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Chapitre 7 Conclusions générales et perspectives de recherche

Table des matières

La symbiose ectomycorhizienne (ECM) a permis de réduire le stress salin et sodique de semis d’épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss) et de pin gris (Pinus banksiana Lamb.). Les travaux présentés dans cette thèse ont ainsi répondu à l’objectif général visant l’amélioration, par l’inoculation de champignons ECM sélectionnés, des conditions de croissance et de survie de semis de conifères suite à leur transplantation dans un milieu salin et sodique. Les champignons ECM utilisés, en particulier Suillus tomentosus (Kauff.) Sing., Snell and Dick et Hebeloma crustuliniforme (Bull) Quel., ont amélioré la croissance et/ou la résistance des semis en conditions salines et sodiques en modifiant l’absorption, la distribution et l’utilisation de l’eau, du C et des minéraux. Bien qu’il soit prématuré d’affirmer que l’inoculation de semis en pépinière va améliorer leur croissance et leur survie en milieu salin et sodique in situ sur le long terme, il est néanmoins évident que le mycobiote influence la physiologie de son hôte en réponse à ce stress. L’inoculation en pépinière donne l’occasion de choisir et de contrôler le paramètre fongique. Pour que cela soit rentable, un champignon inoculé doit réduire le choc lié au stress visé et persister après plantation. La persistance réduira les pertes de ressources encourues par le semis pour la formation de nouvelles associations avec la (ou les) souche(s) éventuellement rencontrée(s) dans l’amendement du site à restaurer. Dans le contexte de cette thèse, la mesure du potentiel inoculant, effectuée dans l’expérience 1, a montré que les rejets sableux communs (RS) et les rejets consolidés (RC) ne contenaient pas de propagules actives de champignons ECM (chapitre 2). Ces résultats ont confirmé également que les matériaux utilisés pour l’amendement de ces terrains ne montrent qu’un faible apport potentiel de propagules viables pour la colonisation des racines des conifères sur les sols reconstitués. Ces sols reconstruits offrent donc un faible choix aux semis non inoculés parmi les champignons symbiotiques indigènes ; mais à l’opposé, un faible potentiel inoculant est synonyme de faible compétition pour les champignons introduits par inoculation de semis en pépinière. L’expérience 1 (Chapitre 2) confirme ainsi l’intérêt des travaux menés dans la présente thèse. La suite de ce chapitre décrit les conclusions principales tirées des thématiques abordées au cours de cette thèse : la sélection in vitro, l’inoculation et la croissance de semis en conditions non limitantes, la réponse physiologique au stress sodique de semis d’épinette blanche et de pin gris ainsi que l’influence de champignons ECM sélectionnés sur la réponse au stress de l’hôte.

La sélection de souches in vitro est une étape utile pour réduire l’éventail de souches intéressantes pour les expériences en symbiose avec une plante hôte. Toutefois, cette pratique suppose implicitement que la résistance au stress des souches ECM sélectionnées peut être transmise aux semis inoculés. Or, la validité de cette hypothèse est compromise car le comportement des mycobiotes en culture pure est sensiblement différent du comportement en symbiose. D’une part, la source de C n’est pas la même in vitro et in vivo (en symbiose) et, d’autre part, en termes d’association mutualiste, la logique veut que la somme des parties soit inférieure au tout. De plus, la sélection peut être sensiblement différente en fonction du paramètre physiologique regardé. Antérieurement aux travaux présentés dans cette thèse, les souches ECM H. crustuliniforme UAMH 5247 et Laccaria bicolor (Maire) Orton UAMH 8232 ont été sélectionnées sur la base de leur croissance in vitro face à différents types de stress salins et alcalins au cours d’une étude menée par Kernaghan et al. (2002). Dans l’expérience 2 (Chapitre 3), l’utilisation d’une batterie de paramètres physiologiques, et notamment biochimiques, a montré que la croissance seule n’était pas un indicateur fiable de résistance au stress sodique (i.e., H. crustuliniforme). Pour effectuer une sélection plus juste, il faut considérer la stratégie d’adaptation de l’organisme plutôt que la seule résultante de croissance. À cette fin, un ensemble de paramètres physiologiques doit être évalué. En plus de la croissance, nous recommandons d’évaluer au moins l’hydratation ainsi que de mesurer l’accumulation du Na+, du Cl- et de solutés compatibles comme variables explicatives pour prédire la stratégie de résistance du mycobiote en réponse à un excès de NaCl. Cette stratégie ne peut être bien sûr validée que par l’étude du comportement en symbiose. De plus, au vu des présents résultats, l’évaluation de la stratégie de résistance des organismes doit se baser sur un gradient d’intensité de stress (plutôt que deux niveaux seulement), voire si possible suivre le concept de stress suggéré par Lichtenthaler (1996) : quand le seuil de résistance est dépassé, un stress intense de courte durée peut induire les mêmes dommages qu’un stress peu intense appliqué sur le long terme. Gardons à l’esprit que ces suggestions sur la sélection in vitro s’appliquent également à la sélection d’une combinaison symbiotique.

L’expérience 2 (Chapitre 3), en plus d’avoir permis d’évaluer des paramètres importants pour la sélection in vitro, a permis de comparer des champignons de différentes origines. Hebeloma crustuliniforme UAMH 5247 et Lbicolor UAMH 8232 ont été sélectionnés parmi à des champignons communs à la forêt boréale mais probablement peu adaptés aux stress salin et sodique. Pour valider cette sélection, la réponse de ces champignons a été comparée aux rares espèces fongiques piégées sur le terrain (i.e., Phialocephala sp. Hymenoscyphus sp. et Suillus tomentosus) puisqu’elles sont possiblement résistantes aux stress rencontrés sur les sols reconstruits à partir de rejets sableux salins. Ces espèces, isolées d’un terrain salin et relativement sodique reconstruit par la compagnie Syncrude Canada Ltd en Alberta, ont toutes montré des indices d’une forte résistance à l’excès de NaCl. Ces trois genres regroupent des espèces pionnières et, de ce fait, ces dernières disposent de mécanismes d’adaptation certainement très efficaces. Pour ne citer que cela, la mélanine, visiblement accumulée dans les tissus de l’espèce du genre Phialocephala, est un composé conférant une grande résistance aux stress biotiques et abiotiques (Gadd 1993) (Annexe II). Mentionnons également que l’espèce de Sebacina identifiée dans l’expérience 1 (Chapitre 2) est une autre espèce remarquable pour la tolérance au sel. Ce champignon s’est développée dans des matériaux de mort-terrains salins pour coloniser des racines fines de pin gris.

Dans l’expérience 2 (Chapitre 3), les isolats d’Hymenoscyphus sp. et de Phialocephala sp. ont montré la plus forte résistance à l’excès de NaCl relativement aux trois autres champignons basidiomycètes : L. bicolor, H. crustuliniforme et S. tomentosus. Toutefois, les genres Hymenoscyphus et Phialocephala ont une relation symbiotique encore incertaine avec les conifères et le mutualisme de ces associations reste encore à être confirmé (Jumpponen & Trappe 1998, Jumpponen 1999, Vrålstad et al. 2000, Vrålstad et al. 2002) avant de les intégrer dans des programmes de production de semis en pépinière.

La méthode d’inoculation, le substrat de croissance et l’alimentation hydrique et minérale (Miller et al. 1989, Nylund & Wallander 1989, Colpaert & Verstuyft 1999) sont autant de paramètres à considérer pour accroître la réussite d’une inoculation (mise en place et persistance du champignon sélectionné) ainsi que la croissance des semis mycorhizés en conditions facilitant l’entretien de la symbiose. Dans l’expérience 3 (Chapitre 4), la souche de L. bicolor a été inoculée en conditions de pépinière sur des semis de pin gris. Le champignon a favorisé la photosynthèse de son hôte probablement par un effet puits. L’augmentation de la photosynthèse pouvait être également combinée à la modification par le mycobiote des signaux (e.g., ABA) des racines vers la partie aérienne. Néanmoins, plutôt que d’augmenter la croissance des semis, le gain de C (et plus) a possiblement été investi dans la croissance fongique. À l’inverse, dans les expériences 4 (Chapitre 5) et 5 (expérience A, Chapitre 6), les conditions de croissance et d’alimentation minérale et hydrique ont augmenté la croissance des semis d’épinette blanche et de pin gris inoculés avec la souche de L. bicolor.

Dans les conditions de l’expérience 3 (Chapitre 4), la souche L. bicolor UAMH 8232 a montré une grande facilité d’inoculation. L’inoculum liquide a été mélangé au substrat et le mycélium, pour demeurer viable pendant le temps de germination des plantules (≈ 12 jours), a vraisemblablement exploité le substrat tourbeux de façon saprophytique. Ayant subsisté et ensuite développé une colonisation racinaire élevée, cette souche a ainsi montré une forte capacité de compétition face aux espèces fongiques colonisant les semis non inoculés. Ces espèces colonisatrices sont ecto- ou ectendomycorhiziennes, e.g., Thelephora americana Lloyd, Amphinema byssoides (Persoon:Fries) J. Eriksson. et Wilcoxina spp., et se retrouvent en abondance dans les pépinières en Alberta (Kernaghan et al. 2003). Inversement, dans les expériences 4 (Chapitre 5) et 5 (expérience A, Chapitre 6), les semis témoins n’ont montré que peu de contamination par des champignons de pépinière et donc la pression de compétition était certainement moins élevée dans les serres du Centre de foresterie des Laurentides (CFL, Québec, Canada). De plus, les graines des semis des expériences 4 (Chapitre 5) et 5 (expérience A, Chapitre 6) ont pré-germés avec une alimentation minérale minimale avant l’inoculation. Les plantules de six semaines disposaient de racines fines développées encore vierges de toute colonisation ECM lorsqu’elles ont été mises en contact avec l’inoculum. Ainsi, dans ces conditions l’hôte était probablement un puits plus fort par rapport au mycobiote. Ce dernier n’a pas subi de contraintes nutritionnelles préalables comme le mycelium de l’expérience 3, et a donc permis un gain de croissance chez son hôte. Cette hypothèse reste à vérifier, mais il est possible que le symbiote le moins limité devienne source et l’autre puits, et donc que le protocole d’inoculation influence l’effet de l’inoculation sur la croissance de l’hôte. Cette hypothèse se base sur des résultats obtenus par Miller et al. 1989 et Colpaert et al. 1992.

Les isolats de S. tomentosus et de H. crustuliniforme n’ont été testés que dans les conditions de production des expériences 4 (Chapitre 5) et 5 (expérience A, Chapitre 6). Le premier a amélioré la croissance des semis d’épinette blanche et de pin gris de façon comparable à L. bicolor. Par contre, H. crustuliniforme sans augmenter ni réduire la croissance de son hôte a pu développer un mycélium abondant. Ce développement a donc possiblement créé un puits important pour les ressources sans pour autant que cette combinaison symbiotique n’ait montré une capacité d’exploitation de son environnement réduite par rapport aux plantes témoins. Finalement, même si la croissance de l’hôte n’était pas augmentée, les résultats obtenus en conditions non limitantes indiquent une augmentation de l’exploitation des ressources disponibles par l’association plante-champignon prise dans son ensemble par comparaison aux plantes non inoculées.

Les semis de l’expérience 3 âgés de 1 an ont été transplantés dans un substrat minéral dont la salinité et la sodicité ont été progressivement augmentées (Chapitre 4). Ce traitement a permis de rendre compte de la réponse physiologique des semis exposés à un gradient de stress sodique. À cette fin, l’utilisation d’un substrat minéral avec un pouvoir tampon limité - par rapport à de la tourbe pure par exemple - était essentiel pour obtenir une solution sodique dans le substrat représentative des traitements. Par souci d’amélioration, dans les expériences 4 (Chapitre 5) et 5 (expérience A, Chapitre 6), le substrat minéral était amendé d’approximativement 3 % de tourbe pour favoriser le développement du réseau mycélien extra-racinaire. Cette addition de matière organique n’était pas suffisante pour modifier la réponse du substrat à l’ajout de NaCl. Ainsi, les résultats des expériences 3 (Chapitre 4) et 4 (Chapitre 5) montrent que tous les traitements de NaCl ont permis, tel que recherché, une augmentation significative de la EC1:5 et du SAR1:5 du substrat de croissance. L’utilisation de substrats avec un pouvoir tampon limité devrait être recommandé dans les expériences en milieu contrôlé portant sur les stress physiologiques liés à l’excès de sels.

La réponse physiologique des espèces étudiées peut être expliquée en comparant nos résultats à ceux de la littérature (Figure 7.1). En accord avec les résultats obtenus par Renault et al. (1999), Franklin et al. (2002a,b), Mushin & Zwiazek (2002), Apostol et al. (2004) et Franklin & Zwiazek (2004), les semis d’épinette blanche et de pin gris ont subi une réduction de la croissance et une augmentation significative du Na+ et du Cl- (deux fois plus de Cl-) dans leurs tissus avec la hausse des concentrations en NaCl dans le substrat. La tension osmotique due aux sels se trouvant à l’extérieur des tissus provoque en premier lieu une perte de turgescence qui réduit l’ouverture stomatique (Munns 1993, 2005). Au-delà de la turgescence, le contrôle des stomates est ensuite assuré par des hormones telles que l’acide abcsissique (ABA) en réponse au niveau de stress (Hetherington & Quatrano 1991, Hartung & Jeschke 1999, Itai 1999, Xiong et al. 2002). Cette réaction réduit la capacité photosynthétique sans perturbation photochimique tel qu’observé avec un stress sodique de faible intensité, i.e., 50 mM NaCl (Chapitre 4 et Chapitre 5). À ce niveau de stress, les ions ne sont pas accumulés à des niveaux toxiques dans les tissus de la partie aérienne et leur influence est essentiellement physico-chimique par la modification de l’équilibre osmotique (Munns 1993, 2002, 2005). De façon à ajuster le potentiel osmotique, les ions en excès sont éventuellement absorbés et employés comme osmolytes dans les tissus. Pour éviter des concentrations toxiques dans le cytoplasme, les semis d’épinette blanche et de pin gris ont probablement séquestré dans les vacuoles le Na+ et le Cl- absorbés. Bien que très probable, la compartimentation dans les vacuoles reste à être confirmée car il est aussi possible que le Na+ et le Cl- soient contenus dans l’apoplaste et les parois cellulaires. Pour contenir les ions dans les vacuoles ou dans l’apoplaste, des solutés compatibles sont accumulés dans le cytoplasme. Ce qui peut contribuer à la réduction de croissance car l’augmentation des sucres dans les parties aériennes peut réduire la force des puits et ainsi contribuer indirectement à la réduction de la fixation de C (Munns 1993).

En plus de la compartimentation, le contrôle de la distribution des ions en excès dans la plante est déterminant pour la survie au long terme. Celui-ci est déterminé notamment par la modification de la composition des membranes (e.g., membranes plasmiques et tonoplaste) ainsi que par des barrières physiques tels que la bande de Caspari. Cette dernière donne un contrôle supplémentaire pour limiter le passage des ions en excès dans le xylème. Il est possible également que les ions en excès absorbés par les racines soient redirigés vers le milieu extérieur par un transport actif (activation de pompe Na+). Avec une certaine combinaison de ces mécanismes les plantes peuvent contenir les ions en excès au niveau des racines et ainsi réduire l’accumulation de Na+ et de Cl- dans les parties aériennes en croissance. Ce résultat fut observé dans l’expérience 4 (Chapitre 5) sur l’épinette blanche. Cette espèce a montré un ratio cime/racine de la concentration en Na+ inférieur à 1 pour tous les traitements de NaCl utilisés. À ce sujet, il s’agit de se rappeler que les racines montrent une résilience plus élevée en terme de croissance que les parties aériennes face au stress hydrique ou salin (Hsiao & Xu 2000, Munns 2002). Or souvent la partie aérienne accumule plus de solutés compatibles que les racines et Munns (2002) suggère que des solutés inconnus sont probablement responsables de la résistance élevée des racines au stress salin. Les ions pénétrants le flux de transpiration peuvent également être compartimentés dans les parties aériennes les plus anciennes. Ce résultat est confirmé par l’expérience 3 (Chapitre 4) où le pin gris a accumulé plus de Na+ et de Cl- dans les parties aériennes les plus anciennes. Si les ions s’accumulent dans les parties aériennes en croissance, il est possible également qu’ils soient redirigés vers d’autres tissus par le phloème. Mais ce mécanisme semble très limité puisque les sels accumulés dans les parties aériennes restent longtemps après que le stress salin est disparu (Munns 2002). D’après les résultats de l’expérience 4 (Chapitre 5), les semis d’épinette blanche ont accumulé moins de Na+ dans leurs tissus et leurs parties aériennes ont accumulé moins de Na+ relativement aux parties racinaires avec la hausse de la concentration en NaCl dans le substrat. Ainsi, l’épinette blanche a montré un contrôle des ions Na+ absorbés plus efficace que le pin gris.

Relativement à l’extrême de sodicité évalué (> 100 mM de NaCl), les semis de pin gris ont montré une moindre résistance au NaCl relativement aux semis d’épinette blanche. L’exposition des semis de pins gris jusqu’à une concentration extrême de 500 à 600 mM de Na+, équivalente à celle de l’eau de mer, a permis de détecter un seuil de « toxicité » pour cette espèce : au-delà de ce seuil, les capacités d’adaptation sont dépassées (e.g., vacuolisation, détoxication, protection des structures et des fonctions métaboliques) et les effets des stress hyperosmotique et hyperionique agissent de façon synergique (Figure 7.1). Lorsque le Na+ devient l’osmolyte dominant, l’accumulation dans les parties aériennes dépasse celle des racines pour compenser la tension osmotique. Dans le même ordre d’idées, plus le stress osmotique augmente (salinité), plus les parties en croissance accumulent du Na+ et du Cl- (relativement aux parties plus anciennes) et s’exposent aux effets spécifiques de ces ions (sodicité) (Figure 7.1). Ce seuil n’a pas été détecté chez les semis d’épinette blanche qui ont montré une résistance supérieure à 200 mM de NaCl puisqu’ils n’ont montré aucune perturbation photochimique.

Le résultat essentiel de cette étude est que la réponse physiologique au stress sodique des semis d’épinette blanche et de pin gris a été modifiée par l’influence des champignons ECM inoculés. La croissance des semis n’a pas été un facteur de résistance puisque les semis de pin gris inoculés par L. bicolor UAMH 8232 et l’isolat de S. tomentosus ont montré la plus faible résistance à 200 mM NaCl. L’influence principale du mycobiote inoculé est vraisemblablement d’ordre chimique, directe, en modifiant l’équilibre phyto-hormonale (Nylund & Wallander 1989) ou indirecte par la modification des ressources disponibles à la croissance de l’hôte. La modification des osmolytes de façon quantitative et qualitative dans les tissus du mycobiote (chapitre 3) et de l’hôte (chapitre 5) ainsi que leur coordination entre les deux partenaires sont probablement les principaux facteurs d’amélioration de la résistance des semis.

Les souches en culture pure tout comme les semis ont accumulé des osmolytes en réponse à l’augmentation des concentrations de NaCl. La proline, le glucose et le mannitol sont des osmolytes organiques communs aux deux organismes. La proline et le glucose sont accumulés à des niveaux similaires dans les tissus des deux organismes suite à l’exposition à une gamme de concentrations allant de 0 à 200 mM de NaCl. Par contre, l’accumulation de mannitol est beaucoup plus spécifique. La concentration de ce composé est pratiquement doublée dans les tissus des champignons ECM exposés à des concentrations croissantes de NaCl, notamment H. crustuliniforme, par comparaison avec les tissus des plantes hôtes. À l’inverse, le mannitol n’est pas accumulé dans les tissus de la souche de L. bicolor, ce qui est une des causes probables de la sensibilité plus élevée de cette souche au stress hydrique (Coleman et al. 1989) et par conséquent au stress sodique. Les autres sucres mesurés étaient spécifiques aux plantes ou aux champignons. Le tréhalose a été spécifiquement accumulé chez les champignons. Inversement, le saccharose, le fructose, le pinitol, le glycérol et le stachyose ont été spécifiquement accumulés dans les tissus des plantes hôtes. Ces dernières ont montré une plus grande diversité de solutés compatibles accumulés par rapport à leur partenaire fongique en réponse à l’excès de NaCl. Le champignon, plus tolérant à l’absorption du NaCl, est donc moins sensible à ce stress alors que la plante hôte plus sensible accumule une plus grande diversité et quantité d’osmolytes dans ses tissus pour une plus grande résistance à l’absorption des ions en excès. En effet, les champignons continuent de croître même à des niveaux de Na supérieurs à 2,5 % DM dans leurs tissus (à 300 mM de NaCl) (Chapitre 3). Par contre, les plantes hôtes semblent disposer d’une moindre tolérance à l’absorption de Na+ puisque, par exemple, à une concentration de 2,0-2,5 % DM dans les tissus des parties aériennes, les semis de pin gris se déshydratent (soit à des concentrations en NaCl supérieures à 200 mM) (Chapitre 5).

D’après les résultats obtenus sur des cultures pures, L. bicolor UAMH 8232 était la souche la moins résistante à l’excès de NaCl dans le substrat de croissance. Cette espèce a déjà montré son intolérance à la sécheresse (Coleman et al. 1989). Pour maintenir l’hydratation de son mycelium, L. bicolor a accumulé du Na+ tout en présentant une forte réduction de croissance (Chapitre 3). La réponse au stress de cette souche est ainsi probablement entrée en conflit d’intérêt (Egger & Hibbett 2004) avec les besoins des semis de pin gris colonisés et exposés à des concentrations de NaCl dépassant le seuil de « toxicité » détecté (Chapitre 4 et Chapitre 5). Néanmoins, aux mêmes concentrations de NaCl (200 mM), L. bicolor n’a pas réduit la résistance des semis d’épinette blanche (Chapitre 5). Compte tenu de ce résultat, cette souche pourrait être éventuellement considérée pour l’inoculation en pépinière de semis d’épinette blanche destinés à la végétalisation de terrains salins et sodiques.

Les deux autres souches ECM étudiées montrent des avantages plus remarquables et sont les deux champignons les plus intéressants pour l’inoculation de semis utilisés pour la végétalisation de terrains salins et sodiques. La souche de H. crustuliniforme a montré la plus grande tolérance à l’absorption des ions Na+ et Cl-. Pour contrebalancer cette absorption, ce champignon a accumulé la plus grande diversité et quantité d’osmolytes organiques dans ses tissus, ceci tout en conservant une croissance peu élevée mais peu variable ainsi qu’une hydratation élevée même à 300 mM NaCl. Le maintien de l’hydratation de ses tissus pourrait être le « moteur » guidant l’adaptation de cette souche. C’est un avantage potentiel pour les semis inoculés avec ce champignon. Le pin gris inoculé avec H. crustuliniforme a montré la meilleure résistance au stress sodique à une concentration de 200 mM bien que ces semis n’aient pas bénéficié d’une croissance plus importante. Hebeloma crustuliniforme est possiblement un puits important pour les ressources absorbées par la symbiose mais cela peut éventuellement favoriser la rétention dans ses tissus des ions en excès. Ceci limiterait l’accumulation de Na+ (et éventuellement de Cl-) dans les tissus de l’hôte tout en favorisant son alimentation hydrique pour augmenter sa résistance aux ions en excès dans le substrat. De plus, après un traitement de NaCl, Mushin & Zwiazek (2002) ont rapporté que H. crustuliniforme UAMH 4257 a augmenté la conductivité hydraulique et réduit l’accumulation de Na+ dans les tissus de semis d’épinette blanche inoculés.

L’isolat de S. tomentosus s’est révélé être également une espèce intéressante en présentant une résistance (in vitro) jusqu’à 300 mM NaCl tout en permettant une croissance mycéliale supérieure aux deux autres champignons, H. crustuliniforme UAMH 5247 et L. bicolor UAMH 8232. De plus, son inoculation a augmenté la croissance de semis d’épinette blanche et de pin gris. Nombre d’autres raisons mettent en évidence son intérêt pour l’inoculation de masse en pépinière dans les programmes de végétalisation de terrains affectés par un excès de sels : (i) ce champignon ECM peut être facilement cultivé in vitro et sa croissance rapide lui donne un avantage pour la production de grandes quantités d’inoculum (solide, de préférence), (ii) il colonise naturellement le pin gris dans les pépinières de l’Alberta (Danielson 1991) et semble donc compétitif face aux autres espèces ECM que l’on retrouve dans les pépinières, e.g., Thelephora americana Lloyd, Wilcoxina spp. (Kernaghan et al. 2003), (iii) on le retrouve naturellement sur les terrains perturbés dont les sols issus des rejets de l’industrie des sables bitumineux en Alberta (Danielson & Visser 1989), (iv) des espèces de ce genre ont déjà été inoculées pour améliorer la reforestation de terrains difficiles (Dahlberg & Finlay 1999) et (v) les espèces de ce genre ont déjà montré un certain potentiel de résistance à divers stress abiotiques (e.g., Dixon et al. 1993, van Tichelen et al. 2001).

Pour finir, la présente étude physiologique est innovante par le spectre de conditions salines et sodiques explorées, par le nombre d’espèces hôtes et fongiques combinées, par le nombre d’indicateurs de stress (ou d’adaptation) utilisés et par l’évaluation de la distribution des osmolytes dans les diverses parties de la plante.

Les expériences présentées se sont appuyées essentiellement sur la réponse de l’hôte en symbiose exposé à un stress sodique. À l’échelle de la plante entière, il reste à définir le comportement physiologique du mycobiote en symbiose (e.g., croissance, accumulation de Na+ et autres osmolytes) relativement à son hôte. Par la suite, dans la mesure du possible, il serait intéressant de décrire des paramètres des relations hydriques dans le détail. Notamment, évaluer la conductivité hydraulique, l’intégrité et la perméabilité membranaire au niveau des racines et des hyphes et décrire le potentiel osmotique (et de turgescence) depuis les hyphes jusqu’à la cime de l’hôte, et ce, pour des semis exposés à un gradient de stress. Ceci permettrait de conclure sur la stratégie d’ajustement osmotique la plus efficace et caractériserait plus précisément l’équilibre ressource/énergie entretenu par chacune des symbioses exposées à un stress salin.

Avec une visée d’application immédiate, il est nécessaire de réaliser une expérience in situ avec les trois souches et les deux espèces hôtes sur des terrains aux combinaisons de stress différentes (e.g., exposition radiation × sécheresse × salinité / sodicité × alcalinité). Ainsi, en serre, il serait bénéfique de caractériser la tolérance des combinaisons symbiotiques testées à la sécheresse, à l’alcalinité et à d’autres sels de Na. De cette façon, une combinaison donnée pourrait être recommandée en fonction des stress caractéristiques des sites à végétaliser. En poursuivant dans ce sens, il serait intéressant d’évaluer l’augmentation de la résistance de souches sélectionnées à des stress variés, en particulier la sécheresse et la toxicité de composés qui se trouvent dans les rejets sableux. Pour aller plus loin, un consortium de champignons adaptés à tout type de conditions salines et sodiques pourrait être mis au point. L’étude in situ du comportement physiologique au long terme est seule capable de valider ces résultats.

L’objectif prioritaire des pépiniéristes pour la production de semis de qualité est leur survie post-plantation (Duryea 1984). Dans cet axe, la maximisation de la croissance des semis est nécessaire de manière à leur fournir un maximum de ressources pour favoriser leur implantation sur un site à reboiser (Duryea 1984, Ritchie 1984, Imo & Timmer 2001, 2002). L’amélioration des mécanismes de résistance est un autre objectif essentiel, notamment pour la reforestation des sites les plus difficiles. L’endurcissement au froid peut-être utilisé dans les pépinières septentrionales (Ritchie 1984, Roberts & Zwiazek 1999) et il est possible également d’améliorer les capacités d’ajustement osmotique par un endurcissement à la sécheresse (Zwiazek & Blake 1989, van den Driessche 1991) ou encore de « charger » l’organisme en nutriments (« nutrient loading ») pour réduire l’effet de la compétition in situ par exemple (Quoreschi & Timmer 1998, Imo & Timmer 2001, 2002, Salifu & Timmer 2003). L’endurcissement, en particulier à la sécheresse, serait un moyen complémentaire pour améliorer l’adaptation des semis destinés à la végétalisation de sols reconstitués à partir de rejets salins. Combiné aux effets bénéfiques d’un champignon ECM tel que l’isolat de S. tomentosus, il est probable que la résistance des semis soit augmentée tout comme leur croissance lors de la transplantation sur un terrain salin et/ou sodique.

Bien que l’amélioration des pratiques de restauration soit concentrée sur les aspects culturaux en pépinière et sur l’itinéraire technique pour la réhabilitation d’un substrat de croissance (en particulier l’amendement), il existe d’autres perspectives de recherche. Par exemple, au niveau du procédé d’extraction du pétrole des sables bitumineux à l’origine des stress dominants rencontrés sur les rejets sableux. Les eaux issues des sables bitumineux étant dominées par le Na+ et le Cl-, plutôt que de favoriser le Na+ par l’ajout excessif de NaOH, il est possible d’ajouter du KOH dans une certaine mesure. Rajouté en compensation d’une certaine quantité de Na+, le K+ permettrait une dispersion toujours satisfaisante pour l’extraction du pétrole sans augmenter la quantité total d’électrolytes apportée. Il est probable que le K+ ait une influence positive sur la réponse au stress sodique de semis ectomycorhizés puisque cet élément intervient dans l’adaptation des organismes à l’excès de Na+. Parmi d’autres fonctions, le K+ est un osmorégulateur efficace (Marcum & Murdoch 1992, Hasegawa et al. 2000). Au final, cette adaptation des procédés industriels favoriserait potentiellement la survie des semis sur des rejets sableux. Ces derniers seraient toujours salins mais avec un équilibre cationique où le K+ serait plus disponible aux plantes pour réduire l’absorption et les effets toxiques du Na+. Il est probable que ce type de modification des techniques d’extraction ait des coûts élevés et il est nécessaire comme pour toute amélioration des moyens de végétalisation d’évaluer le rapport investissement/qualité.

Pour finir, au-delà de l’amélioration de la tolérance végétale (e.g., par l’inoculation de champignons symbiotiques), ou des techniques de reconstruction des sols (e.g., amendement), les terrains perturbés montrant des stress intenses nécessitent également un processus de végétalisation plus raffiné. En ce sens, l’écologie des conifères, tels que l’épinette blanche et le pin gris, veut qu’ils soient des espèces dominantes à maturité de l’écosystème boréal. Ce sont des espèces à croissance lente dont la survie in vivo est favorisée par la présence d’espèces pionnières à croissance rapide tels que les espèces des genres Populus et Betula. Bien entendu, le retour vers l’écosystème prévalant sera ralenti et son coût de réhabilitation augmenté par un processus de végétalisation par étape. Néanmoins, l’inoculation seule ne peut permettre d’augmenter de façon significative la survie de semis de conifères sur des terrains exposés, salins et/ou sodiques, et soumis à des périodes de gel et de sécheresse intenses. C’est pourquoi, l’utilisation de plantes pionnières, hyperaccumulatrices (e.g., pour les résidus d’hydrocarbures et pour les métaux lourds) et à croissance rapide associées à des conifères serait une solution envisageable pour favoriser la reprise de l’écosystème boréale sur les terrains perturbés les plus difficiles. Par exemple, du peuplier et des éricacées pourraient être agencés de façon comparable à un système agroforestier pour stabiliser les sols nouvellement reconstruits et modérer les extrêmes environnementaux limitant la survie et la croissance des conifères. De plus, ces espèces pionnières sont associées à des champignons également symbiotiques des conifères. De ce fait, leur implantation pourrait permettre d’augmenter le potentiel inoculant des terrains et subséquemment favoriser la colonisation des racines de semis de pépinière par des champignons indigènes suite à leur plantation. Pour améliorer les techniques de végétalisation, il est nécessaire de concevoir un développement intégré de toutes les étapes du processus de restauration des écosystèmes.

© Gregory Bois, 2005