens n’en ont jamais entendu parler, « et c’est resté en arrière-plan depuis si longtemps, mais c’est tellement important », a déclaré Sharkey.

Le président Ronald Reagan est devenu célèbre dans les années 1980 lorsqu’il a affirmé à tort que les arbres polluaient davantage l’air que les voitures. Cependant, il y a du vrai dans cette affirmation.

L'isoprène interagit avec les composés d'oxyde d'azote dans la pollution atmosphérique produite par les centrales électriques au charbon et les moteurs à combustion interne des automobiles. Ces réactions produisent de l'ozone, des aérosols et d'autres sous-produits nocifs pour les humains et les plantes.

"Il existe un phénomène intéressant où l'air circule au-dessus des villes, absorbe les oxydes d'azote, puis circule au-dessus des forêts, produisant des substances toxiques", a déclaré Sharkey. "La qualité de l'air sous le vent d'une ville a tendance à être pire que la qualité de l'air dans la ville elle-même."

Aujourd'hui, avec le soutien de la National Science Foundation, Sharkey et son équipe s'efforcent de mieux comprendre le processus biomoléculaire par lequel les plantes produisent de l'isoprène. Les chercheurs s’intéressent particulièrement à la manière dont ces processus sont affectés par les influences environnementales, notamment le changement climatique.

Avant le nouvel article de l'équipe, les chercheurs savaient que certaines plantes produisaient de l'isoprène lorsqu'elles effectuaient la photosynthèse. Ils savent également que les changements auxquels la planète est confrontée ont un impact concurrent sur la production d'isoprène. Autrement dit, une augmentation du dioxyde de carbone dans l’atmosphère diminuera le taux de production d’isoprène, tandis qu’une augmentation de la température augmentera son taux de production. Une question soulevée par le nouvel article de l'équipe MSU est de savoir quel effet l'emportera.

"Nous recherchons des points de régulation dans la voie de biosynthèse de l'isoprène dans des conditions riches en dioxyde de carbone. Les scientifiques tentent de trouver cette découverte depuis longtemps", a déclaré Abira Sahu, première auteure du nouveau rapport et associée postdoctorale dans le groupe de recherche de Sharkey. "Enfin, nous avons la réponse."

"Pour les biologistes, la clé de cet article est que nous avons identifié la réaction spécifique que le dioxyde de carbone (CO2) ralentit", a déclaré Sharkey. "Avec cela, nous pouvons dire que l'effet de la température l'emporte sur l'effet du dioxyde de carbone. Lorsque vous atteignez 95 degrés Fahrenheit (35 degrés Celsius), il n'y a pratiquement aucun effet inhibiteur du dioxyde de carbone. L'isoprène se déverse comme un fou."

Lors d'expériences utilisant des trembles, l'équipe a également découvert que lorsque la température d'une feuille augmente de 10 degrés Celsius, ses émissions d'isoprène sont multipliées par dix. Mohammad Mostofa, professeur adjoint au laboratoire de Sharkey, est un autre auteur du nouveau rapport.

Cette découverte aidera les chercheurs à mieux prédire la quantité d’isoprène qui sera émise par les plantes à l’avenir et à mieux se préparer à ses effets. Mais les chercheurs espèrent également que cela aidera les personnes et les communautés à faire des choix éclairés pendant cette période.

"Nous pouvons faire mieux, et sur un site comme l'Université du Missouri, qui compte plus de 20 000 arbres, cela pourrait impliquer de planter moins de chênes à l'avenir pour limiter les émissions d'isoprène", a déclaré Mostofa.

Quant à savoir quoi faire avec les arbres qui émettent déjà de l'isoprène, Sharkey a une idée qui n'implique pas d'abattage.

"Ma suggestion est que nous devrions mieux contrôler la pollution par les oxydes d'azote", a déclaré Sharkey.