Hubert Morin, professeur en écologie forestière, pose devant les étudiants Anne-Elizabeth Harvey et Hugues Terreaux de Felice, qui font partie de l’équipe de recherche.

Le secret des écailles de papillons

Reconstruire l’historique des forêts grâce aux écailles de papillons qui tapissent le fond des lacs depuis des milliers d’années. C’est ce qu’ont découvert des chercheurs de l’Université du Québec à Chicoutimi (UQAC), qui sont parvenus à identifier les épisodes d’épidémie de la tordeuse des bourgeons de l’épinette dans un secteur de la forêt boréale sur une période de 10 000 ans, une découverte majeure dans le domaine de la paléoécologie.

Le professeur en écologie forestière Hubert Morin et son équipe ont découvert que des millions d’écailles de papillons de la tordeuse se trouvent dans les quatre à cinq mètres de sédiments qui recouvrent le fond des lacs de la forêt boréale. Depuis des milliers d’années, les écailles s’y accumulent en se détachant des papillons qui meurent nombreux à la surface des plans d’eau, lors d’épidémies.

Les écailles de papillons, invisibles à l’œil nu, recouvrent en fait l’entièreté du corps de ces insectes. On en compte de 100 000 à 250 000 sur chaque petit papillon brunâtre de la tordeuse. À l’image des plumes des oiseaux, ces écailles permettent aux papillons de voler et tiennent en place grâce à de petites tiges. Il existe plusieurs types d’écailles, observables uniquement au microscope, dont la grosseur est comparable à celle d’un pollen.

La présence des écailles a été découverte en parallèle de recherches menées par des collègues dans le lac Saint-Jean. Ils se questionnaient alors sur la présence de « structures étranges » observées dans les sédiments, qui ont ensuite été identifiées par des entomologistes comme étant des écailles de papillons de la tordeuse.

Évaluer les accumulations d’écailles

« On s’est dit ensuite qu’on pourrait, selon les accumulations d’écailles dans les sédiments, estimer les épidémies de tordeuse des bourgeons de l’épinette », explique M. Morin, à l’occasion d’une entrevue accordée au Quotidien. Les résultats de recherche ont fait l’objet d’une première publication scientifique au début de l’année, dans la revue Frontiers in Ecology and Evolution, signée par M. Morin, ainsi que par les chercheurs Lionel Navarro et Miguel Montoro Girona.

Pour ce faire, des carottes de sédiments ont été étudiées afin de dénombrer les écailles de papillons qui s’y trouvaient. Elles ont été prélevées dans le lac Flévy, situé dans la Forêt d’enseignement et de recherche Simoncouche de l’UQAC, à l’intérieur de la Réserve faunique des Laurentides, à une vingtaine de minutes de Chicoutimi.

À la suite d’un travail fastidieux en laboratoire, l’équipe de recherche est parvenue à retracer l’historique sur 10 000 ans – à la décennie près – des épidémies de la tordeuse qui ont affecté le secteur de la forêt boréale étudié. La sévérité des épidémies a également pu être évaluée.

« Les pics de production d’écailles observés correspondent en fait à des pics d’épidémie, puisqu’à ces moments, la population de tordeuse était importante », précise le chercheur.

Portrait du nord-est de l’Amérique

Ultimement, l’équipe aimerait pouvoir reconstruire l’historique épidémique du nord-est du continent américain, qui correspond à l’aire de distribution de la tordeuse. Les écailles de papillons d’autres chenilles ravageuses pourraient également être étudiées pour connaître l’historique des forêts dans d’autres pays.

« Pour nous, c’est une découverte majeure en paléoécologie [écologie des écosystèmes disparus]. Notre souhait, c’est que les laboratoires de paléoécologie incluent l’analyse des épidémies dans leurs analyses. La même analyse pourrait être refaite, ailleurs dans le monde, au Brésil, par exemple, qui est aussi aux prises avec des insectes défoliateurs », souligne M. Morin.

Le projet, qui a débuté il y a quatre ans, a été mené par la Chaire de recherche industrielle du CRSNG sur la croissance de l’épinette noire et l’influence de la tordeuse des bourgeons de l’épinette sur la variabilité des paysages en zone boréale de l’UQAC, dont M. Morin est le titulaire.

Les écailles de papillons de la tordeuse des bourgeons de l’épinette se retrouvent dans les sédiments qui tapissent le fond des lacs après s’être détachées des papillons morts qui flottent à la surface des plans d’eau.

Plus dévastatrices avec le réchauffement

Les épidémies de la tordeuse des bourgeons de l’épinette sont appelées à être plus dévastatrices et à s’étendre davantage sur le territoire au fur et à mesure que le réchauffement climatique s’amplifiera, si l’on se fie à l’historique des épidémies qui ont frappé la forêt boréale depuis 10 000 ans. 

« Les épidémies de tordeuse sont des phénomènes naturels cycliques, rappelle Hubert Morin, professeur en écologie forestière à l’UQAC. Il y en a tous les 30 ans. Elles ne sont pas aussi sévères les unes que les autres, mais avec le réchauffement climatique, on peut s’attendre à ce qu’elles soient de plus en plus importantes. »

L’historique des épidémies réalisé par M. Morin et son équipe tend à démontrer que les épidémies de la tordeuse se font plus dévastatrices lorsque le climat est plus chaud. Le réchauffement du climat repousse les limites de l’aire de répartition de la tordeuse vers le nord, tandis qu’un refroidissement entraîne un repli de la population vers le sud.

L’équipe de recherche a également constaté que les épidémies sont de plus en plus sévères depuis le début du 20e siècle, ce qui augure mal pour l’avenir. M. Morin donne en exemple l’épidémie qui a touché la province, dans les années 1980, qui a été « fulgurante » et qui a marqué la mémoire de nombreux travailleurs forestiers.

« Il y a un déplacement vers le nord et il semble que les ravages sont plus importants et surviennent à des endroits où historiquement il y avait peu d’épidémies, comme sur la Côte-Nord », constate-t-il. 

Le réchauffement climatique pourrait également rendre l’épinette noire plus vulnérable aux ravages de la tordeuse, en raison d’un éclatement précoce des bourgeons. L’insecte défoliateur s’attaque principalement au sapin baumier dans la forêt boréale canadienne.

Planifier différemment

Une meilleure connaissance des conditions qui influencent le paysage forestier permettra aux entreprises forestières de mieux prévoir leurs opérations et de planifier différemment le reboisement.

« C’est l’une des raisons pour lesquelles il est important de connaître les épidémies passées. Auparavant, la seule autre façon que nous avions pour connaître les perturbations passées des forêts, c’était via le charbon de bois dans les sédiments, qui permet de faire l’historique des incendies. On n’avait pas d’autres moyens de voir d’autres perturbations et on essaie maintenant de voir les liens entre la chronologie des feux de forêt et les épidémies, qui semblent avoir une relation inverse », explique-t-il.

Des millions d’individus

En plus de causer des dommages en forêt, les épidémies de la tordeuse obligent même parfois les entreprises forestières à fermer temporairement leurs installations. Il y a quelques années, l’usine de Baie-Comeau de Produits forestiers Résolu avait dû cesser ses opérations en raison d’une nuée de papillons de la tordeuse qui avait envahi l’endroit. L’impressionnant nombre de papillons morts avait ensuite obligé un nettoyage du site à la pelle mécanique !

En juillet 2013, une nuée de millions d’individus de la tordeuse, qui formaient alors un nuage de quelques kilomètres carrés, avait même pu être observée et suivie par radar météo dans la province.

Les papillons de la tordeuse des bourgeons de l’épinette sont de petits papillons brunâtres qui forment des nuées qui peuvent parfois contenir des millions d’individus, formant des nuages de quelques kilomètres carrés, observables par radar météorologique, un phénomène toutefois rare.

15 450 écailles comptées une par une

Les écailles de papillons de la tordeuse des bourgeons de l’épinette récupérées dans les carottes de sédiments ont dû être comptées une par une, un travail de moine qui s’est étalé sur un an et demi, et qui a permis de dénombrer pas moins de 15 450 écailles.

Ce travail de précision a demandé une patience à toute épreuve à Lionel Navarro, doctorant en biologie, et à Anne-Elizabeth Harvey, finissante à la maîtrise en ressources renouvelables. « On faisait ça tous les jours, en passant environ trois lamelles au microscope », partage Anne-Elizabeth, qui a déposé son mémoire récemment.

« C’est long et répétitif, mais à la fin, c’est gratifiant ! », souligne pour sa part Lionel, présent via Skype lors de l’entrevue, lui qui se trouvait alors à La Malbaie.

Un protocole a dû être établi afin d’isoler les fragiles écailles de papillons des sédiments pour pouvoir les compter. L’équipe travaille actuellement sur un nouveau protocole qui permettra d’accélérer le dénombrement des écailles de papillons, explique Hubert Morin, professeur en écologie forestière.

« C’est normal que ce soit aussi long au début, puisque ça n’avait jamais été fait. Il fallait trouver les bons étudiants, assez patients pour le faire !, lance en riant celui qui a dirigé les deux étudiants. Maintenant, nous espérons pouvoir élaborer un protocole qui permettra d’aller beaucoup, beaucoup plus vite. » Myriam Gauthier