Recreating nature

Un laboratoire grandeur nature

Le nouveau Biotron de l'Université Western Ontario permet la simulation des changements climatiques
18 mars 2009
Un échantillon de sol du nord du Canada en
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Un échantillon de sol du nord du Canada en route vers le Biotron.
Western News

La recherche sur le terrain dans le Grand Nord canadien est une entreprise complexe et coûteuse. C’est pourquoi Robert Schincariol, hydrogéologue à l’Université Western Ontario, a proposé la construction de nouvelles installations sur le campus où on pourrait recréer en laboratoire les conditions climatiques de l’Arctique. Il a même contribué à leur conception. Ne restait qu’à apporter un peu de l’Arctique à London, en Ontario…

Lors de son passage dans le bassin du fleuve Mackenzie, dans les Territoires du Nord-Ouest, en août 2007, Robert Schincariol a prélevé quatre échantillons de tourbe de 150 kilos chacun. « Nous avons taillé les échantillons à la main, creusé une tranchée autour et les avons dégagés avec l’aide de quelques assistants bien musclés », explique-t-il. Les échantillons ont ensuite été transportés par hélicoptère jusqu’à Fort Simpson, puis expédiés par avion cargo jusqu’à London.

Aujourd’hui, les échantillons de pergélisol ainsi que les mousses et les lichens qui y sont enracinés sont conservés dans un biome artificiel au nouveau centre de recherches expérimentales sur les changements climatiques, le Biotron. Grâce à des capteurs installés à diverses profondeurs, Robert Schincariol peut surveiller, par exemple, de quelle façon les variations de température au niveau du sol influent sur l’écoulement de l’eau et la prolifération des microbes.

Les échantillons de pergélisol seront placés dans un milieu clos sous surveillance pendant les deux prochaines années, ce qui est idéal, dit Robert Schincariol. Ainsi, d’autres chercheurs aux intérêts similaires pourront eux aussi profiter de l’expérience et recueillir des données sans avoir à se rendre dans l’Arctique.

Ce n’est là qu’un des aspects des changements climatiques faisant l’objet d’études au Biotron, érigé au coût de 30 millions de dollars et situé au cœur du campus. Dans ses laboratoires uniques en leur genre et avec ses appareils à la fine pointe de la technologie, les chercheurs examinent les effets des changements climatiques sur des écosystèmes où l’on trouve de tout, des minuscules microbes dans le sol jusqu’aux plantes agricoles. « Nous espérons notamment découvrir de quoi sont faits les écosystèmes résistants, puis trouver quel pourrait être leur premier point faible », explique Jeremy McNeil, directeur scientifique du centre.

Centre de recherches expérimentales sur
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Centre de recherches expérimentales sur les changements climatiques, le Biotron à l'Université Western Ontario, London, Ontario
Carrie Hay, the University of Western Ontario

Ayant ouvert ses portes en septembre 2008, le Biotron vise à offrir aux chercheurs une gamme inégalée d’outils leur permettant d’étudier les effets des changements climatiques et de mettre à l’essai les modèles les plus susceptibles de révéler ce que l’avenir nous réserve. « Nous pouvons en fait réaliser des recherches pour observer ce qui se produirait dans le meilleur et dans le pire des scénarios », ajoute Jeremy McNeil.

Ces travaux mèneront à de précieuses découvertes dans les secteurs agricole, sylvicole, médical et énergétique. « La science sera le moteur de nos travaux, mais nous irons à la rencontre de groupes cibles et leur demanderons en quoi nos recherches peuvent leur être utiles, ajoute-t-il. Le choix des écosystèmes à l’étude sera en partie fait par des partenaires de l’industrie, y compris des agriculteurs et des producteurs de plantes souhaitant connaître les espèces les mieux adaptées aux conditions qu’amèneront les changements climatiques. »

Alors que bon nombre des expériences qui se tiendront au Biotron ne devraient pas commencer avant le début de l’été, Jeremy McNeil a déjà entrepris des travaux sur la noctuelle ponctuée, un insecte qui nuit à l’agriculture de façon sporadique, mais sérieuse. Le directeur du centre et ses collaborateurs utilisent comme modèles des papillons nocturnes adultes migrant des États-Unis chaque printemps et de leur progéniture migrant vers le sud à l’automne pour démontrer comment les signaux environnementaux influent sur le vol et, par conséquent, comment les changements climatiques pourraient affecter les insectes migrateurs.

Jeremy McNeil prévoit examiner l’interaction entre les plantes hôtes, comme le maïs, et les larves de noctuelle ponctuée dans différentes conditions écologiques, grâce aux six biomes uniques du Biotron : il y contrôle la température, l’intensité de la lumière, l’irrigation du sol et le niveau de dioxyde de carbone. Il peut élever jusqu’à 10 générations d’une espèce par année, ce qui accélère le processus de sélection naturelle, en exposant des générations successives à des niveaux de température et de dioxyde de carbone de plus en plus élevés ; il compare ensuite les lignées sélectionnées et les lignées non sélectionnées.

À la lumière des résultats de cette expérience, les agriculteurs pourront savoir si, avec l’évolution des conditions environnementales, le problème que leur pose la noctuelle ponctuée s’aggravera. Le cas échéant, ces données aideront les producteurs de plantes à déterminer les caractéristiques requises pour obtenir des espèces résistantes aux organismes nuisibles.

David Lagacé, un étudiant, montre
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David Lagacé, un étudiant, montre une noctuelle ponctuée, responsable de la destruction de champs de céréales et de foin dans l'est du Canada.
Western News

Les chercheurs n’ont pas à se trouver sur le campus pour profiter du Biotron. En effet, les biomes et bon nombre des chambres de culture et des incubateurs peuvent être contrôlés à distance : des chercheurs de partout au monde, assistés par le personnel technique du Biotron, peuvent diriger leurs expériences à partir de leur établissement d’attache.

Les microscopes les plus perfectionnés peuvent en outre être manipulés à distance. L’intervention d’un préposé sur place n’est nécessaire que pour changer les lames.

Parmi les pièces d’équipement d’imagerie de pointe du centre, on trouve un microscope confocal, qui saisit des images de coupe transversale de la même façon qu’un tomodensitogramme. M. Richard Harris, directeur des systèmes d’imagerie et de données du Biotron, affirme qu’il s’agit du seul microscope de ce type au Canada et qu’on en compte une quinzaine dans le monde. « Cet instrument permet de créer des modèles tridimensionnels de nos spécimens, chose impossible auparavant. »

Jeremy McNeil espère que les installations et la technologie uniques des biomes du Biotron attireront de nombreux chercheurs de disciplines diverses. « Le Biotron arrive au bon moment, conclut-il, et il demeurera indispensable, car les changements climatiques ne disparaîtront pas. »