L’esprit critique ne prend pas de vacances ! Abonnez-vous à Books !

Qu’est-ce qu’un arbre ?

Si surprenant que cela paraisse, l’arbre résiste à toutes les tentatives de définition. Ni sa longévité, ni sa taille, ni son bois, ni ses gènes ne confèrent une spécificité à cette plante dont l’originalité nous semble pourtant si évidente.


© Tandem Stills + Motion / Stephen Matera / Plainpicture

Selon les botanistes, les pins Bristlecone des White Mountains californiennes doivent leur longévité à leur emplacement en haute altitude, loin des incendies et des nuisibles.

Il y a quelques années, après le ­dîner de Thanksgiving chez mes parents, dans le Vermont, la foudre s’abattit sur un érable du jardin. On entendit un gros craquement et, l’espace d’un instant, il fit clair comme en plein jour. Ce n’est qu’au printemps que nous eûmes la certitude que l’arbre était mort. C’était un jeune érable dont le tronc avait le diamètre d’une assiette à dessert. Si son existence n’avait pas été écourtée par la catastrophe, il aurait pu vivre trois cents ans. Mais la mort accidentelle est fréquente chez les arbres. Elle résulte parfois d’une erreur humaine tragique, comme pour ce cyprès de Louisiane âgé de 3 500 ans qui fut détruit en 2012 dans un incendie volontaire. Mais la cause est le plus souvent un phénomène ­météorologique extrême : sécheresse, vent, incendie ou gel. Les arbres sont aussi, bien sûr, exposés aux parasites et aux maladies : les champignons lignivores peuvent considérablement écourter leur existence. Mais ceux qui parviennent à éviter tous ces dangers sont susceptibles de vivre incroyablement vieux.  

La longévité comme caractéristique ?

Quand on se demande ce qui fait qu’un arbre est un arbre, on pense d’emblée longévité, bois et taille. De nombreuses plantes ont une durée de vie limitée (les spécialistes parlent de sénescence programmée), ce qui n’est pas le cas des arbres, dont beaucoup vivent plusieurs siècles. De fait, cette caractéristique – la croissance illimitée – est peut-être ce qui, pour les scientifiques, distingue le plus nettement un arbre d’une autre plante ; plus encore que la lignification. Pourtant, cela ne nous aide que jusqu’à un certain point. Nous pensons savoir ce qu’est un arbre, mais sa définition nous glisse entre les doigts. Les arbres ne forment pas un groupe clairement défini. Ils forment plusieurs lignées évolutives et ont adopté de multiples stratégies pour devenir ce qu’ils sont. Prenons la longévité. Un exemple canonique est l’actuel tenant du titre, un pin Bristlecone (Pinus longaeva) vieux de 5 068 ans qui se dresse quelque part dans les White Mountains de Californie. Il avait presque 500 ans lorsque furent bâties les premières pyramides d’Égypte. Les botanistes supposent que les pins Bristlecone doivent essentiellement leur longévité à leur emplacement : ils échappent aux incendies qui se propagent à plus basse altitude et aux nuisibles qui ne supportent pas le rude climat des zones subalpines. La recette de la longévité des séquoias géants, qui poussent un peu plus bas que les pins Bristlecone, est tout autre. Ces monstres, dont le tronc peut atteindre 9 mètres de diamètre, bravent le feu et les maladies grâce à leur écorce épaisse et résistante et aux nombreux composés chimiques défensifs qu’ils renferment. Quelque 650 kilomètres à l’est, un arbre frêle et filiforme, qui fait encore mieux que les pins Bristlecone et les ­séquoias en matière de longévité, déploie une autre stratégie encore. Le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides), dont on peut encercler le tronc avec ses bras et qui dépasse rarement 15 mètres de haut, excelle dans l’art de générer de nouvelles pousses à partir de sa base. Cela donne des bouquets géants d’« arbres » qui sont en réalité un seul individu génétique relié par le sous-sol. On trouve dans l’Utah une colonie de peupliers faux-trembles dont l’âge est estimé à 80 000 ans. À l’époque, l’homme de Neandertal était encore de ce monde. Si l’on ajoute les clones au tableau, les arbres paraissent vite moins exceptionnels. Voici le houx de Tasmanie (Lomatia tasmanica), un arbrisseau aux feuilles vertes et brillantes originaire de Tasmanie (techniquement, les arbustes ne sont pas des arbres, car ils n’ont pas de tronc central). Il n’existe qu’une seule population de houx de Tasmanie dans le monde. Les spécialistes pensent qu’elle est entièrement clonale : bien que la plante produise parfois des fleurs, on n’a jamais observé son fruit. Une data­tion au carbone 14 récente indique qu’elle a au moins 43 000 ans. Il exist
e aussi un anneau broussailleux de créosotiers dans le désert Mojave, en Californie, baptisé King Clone. Âge estimé : 11 700 ans. Autrement dit, la longévité ne suffit pas à caractériser « l’arbritude des arbres », selon l’expression du forestier Ronald Lanner.  

Le bois pour définir l'arbre ?

Définir un arbre n’est pas chose aisée, admet volontiers Andrew Groover, généticien au centre de recherche du Service fédéral des forêts de Davis, en Californie. « Allez faire un tour dans votre pépinière préférée, et vous verrez que les plantes sont classées selon leur apparence et leur fonction ; un groupe est appelé “arbres”. Ce classement est intuitif et commode, mais artificiel », écrit-il dans un article paru en 2005 dans la revue Trends in Plant Science et intitulé « Quels gènes font d’un arbre un arbre ? ». Groover prend le cas du bois (tronc et branches), qui est sans aucun doute un élément caractéristique des arbres. Les « vrais » arbres (nous reviendrons plus loin sur cet adjectif) produisent du bois dans le cadre de ce que les botanistes appellent la croissance secondaire, qui permet la croissance en épaisseur. Cette croissance secondaire est assurée par le cambium vasculaire, un anneau de cellules spécialisées qui entoure la tige. Ces cellules se divisent dans deux directions : vers l’extérieur de l’arbre, produisant l’écorce, et vers l’intérieur, produisant le bois. Année après année, ce bois se dépose dans de nouveaux cercles de croissance, enrichis de cellulose et d’un polymère long et rigide, la lignine. Après cette phase de rigidification cellulaire, les cellules du bois sont pour la plupart ­détruites et démantelées, jusqu’à ce qu’il ne reste plus que leurs parois rigides. Chez les plantes actuelles, la croissance secondaire procède probablement d’une origine évolutionnaire unique. Le cercle aujourd’hui très restreint des mousses et des prêles avait développé sa propre version il y a environ trois cents millions d’années, ce qui a permis à Lepi­dodendron, genre aujourd’hui disparu, d’atteindre une hauteur de 30 mètres. Mais la croissance secondaire ne fait pas forcément d’une plante un arbre. Malgré son origine unique, la lignification apparaît ici et là dans l’ensemble du règne végétal. Certaines familles de plantes ont perdu la faculté de produire du bois ; inversement, la lignification est réapparue dans des ­lignées d’où elle avait disparu. Elle semble évoluer assez rapidement une fois qu’une plante a colonisé des îles. Hawaii abrite ainsi des violettes à tiges ­ligneuses, et on trouve dans les îles Canaries des pissenlits ­arborescents.  

Les éléments d'explication de la biologie moléculaire

Le concept même de bois est à géométrie variable. Songeons aux tiges rigides de la sauge ou de la lavande. Ce n’est donc pas une affaire de tout ou rien, mais de degré. « Les plantes non ligneuses et les grands arbres peuvent être considérés comme les deux extrémités d’un continuum, et le degré de lignification d’une plante est influencé par les conditions de son environnement, écrivent Groover et un collègue dans un article paru en 2010 dans la revue New Phytologist. On peut même dire que les termes “herbacé” ou “ligneux”, malgré leur utilité pratique, ne rendent pas justice à l’immense ­variété anatomique et aux degrés de lignosité observés chez les plantes que l’on classe dans l’une ou l’autre catégorie. » La biologie moléculaire fournit quelques éléments d’explication pour comprendre pourquoi la faculté de produire du bois s’est maintenue et est si souvent réapparue au cours de l’évolution des plantes. Les gènes intervenant dans la régulation de la croissance d’une pousse (la croissance en longueur, dite « primaire », qui caractérise à la fois les arbres et les non-arbres) interviennent aussi dans la croissance secondaire qui produit le bois. Cela donne à penser que ces gènes impliqués dans la croissance de la pousse ont été mis à contribution au moment où le bois est apparu dans l’évolution. Cela pourrait expliquer pourquoi la faculté de produire du bois se maintient chez les plantes non ligneuses et pourquoi il est relativement facile, du point de vue de l’évolution, de faire ­réapparaître cette propriété. Cela dit, on peut être un arbre sans avoir de bois. Témoins les monocotylédones, une vaste classe de plantes dépourvues de croissance secondaire. Y figurent des spécimens arborescents qui, sans être de « vrais » arbres, y ressemblent beaucoup. Le « tronc » du bananier est en réalité un stipe ou faux-tronc : un amas de pétioles ou de limbes de feuilles serrés et superposés. La vraie tige de la plante ne surgit qu’à l’approche de la floraison, se frayant un chemin à travers les feuilles. Pourtant, les bananiers peuvent mesurer plus de 3 mètres de haut. Les palmiers, une famille appartenant aux monocotylédones, grandissent grâce à la croissance de leur grosse tige initiale, surmontée d’un énorme bourgeon (notez que la tige du palmier ne gagne pas en épaisseur à mesure qu’elle croît). Il n’est pas étonnant dès lors qu’une analyse récente de génomes ne nous éclaire guère sur ce qui distingue les arbres des autres plantes. L’équipe de ­David Neale, généticien à l’université de Californie à Davis, a analysé les 41 génomes qui ont été séquencés (parmi lesquels celui de la vigne). Dans son étude publiée en 2017 dans la revue Annual Review of Plant Biology, elle observe que les arbres donnant des fruits comestibles possèdent souvent beaucoup plus de gènes affectés à la production et au transport des glucides que ceux qui donnent des fruits non ­comestibles. Mais on peut en dire autant de la vigne et des plants de tomate. Plusieurs arbres, parmi lesquels l’épicéa, le pommier et certaines variétés d’eucalyptus, possèdent une vaste panoplie de gènes qui leur permettent d’affronter diverses agressions environnementales, telles que la sécheresse ou le froid. Mais c’est aussi le cas de nombreuses plantes herbacées, comme l’épinard ou l’arabette des dames, une petite plante souvent utilisée à des fins de recherche et qui est on ne peut plus éloignée des arbres. À ce jour, on n’a identifié aucun gène, ensemble de gènes ou trait du ­génome qui caractérise en propre les arbres. La complexité ? Pas du tout : la duplication complète du génome (un indicateur de la complexité souvent employé) s’observe dans l’ensemble du règne végétal. La taille du génome ? Non plus : le plus grand génome de plante et le plus petit appartiennent à des espèces herbacées (respectivement à Paris japonica, une jolie plante à fleurs blanches, et à Genlisea tuberosa, une petite plante carnivore qui piège et digère des protozoaires). Neale m’explique que l’« arbritude » tient sans doute davantage à l’activation de certains gènes qu’à leur présence au sein du génome. « Les arbres possèdent en gros le même matériel génétique que les plantes herbacées. Ils sont de haute taille, ils sont ligneux, ils sont capables d’acheminer de l’eau depuis le sol jusqu’à leur cime. Mais il ne semble pas y avoir de trait biologique particulier qui distingue un arbre d’une plante herbacée ». Même s’il est difficile de définir ce qu’est un arbre, en être un présente des avantages indéniables : sa grande taille lui permet de mieux capter la lumière du soleil et de disperser son pollen et ses graines plus facilement que les végé­taux proches du sol. Si bien qu’on devrait peut-être considérer le mot « arbre » comme un verbe plutôt que comme un substantif et dire « arbrer » ou « arbrifier » pour exprimer une stratégie, une action telle que nager ou voler, même si elle se déroule sous nos yeux au ralenti. L’arbre arbrifie sans fin – jusqu’au jour où il est fauché par une hache, une maladie ou la foudre un soir de Thanksgiving.   — Cet article est paru dans le magazine de vulgarisation scientifique Knowable Magazine le 30 mars 2018. Il a été traduit par Arnaud Gancel.
LE LIVRE
LE LIVRE

The Long, Long Lives of Trees de Fiona Stafford, Yale University Press, 2016

SUR LE MÊME THÈME

Biologie Sélection naturelle accélérée dans nos villes
Biologie La mécanique cachée du vivant
Biologie Qui a exterminé le pigeon migrateur ?

Aussi dans
ce numéro de Books

Booksletter,
c'est gratuit !

Retrouvez gratuitement la Booksletter
chaque samedi matin dans votre boîte email.