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Comprendre pourquoi les feuilles changent de couleur durant l’automne

En automne, le changement de couleur des feuilles est un processus inhérent au rythme des saisons. Les scientifiques ont récemment tenté d’expliquer pourquoi un arbre dont les feuilles sont dépourvues de pigments rouges durant le printemps et l’été vire au rouge l’automne venu.

« La théorie la plus réaliste et la plus courante met en évidence le recyclage des nutriments contenus dans les feuilles » déclare Tom Noland, biochimiste à l’Institut de recherche forestière du ministère des Richesses naturelles de l’Ontario situé à Sault Ste. Marie. « Puisque ce ne sont pas tous les arbres qui virent au rouge, ceux qui changent de couleur recyclent probablement mieux leurs nutriments que les autres ».

Les recherches individuelles de Noland portent sur la pigmentation du feuillage des arbres; il mène des expériences sur tous les pigments présents dans les feuilles, notamment sur ceux qui produisent des teintes de jaune, d’orange, de rouge et de mauve durant l’automne. Il s’agit là d’un de ses champs de spécialisation, « car cela est souvent révélateur de l’état de santé des arbres ». Quand un arbre vit un stress, ses feuilles changent souvent de couleur de façon précoce et leurs teintes ont souvent plus d’intensité.

Les stress que vivent les arbres peuvent avoir des origines diverses : étés secs et froids, variation extrême des températures, présence d’insectes nuisibles ou maladies non décelées. Pour ce qui est des étés froids, Noland nous ramène quelques années en arrière alors que les feuilles des arbres étaient à la fois rouges et vertes : « La température descendait si bas la nuit que les érables changeaient de couleur même durant l’été. »

Les scientifiques sont davantage disposés à expliquer la façon dont les feuilles des arbres changent de couleur plutôt qu’à décrire les raisons de ce phénomène. En automne, les températures plus fraîches et les jours qui raccourcissent envoient un signal à l’arbre lui rappelant qu’il est temps de se débarrasser de ses feuilles. Une fois l’apogée des couleurs automnales atteint, les feuilles tombent.

Pour comprendre le processus à l’origine de ce changement de couleur des feuilles en automne, il suffit de visualiser une feuille et les différentes couches de couleurs qui la caractérisent. Ces couches désintègrent, révèlent et/ou mélangent les pigments qui la composent pour faire ressortir les couleurs automnales naturelles du feuillage de l’arbre.

La chlorophylle est la matière colorante verte des plantes et des arbres qui absorbe la lumière solaire et qui joue un rôle essentiel dans la photosynthèse; pour que l’arbre puisse produire le sucre nécessaire à sa demande d’énergie et à sa croissance. Mais l’arrivée de l’automne marquée par les jours qui raccourcissent et les températures plus fraîches ralentit la photosynthèse, avec pour conséquence, comme l’illustre Noland « que la chlorophylle disparaît du feuillage et que l’arbre recycle l’azote contenu dans ses feuilles ».

Le processus se poursuit en permettant aux caroténoïdes et aux xanthophylles qui constituent les pigments jaunes et oranges déjà présents sur les feuilles de s’exprimer.

Au fur et à mesure que la chlorophylle disparaît, les feuilles deviennent jaunes; révélant ainsi des pigments déjà existants sur la feuille mais camouflés sous des pigments verts (la chlorophylle) plus nombreux.

Les teintes de rouge et de mauve proviennent des anthocyanes qui, comme l’explique Noland, « sont des pigments rouges, mauves, violets ou bleus qu’on trouve aussi sur les feuilles ».

Les teintes d’orange combinent plusieurs pigments : le rouge des anthocyanes et le jaune des caroténoïdes et des xanthophylles.

Par conséquent, les oranges et les jaunes dorés, les mauves sombres et les rouges écarlates qu’on peut observer chaque automne apparaissent sur les feuilles au fur et à mesure que les pigments verts d’origine disparaissent (par destruction de la chlorophylle).

« La feuille qui vire au rouge ou à l’orange présente des pigments, des anthocyanes, qui jouent un rôle de filtre solaire; ils empêchent les intenses radiations de l’automne de détruire trop rapidement les pigments de la feuille, allouant ainsi à l’arbre davantage de temps pour extraire les substances nitrogènes et autres nutriments de la feuille pour les recycler dans la partie ligneuse de l’arbre en vue de la prochaine année », explique Noland.

Certaines espèces d’arbres changeront de couleurs avant ou après certaines autres. Les frênes et certaines espèces d’érables rougissent avant les autres. « Tout dépendant du degré de mixité des espèces, certaines changeront de couleur avant d’autres », note Noland.

Le changement de couleur des arbres est un phénomène mondial. Cependant, l’intensité des rouges, des oranges et des mauves qu’arborent les érables et les chênes de l’Ontario, du Québec et de la partie nord des États-Unis constitue un phénomène typiquement nord-américain.

« On vient en Ontario d’aussi loin que du Japon simplement pour admirer les couleurs automnales dont l’intensité des rouges, des oranges et des mauves sont uniques à l’Amérique du Nord », rapporte Noland. Voilà pourquoi de nombreux parcs et forêts du Canada sont envahis durant l’automne par des amoureux de la nature impatients de se laisser séduire par la beauté du spectacle automnale qu’offrent nos paysages.
Glossaire :

La chlorophylle est le pigment présent dans les feuilles qui leur donne leur couleur verte.

Les caroténoïdes et les xanthophylles sont les pigments jaunes et oranges présents dans les feuilles qui leur donne leur couleur jaune en automne.

Les anthocyanes sont les pigments rouges, cramoisis et mauves présents dans les feuilles qui leur donne leur couleur orange (combinaison des caroténoïdes et des xanthophylles), rouge, cramoisie et mauve en automne. On trouve les anthocyanes dans les feuilles habituellement au printemps et à l’automne, pas durant l’été.

La photosynthèse est le processus qui décrit l’emploi de la chlorophylle permettant de convertir l’énergie solaire en sucres, en hydrates de carbone et en eau.

Données recueillies par Reena Besa, assistante en relations publiques, Parcs Ontario.