Le dernier rapport des experts du GIEC est aussi formel qu’alarmant: la capacité d’adaptation de la nature au réchauffement climatique est de plus en plus dépassée. Dans de nombreux endroits de la planète, notamment dans la Corne de l’Afrique, l’aridité accrue provoque déjà de graves crises alimentaires. Pour faire face à cette menace, l’équipe de la biologiste Ora Hazak recherche les gènes qui, chez certaines plantes, pourraient contribuer à les rendre plus résistantes à des périodes de sécheresse plus fréquentes et sévères. «C’est notre rêve, avoue sans fard la chercheuse, face à l’urgence, il convient de comprendre comment les plantes parviennent, au niveau génétique, à s’adapter à un stress hydrique prolongé».

Traiter le problème par la racine
Ora Hazak a choisi pour organismes modèles Solanum lycopersicum, autrement dit la tomate, et Arabidopsis thaliana, une plante modèle de laboratoire. Avec son équipe, elle s’intéresse en particulier aux mécanismes moléculaires qui gouvernent la croissance et l’adaptation de leurs racines. Logique, en somme, puisque c’est cette partie de la plante qui a pour fonction de capter ��’eau et les minéraux indispensables à sa croissance. Or, en cas de sécheresse ou lorsque le taux de salinité s’avère trop élevé, ce transport des substances vitales depuis les parties souterraines de la plante vers ses parties aériennes est entravé. Pour y remédier, Ora Hazak et son équipe souhaitent rendre la plante plus résiliente en agissant sur une famille de gènes impliqués dans le développement des tissus vasculaires qui transportent la sève dans les racines. La première étape, et non des moindres, est d’identifier ces derniers.

Une myriade de nouveaux gènes
Alors que 32 de ces gènes avaient déjà été identifiés chez Arabidopsis thaliana, il fallait encore découvrir ceux de la tomate, chez qui ces gènes restaient relativement méconnus malgré son importance pour le maraîchage. «En raison de leur petite taille, nous ne connaissions qu’une poignée de ces gènes, explique Samy Carbonnel, post-doctorant dans l’équipe d’Ora Hazak, c’est grâce à un travail minutieux et des analyses bioinformatiques poussées, en collaboration avec le bioinformaticien Laurent Falquet, que nous avons pu identifier 37 nouveaux gènes, dits CLE, dans le génome de la tomate». Grâce à des bases de données partagées, l’équipe de biologistes a ensuite pu identifier les tissus où ces gènes sont actifs.

Un intérêt international
A l’avenir, la méthode développée par S. Carbonnel et L. Falquet pourra être utilisée pour identifier d’autres gènes essentiels au développement de nombreuses plantes alimentaires. Elle suscite déjà un vif intérêt de la communauté scientifique. «Aussitôt nos résultats rendus publics, nous avons reçu de nombreuses demandes pour connaître la liste des gènes et leur emplacement exact dans le génome», se réjouit Ora Hazak.
La prochaine étape consiste à déterminer le rôle précis de ces gènes dans le fonctionnement des racines de tomate. «Nous voyons par exemple un gène dont ��’expression augmente fortement en conditions de sécheresse. Nous voulons maintenant connaître la fonction de ce gène, est ce qu’il permet une meilleure résistance de la plante à l’aridité?» se demandent les biologistes. Pour répondre à ces questions, la méthode est aussi «simple» que laborieuse: il suffit de désactiver un gène après l’autre et d’observer ��’effet sur le phénotype de la plante ou, en d’autres termes, l’impact de cette manipulation sur son fonctionnement. Mais «cela prend énormément de temps, environ un an et demi, soupire Ora Hazak, car il faut faire germer les graines, sélectionner les bonnes cellules pour produire un «cal». A partir de ce cal, un petit amas de cellules, on crée de nouveaux plants que l’on peut ensuite faire pousser dans différentes conditions pour mimer un stress hydrique ou osmotique».
A l’instar des agriculteurs, les chercheurs doivent laisser le temps au temps. L’équipe de biologistes de l’Université de Fribourg a cependant déjà pu démontrer l’importance que revêtent certains gènes CLE dans le développement des plantes, notamment en cas de stress hydrique. «Il est donc possible que dans le futur nous puissions utiliser ces résultats pour développer des plantes modifiées capables de mieux résister à des épisodes de sécheresse intense», conclut S. Carbonnel.

Production de plants de tomates transgénique : mode d’emploi

Pour la production des plants de tomates transgéniques, des cellules sont prélevées sur les cotylédons (les premières feuilles qui apparaissent après la germination), puis transformées par co-culture avec des bactéries transportant les gènes voulus. Ensuite un cal se forme, à partir duquel de nouveaux plants sont régénérés.

 

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• Hazak Group

Ce film a été tourné dans le cadre de l’exposition «Trésor végétal: comment sauvegarder nos plantes menacées» qui se tiendra du 10.09.2020 au 31.10.2021 au jardin botanique de l’Université de Fribourg. Exposition en plein air 100% bilingue (français-allemand), organisée en collaboration avec le Jardin botanique de Lausanne et l’Université de Berne. Avec des photographies de Mario Del Curto.

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Près d’un tiers des espèces de Suisse risquent de disparaître. Pourquoi certaines plantes sont-elles menacées? Que pouvons-nous faire pour les préserver? A partir du 10 septembre 2020, le Jardin botanique de l’Université de Fribourg accueille ��’exposition «Trésor végétal. Comment sauvegarder nos plantes menacées» | «Botanischer Schatz. Wie man bedrohte Pflanzen vor dem Aussterben rettet». Au moyen de sept mots clés – observer, suivre, légiférer, évaluer, étudier, conserver et prédire – elle aborde ces questions de façon globale, tout en apportant des éléments de réponse au grand défi de la conservation de ce précieux patrimoine en péril. Des tirages grand format du photographe Mario Del Curto et un programme d’animations didactiques complètent cette exposition en plein air organisée en collaboration avec le et l’. A découvrir jusqu’à fin octobre 2021.

Gregor Kozlowski, une exposition sur les plantes qui disparaissent: vous nous servez encore une dose de catastrophes?
La perte de la biodiversité est un problème majeur du XXIe siècle. La situation est dramatique, mais on ne peut pas se contenter d’être négatifs. Les scientifiques doivent aider les politiques et la société à sortir de cette crise. Notre exposition présente des solutions et présente les acteurs engagés pour la sauvegarde des espèces, ici à Fribourg.

Combien d’espèces sont menacées en Suisse?
Environ 30% de la flore suisse risque de disparaître. Mais la proportion varie fortement: dans les milieux aquatiques, par exemple, ce sont 70 à 80% des espèces. Pourquoi? On a asséché les marais pour se débarrasser des moustiques, utilisé les cours d’eau pour l’électricité et les bords de lac pour les loisirs. Les zones alluviales et les tourbières ont été entièrement anéanties. Dans les forêts ou les pâturages, en revanche, la situation est moins critique.

Que fait le Jardin botanique pour y remédier?
Depuis le début des années 1980, notre équipe collabore avec les autorités locales et fédérales, puis avec InfoFlora, qui coordonne la conservation à l’échelle suisse; à ce jour, nous avons travaillé sur une vingtaine d’espèces prioritaires. Avec ses milieux très variés, des Préalpes au lac de Neuchâtel, Fribourg abrite un grand nombre d’espèces menacées. Le Nénuphar nain, par exemple, ne subsiste que dans quatre lacs en Suisse, dont deux dans le canton. Nous avons aussi les plus grandes populations de Panicaut des Alpes. On est gâtés… et stressés, car il y a beaucoup à faire!

• Exposition bilingue (fr/all) en plein air du 10 septembre 2020 au 31 octobre 2021. Ouvert tous les jours de 8h00 à 18h00 (novembre à mars : 8h00 à17h00). Entrée libre. Vernissage mercredi 9 septembre à 18h30 (Pavillon vert).
  de l’Université de Fribourg, ch. du Musée 10, 1700 Fribourg. 026 300 88 86 | Facebook: | Instagram:
• Une exposition partenaire a lieu aux mêmes dates aux (VD).
• Le catalogue de ��’exposition est publié aux Editions Haupt (en fr./all.): | , de François Felber, Vincent Guerra, Sébastien Bétrisey et Gregor Kozlowski, Ed. Haupt, 112 pp, en vente au Jardin et en librairie (18 frs).
• Cet article a été publié en juillet 2020 dans Nymphea, le Bulletin de l’.

Tout gosse, Ernst Zürcher adorait dormir à la belle étoile, au pied d’un arbre. Devenu adulte, ce curieux de nature a enchaîné des études d’ingénieur forestier et un doctorat en sciences naturelles. Son credo: jeter des ponts entre sciences dures et savoirs traditionnels. Chargé de cours à l’EPFL, l’EPFZ, la HES-Bern et à l’Université de Lausanne, le Biennois a publié en 2016 « Les arbres, entre visible et invisible », (Actes Sud).
« Et si les arbres nous aidaient à sauver le climat? », tel est le titre de la conférence qu’il donnera à Fribourg. « Les arbres communiquent, s’entraident… et «respirent» même au rythme des astres », s’enthousiasme-t-il. Il se dit convaincu que ces géants peuvent nous aider à réussir la transition écologique. « Il y a urgence! », martèle-t-il! Rencontre à Fribourg, au pied d’un chêne.

Micro-cosmos
Dans ��’eau pullulent en effet très vite des bactéries qui, à la façon des piranhas, vont attaquer les insectes noyés. La Sarracénie, elle, va se nourrir du produit de cette dégradation. Mais à vrai dire, plus que la plante elle-même, c’est cet écosystème qui intéresse l’équipe du Professeur Louis-Félix Bersier: «La moindre goutte recèle une véritable chaîne trophique, s’exclame la post-doctorante Sarah Marie Gray, il y a des cadavres que mangent des bactéries qui, elles mêmes, servent de nourriture à des protistes, des organismes unicellulaires.»

�ʰ�é��è���𳾱�Գ� in situ et analyse en laboratoire
La Sarracénie, plante introduite en Suisse à la fin du XIXe siècle, apprécie particulièrement les lieux humides. Les biologistes de l’Université de Fribourg en ont repéré cinq sites situés entre 600 et 1400 mètres d’altitude. Sur place, les pieds enfoncés dans la tourbe, ils prélèvent, à l’aide de pipettes, ��’eau – le bouillon de culture, devrait-on dire – qui s’est accumulée dans les feuilles des sarracénies. Ce liquide est ensuite analysé en laboratoire. Les yeux rivés sur le microscope, la doctorante Samantha Coinus identifie et compte les micro-organismes, un travail qui requiert une extrême minutie: «Je procède à une dilution en cascade jusqu’à n’avoir plus qu’un seul organisme par goutte. Je place ensuite cette solution dans un incubateur.» Dans une prochaine étape, les chercheurs utiliseront ces échantillons pour créer de petites communautés – de minuscules écosystèmes, en somme – dont ils observeront l’évolution de la structure et de la dynamique dans le temps.

Sarah Marie Gray et Rachel Korn en train de prélever ��’eau de la sarracénie.

De la poésie de la prairie aux arabesques des mathématiques
Loin de coller les fleurs dans des herbiers, les «écologues» de l’Université de Fribourg étudient ensuite les interactions entre les organismes présents dans ��’eau de la Sarracénie. «A l’aide de modèles mathématiques développés par mon collègue Rudolf Rohr, nous cherchons à comprendre comment ces populations parviennent à ‹cohabiter› sans que l’une ne fasse disparaître l’autre par sa prédation ou sa compétition», explique Louis-Félix Bersier. Ces modélisations permettent également de tester les effets de différents scénarios climatiques en manipulant la température. «Nous avons observé, explique le Professeur Bersier, qu’un réchauffement influence négativement la relation entre biodiversité et productivité de la biomasse.» Un constat qui pèse son poids de protistes après un été aussi caniculaire! «C’est ce qui est fascinant, conclut la biologiste Rachel Korn, une goutte d’eau prélevée sur une Sarracénie nous permet d’émettre des hypothèses sur des problématiques qui se posent à l’échelle de la planète».

On connaît tous Scrat, l’écureuil du film d’animation L’âge de glace, qui brave risques et périls pour faire main basse sur un gland. On sait désormais que les chercheurs du Jardin botanique de Fribourg -personnages non fictionnels!- le surpassent dans l’obsession. Afin d’étudier deux familles de plantes, les Juglandacées, avec un accent particulier sur le genre Pterocarya, et les Ulmacées, ces botanistes ont gravi des montagnes, descendu des lits de rivières, subi les moustiques et échappé aux serpents.
A défaut d’enrichir les chercheurs, ces expéditions ont eu le mérite d’enrichir nos connaissances sur ces arbres qui sont de véritables vestiges du passé. «Durant les ères géologiques précédentes, explique Gregor Kozlowski, curateur du Jardin botanique, ils étaient largement répandus dans toute l’Europe. Aujourd’hui, nombre d’entre eux ne poussent plus que dans quelques refuges isolés. Voilà pourquoi ils constituent un sujet d’étude essentiel et passionnant. Ils nous livrent de nombreux indices sur le changement climatique». Ces recherches ont été réunies dans une imposante monographie dont le vernissage aura lieu samedi 27 octobre en présence de l’ambassadeur de Chine en Suisse.

• «Wingnuts (Pterocarya) & Walnut Family. Relict trees: linking the past, present and future» de Gregor Kozlowski, Sébastien Bétrisey et Yi-Gang Song
• Vidéo: Christian Doninelli
• La manifestation