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Lauréate

Julie Godbout

Université Laval

Petit refuge forestier, tranquille avec vue sur le glacier

Julie Godbout - Concours de vulgarisation - 2011
Source : Julie Godbout
Pin gris
Fluctuations climatiques

Les changements climatiques actuels ne sont pas les premiers, et certainement pas les derniers, que subira notre planète. Depuis 2,5 millions d’années, la planète vit au rythme de périodes interglaciaires, plus chaudes, qui succèdent aux périodes glaciaires, plus froides. La dernière glaciation en date, dite du Wisconsin, s’est terminée il y a 10 000 ans, autant dire avant-hier géologiquement parlant.

Au cours de cette période, tout le nord du continent nord-américain était recouvert d’une épaisse couche de glace. Pour survivre, les espèces qui peuplent aujourd’hui le Canada n’ont eu d’autre choix que de s’adapter ou se déplacer. « Dur dur » de s’adapter à une vie les racines dans la glace dans un hiver qui n’en finit pas. La grande majorité des espèces a donc dû migrer vers des latitudes plus clémentes. Si la plupart d’entre elles se sont entassées dans ce qui constitue aujourd’hui le sud des États-Unis, d’autres se sont réfugiées dans des lieux, certes moins peuplés, mais au climat plus hostile.

Parmi celles-ci, le pin gris, un conifère de la forêt boréale, dont des représentants auraient survécu à l’âge de glace sur la côte atlantique, juste à côté de l’immense inlandsis Laurentien, à la latitude de la Nouvelle-Angleterre.

La phylogéographie

C’est par la phylogéographie, une science alliant génétique et écologie, qu’une équipe de chercheurs de l’Université Laval, dont je faisais partie, ont pu identifier ce résistant.

Aujourd’hui, la portion du plateau continental ayant accueilli ces pins gris est complètement submergée sous l’océan Atlantique. En effet, durant le maximum glaciaire, le niveau de la mer était environ 100 mètres plus bas puisqu’une grande quantité de l’eau était séquestrée dans la calotte de glace, qui pouvait atteindre trois kilomètres d’épaisseur. Pour cette raison, il est difficile d’aller chercher des fossiles témoignant de cette présence forestière passée. C’est donc dans l’ADN mitochondrial du pin que les scientifiques se sont activés à rechercher des traces datant de cette époque… et ils en ont trouvés.

De la route au labo

À l’été 2008, alors que les vacanciers se ruaient sur les plages du Nord-est américain, quelques membres du Laboratoire de génétique forestière de l’Université Laval, partaient à la recherche de pins gris dans les forêts avoisinantes de la Nouvelle-Angleterre. À l’issue de ce road trip scientifique de 6000 km, 697 échantillons d’aiguilles ont été récoltés. Par la suite, une petite partie de l’ADN mitochondrial de ces pins a été analysée et comparée avec celle d’individus provenant des autres zones de l’aire naturelle de distribution, c'est-à-dire de presque partout au Canada.

La différence était flagrante : les arbres du Nouveau-Brunswick, de l’Île-du-Prince-Édouard et d’une partie de la Nouvelle-Écosse étaient génétiquement différents de ceux retrouvés dans l’Ouest canadien et au Québec. Ils en ont conclu que les ancêtres des arbres de la région des Maritimes avaient eu un destin différent de celui de leurs condisciples boréaux.

Ainsi, durant la glaciation, le pin gris aurait survécu dans différents lieux : de part et d'autre des Appalaches et sur la côte nord-est atlantique. Chacun de ces trois peuplements était isolé et ne bénéficiait donc plus d’échanges génétiques avec les autres. Aussi, au cours des 100 000 ans qu’a duré l’époque glaciaire, chacun de ces groupes s’est peu à peu différencié génétiquement des autres et a acquis sa propre identité génétique. Aujourd’hui, bien que ces populations de pins n’aient pas été suffisamment séparées les unes des autres pour présenter des différences morphologiques, nous retrouvons tout de même ces différences au sein de leur ADN mitochondrial.

L’ADN mitochondrial

L’ADN mitochondrial, c’est-à-dire l’ADN contenu dans la mitochondrie, l’organe de respiration des organismes, constitue un outil formidable pour fouiller dans le passé des espèces. Il a cette capacité de retenir sur une plus longue période que son analogue nucléaire les empreintes d’évènements anciens. Cette particularité vient du fait que l’ADN mitochondrial est transmis par la mère seulement, il est donc dispersé par les graines et non par le pollen. Or, les conifères produisent d’énormes quantités de grains de pollen qui sont disséminés par le vent et qui peuvent donc parcourir des distances considérables par rapport aux graines. De petites quantités de grains de pollen de pins gris en provenance du Québec ont même été retrouvées jusque dans les îles de l’Arctique canadien, à plus de 3000 km! Puisque les grains de pollen transportent avec eux la moitié du génome nucléaire, les différences accumulées durant la glaciation disparaitront plus rapidement au sein de l’ADN nucléaire que de l’ADN mitochondrial.

Cet outillage mitochondrial a aussi été utilisé sur d’autres espèces exploitées par l’industrie forestière, afin de reconstituer leur épopée glaciaire. Ces études ont permis d’identifier d’autres refuges cryptiques : sur la côte ouest de la Colombie-Britannique pour le pin tordu et sur la côte est, à la hauteur de Terre-Neuve, pour l’épinette noire.

De l’ADN aux écosystèmes

Ces travaux lèvent le voile sur des évènements qui datent de quelques dizaines de milliers d’années. Ils permettent de mieux comprendre l’évolution des écosystèmes en période de refroidissement et de réchauffement climatiques. Enfin, ils sont et seront utilisés dans la préparation des plans de conservation pour ces espèces puisqu’ils permettent de distinguer des régions qui présentent des particularités génétiques. Ces particularités génétiques se doivent d’être conservées afin d’assurer à ces espèces d’importance économique l’avenir le plus riche (génétiquement parlant) possible.