Coup d’œil sur les mécanismes de défense du noyer cendré!

Par Nathalie Chaperon, conseillère principale en communication – Région du Québec

Depuis quelques semaines, les visiteurs du Planétarium Rio Tinto Alcan à Montréal admirent une vingtaine de photographies issues de recherches scientifiques canadiennes. Une image aux couleurs chatoyantes retient particulièrement l’attention. Il s’agit d’une image prise par des chercheurs de Ressources naturelles Canada (RNCan) illustrant les réactions de défense du noyer cendré lorsqu’il est attaqué par un champignon pathogène exotique.

Cette photo sensationnelle, œuvre de Martine Blais et de Danny Rioux, a été reconnue par la communauté scientifique du Québec; elle est finaliste du concours de photos scientifiques La Preuve par l’image de l’Association francophone pour le savoir (Acfas).

Tige de 2 ans de noyer cendré (Juglans cinerea) inoculée avec le champignon Ophiognomonia clavigignenti-juglandacearum, enrobée dans une résine et coupée transversalement. Largeur de l’accolade : 4 mm. L’image du bas a subi un traitement algorithmique, ce qui en améliore la résolution.

On distingue plusieurs couleurs naturelles représentant des substances de défense qui sont fluorescentes sous différentes longueurs d’onde en microscopie. La fluorescence mauve de l’écorce sur le pourtour de la tige (en haut à gauche) est étonnement aussi observée en forme d’accolade dans le bois, barrière qui protège les tissus sains de ceux infectés. Les autres images montrent l’accolade à plus fort grossissement, ainsi que la nécrose en brun (en haut à droite), la résolution de la fluorescence de l’écorce étant particulièrement exceptionnelle en microscopie confocale (en bas), ainsi que celle de phénols antimicrobiens visibles ici en rouge ou jaune.

Quand la science et l’art s’unissent

En laboratoire, nos chercheurs ont inoculé ce champignon à des arbres sains qui avaient le potentiel d’y résister. Ils ont pu observer au microscope leurs mécanismes de défense comme le compartimentage qui isole les tissus infectés des parties saines de l’arbre. Selon eux, seuls les arbres réussissant à compartimenter efficacement les zones affectées devraient être retenus dans des programmes de conservation et de rétablissement de l’espèce.

L’image exposée présentement au Planétarium illustre ce compartimentage (les accolades sur l’image). Toutes les couleurs associées aux mécanismes étudiés sont révélées de façon particulièrement exceptionnelle par un microscope hyperspécialisé. Cette image a été réalisée grâce à un microscope confocal par Martine Blais, une technologue en recherche forestière. « Avec ses lasers, ses éléments optiques et son dispositif à balayage rapide, il permet d’obtenir des images en grande résolution et en trois dimensions d’objets microscopiques afin de les analyser et de les étudier », explique le chercheur scientifique Danny Rioux, du Centre de foresterie des Laurentides du Service canadien des forêts. « C’est un outil de pointe qui exige une formation spécifique pour être utilisé à son plein potentiel. Le Service canadien des forêts ne possède, et ce depuis peu, qu’un seul de ces microscopes, qui sont par ailleurs couramment utilisés en médecine depuis plusieurs années », précise M. Rioux

Une vue microscopique pour favoriser la préservation des espèces

Noyer cendré (Juglans cinerea)

Le noyer cendré est un feuillu présent dans bien des forêts du Canada (Ontario, Québec et Nouveau-Brunswick) et du centre et de l’est des États-Unis. Il produit des noix prisées des rongeurs et son bois est apprécié des ébénistes. Malheureusement, il se fait maintenant rare en raison d’un chancre provoqué par un champignon exotique, affublé du « joli » nom scientifique Ophiognomonia clavigignenti-juglandacearum.

« Il est maintenant reconnu que ce chancre affecte le noyer cendré dans toute son aire de répartition en Amérique du Nord. Le pourcentage d’individus atteints varie d’un site à l’autre, mais tout nous porte à croire qu’il est d’au moins 50 % à chaque endroit », explique M. Rioux. « Cette maladie rend aussi complexe la reproduction du noyer cendré, car cette essence est rarement autoféconde. Il est essentiel qu’un minimum de deux noyers cendrés en bonne santé soient près l’un de l’autre pour qu’il y ait reproduction de l’espèce. »

La situation est suffisamment grave pour que le noyer cendré ait été identifié au Canada depuis 2005 comme espèce en voie de disparition en vertu de la Loi sur les espèces en péril. Il est donc primordial de repérer et de protéger les arbres potentiellement résistants afin de préserver cette espèce et ainsi, maintenir la biodiversité des forêts canadiennes.

Dans un article de synthèse publié tout récemment, nos scientifiques font le point sur des années de recherche pour rétablir et protéger cette espèce menacée par ce ravageur.

Pour en savoir plus sur les travaux de nos chercheurs sur le noyer cendré :

• Noyer cendré : quelles sont ses chances face au chancre?
• L’histoire d’un chancre menaçant d’exterminer le noyer cendré, 2019 (publication synthèse, article en français seulement)
• First extensive microscopic study of butternut defense mechanisms following inoculation with the canker pathogen Ophiognomonia clavigignenti-juglandacearum reveals compartmentalization of tissue damage, 2018 (publication sur les mécanismes de défense du noyer cendré, article en anglais seulement)
• Pour en savoir plus sur le concours de photos scientifiques de l’Acfas