Un trésor végétal inestimable pour la recherche

L’herbier que le frère Marie-Victorin a amorcé en 1920 compte aujourd’hui 750 000 spécimens de plantes et de mousses de l’Amérique du Nord et du Sud, des Caraïbes, de l’Europe, de l’Afrique, de l’Asie, de l’Océanie et de l’Australie.
Photo: Jacques Nadeau Le Devoir L’herbier que le frère Marie-Victorin a amorcé en 1920 compte aujourd’hui 750 000 spécimens de plantes et de mousses de l’Amérique du Nord et du Sud, des Caraïbes, de l’Europe, de l’Afrique, de l’Asie, de l’Océanie et de l’Australie.

L’herbier que le frère Marie-Victorin a amorcé en 1920 compte aujourd’hui 750 000 spécimens de plantes et de mousses de l’Amérique du Nord et du Sud, des Caraïbes, de l’Europe, de l’Afrique, de l’Asie, de l’Océanie et de l’Australie, dont 150 000 ont été intégrés par Marie-Victorin lui-même et ses proches collaborateurs. Il est aujourd’hui le troisième herbier en importance au Canada, auquel les chercheurs en botanique, en écologie et en environnement du monde entier se réfèrent dans leurs travaux.

Cette collection est entreposée depuis 2013 dans deux salles du Centre sur la biodiversité de l’Université de Montréal, qui jouxte le Jardin botanique, où règnent une température de 16 °C et une humidité de 35 %, des conditions qui compromettent le cycle de vie d’un petit coléoptère ailé qui se délecte des plantes d’herbier, précise Geoffrey Hall, coordonnateur de collections au Centre sur la biodiversité.

L’herbier est une richesse extraordinaire pour les chercheurs qui veulent savoir, par exemple, si une espèce de plante qui semble être apparue récemment dans une région y était présente il y a cent ans. Ou, inversement, si une plante comme la sarracénie pourpre, qui est aujourd’hui introuvable sur l’île de Montréal, prospérait dans les tourbières de Montréal il y a cent ans.

« Avec les changements climatiques, on s’attend aussi à ce que les fleurs de certaines espèces fleurissent de plus en plus tôt au printemps et fructifient de plus en plus tard. Dans l’herbier, nous avons des preuves physiques observables du moment de l’année où telle espèce fleurissait il y a cent ans. Beaucoup de chercheurs utilisent des collections comme la nôtre pour déterminer si les changements climatiques ont affecté la période de floraison au cours des cent dernières années », souligne Étienne Léveillé-Bourret, conservateur de l’Herbier Marie-Victorin.

Ce dernier s’intéresse à la diversité végétale, et plus particulièrement à celle de la famille du papyrus, les cypéracées, qui comprend le plus grand genre botanique au Canada, le genre carex. « La famille des cypéracées est l’une des plus riches en espèces, et comme les fleurs sont minuscules, l’identification de ces différentes espèces est très difficile », explique M. Léveillé-Bourret qui, avec son étudiant, publiera prochainement la description d’une nouvelle espèce de carex.

« Il y a quelques années, alors qu’il séquençait le génome de toutes les espèces du genre carex présentes dans l’est de l’Amérique du Nord dans le but de trouver une méthode pour identifier les espèces, mon directeur de thèse s’est rendu compte qu’un des spécimens qu’il avait séquencés était génétiquement différent des autres de la même espèce. En regardant de plus près au microscope, on a remarqué qu’il était aussi différent morphologiquement et qu’il avait un habitat différent. C’est ce que mon étudiant est en train de clarifier », raconte le conservateur.

Photo: Jacques Nadeau Le Devoir L’herbier est une richesse extraordinaire pour les cher-cheurs qui veulent savoir, par exemple, si une espèce de plante qui semble être apparue récemment dans une région y était présente il y a cent ans.

Les deux chercheurs se sont également rendus au Vietnam, une autre région du monde où les carex abondent, pour réaliser une étude de phylogénétique moléculaire qui visait à déterminer les liens de parenté entre les espèces de carex de l’Amérique du Nord et celles de l’Asie du Sud-Est et à dresser « la généalogie de ces différentes espèces à partir de leur ADN ».

Ils ont ainsi découvert que les espèces qui poussent au Vietnam sont très proches parentes de celles qu’on trouve en Amérique et qu’elles seraient les ancêtres de toutes les espèces présentes ailleurs dans le monde.

Pour sa part, Geneviève Lajoie, chercheuse au Jardin botanique de Montréal et à l’Institut de recherche en biologie végétale (IRBV) de l’Université de Montréal, se sert de spécimens d’aster de la Nouvelle-Angleterre de l’Herbier Marie-Victorin qui ont été récoltés à différentes époques au cours des cent dernières années pour mesurer l’impact des changements climatiques et de l’urbanisation sur le microbiote des plantes, en les comparant à des spécimens prélevés aujourd’hui dans divers lieux allant du centre-ville de Montréal à Nominingue.

« Les recherches sur le microbiote végétal sont assez récentes parce qu’on ne disposait pas des outils technologiques [d’analyse de l’ADN microbien] qui nous permettent aujourd’hui d’identifier tous les microbes qui vivent en association avec les tissus végétaux », signale Mme Lajoie.

Une grande diversité de microbes amenés par le vent et la pluie vivent à la surface des feuilles. Certains d’entre eux entrent dans les tissus foliaires par les stomates, ces petites ouvertures par lesquelles la plante respire. Des bactéries du sol peuvent aussi être transloquées dans les feuilles.

De plus, quand elle est ouverte, la fleur accumule des bactéries qui lui viennent notamment des insectes qui la pollinisent, et quand le pollen fertilise l’ovule de la fleur, la graine qui se forme ensuite dans le fruit conserve ces bactéries qui se retrouveront dans les tissus de la nouvelle plante qui émergera de la graine l’année suivante.

De nombreuses bactéries vivent en symbiose avec la plante dans une relation réciproquement profitable. « Le microbiote des feuilles protège la plante en constituant une barrière physique, un biofilm, qui empêche la colonisation de pathogènes, et aussi par la sécrétion de composés antibiotiques qui tueront les bactéries nocives », explique Mme Lajoie.

D’autres bactéries encore sécrètent des hormones de croissance ou fixent l’azote et procurent ainsi une source supplémentaire de cet élément dont l’arbre a besoin pour croître.

Des découvertes

À ce jour, seulement 30 % de la collection est cataloguée. « C’est comme si on avait une bibliothèque, mais sans répertoire de ce qu’elle contient. Pour savoir si on a un spécimen de telle espèce provenant de tel endroit, il nous faut aller voir dans les armoires, où tout est classé par familles, genres, espèces et lieux de récolte. Chaque spécimen est identifié, mais seulement sur son support physique. Les chercheurs et le public n’ont donc pas accès aux données de la plupart des spécimens de notre collection », explique M. Léveillé-Bourret.

« Quand on va dans la collection, c’est un peu comme faire de la prospection dans la nature, on ne sait pas ce qu’on va trouver », dit M. Hall. C’est ainsi qu’on a découvert en 2019 un spécimen de Ficinia spiralis, un carex récolté sur les côtes de la Nouvelle-Zélande par le botaniste Daniel Carlsson Solander lors du premier voyage du capitaine Cook dans cette contrée de 1768 à 1771.

Le travail de catalogage, qui est assuré par des bénévoles, consiste à prendre une photo numérique de la plante et à saisir les informations sur cette plante (son nom, le lieu et la date de sa cueillette et le nom de la personne qui l’a cueillie) dans la base de données, lesquelles deviendront ainsi accessibles sur Internet.

Les grands défis de la recherche de Mme Lajoie sont la contamination et l’état de préservation des spécimens. Pour s’assurer que ce qui est mesuré correspond bien au microbiote végétal et ne résulte pas d’une contamination par le microbiote humain lors des manipulations de la plante, une doctorante prélève des échantillons d’une même plante, certains de façon stérile et d’autres avec ses mains, comme on l’a toujours fait. Elle détermine ensuite la composition microbienne de ces différents spécimens. Puis, dans un an, elle caractérisera à nouveau la composition du microbiote de ces spécimens afin de constater l’effet de l’entreposage et de la manipulation sur celui-ci.

Lors de notre passage dans les laboratoires de l’Herbier Marie-Victorin, l’étudiante Florence Lemay coupait les minuscules fruits séchés de la cicutaire de Victorin, une espèce découverte par Marie-Victorin qui est aujourd’hui désignée « espèce menacée au provincial, et protégée au fédéral ». « Le problème est que cette plante est très difficile à identifier. On essaie de protéger quelque chose que l’on a du mal à reconnaître ! » souligne M. Léveillé-Bourret. C’est pourquoi Mme Lemay examine l’intérieur du fruit dans l’espoir d’y trouver des caractères distinctifs.

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