Au Québec, la saison des sucres vient tout juste de se terminer et nous nous sommes tous bien régalés du fameux sirop d’érable.
Mais pourquoi sommes-nous en mesure d’en profiter chaque année au printemps?
Le sirop d’érable est en fait une transformation de l’eau d’érable qui est recueillie grâce à un trou directement dans l’arbre. Ce trou est fait un niveau des « veines » de l’arbre et ce que nous récoltons se trouve à être véritablement la sève de l’arbre.
À quoi sert la sève pour l’arbre?
Parlons d’abord un peu de la morphologie. Chaque arbre possède 2 types de tissus vasculaires. C’est un peu la même chose que nos veines dans notre système sanguin humain; les tissus vasculaires permettent de transporter les nutriments, les minéraux, les sucres et l’eau dans chaque partie de l’arbre pour en distribuer à toutes les cellules. Les deux types de tissus vasculaires s’appellent le xylème et le phloème5.
Le xylème est la partie appelée aubier qui est ce qu’on appelle le « bois » vers le centre de l’arbre. Chaque année, le xylème s’agrandit vers l’extérieur et forme un nouvel anneau de croissance qui nous permet de compter l’âge de l’arbre. Le xylème est composé de cellules mortes donc vides (qui se nomment trachéides) qui forment de longs tubes continus et permet de transporter l’eau et les nutriments (sous forme de minéraux) des racines jusqu’aux feuilles, donc de bas en haut. C’est ce qu’on appelle la sève brute. Donc elle transporte tout ce que la plante absorbe directement du sol par les racines.
Le phloème est collé à l’écorce et possède des cellules vivantes qui forment des tubes nommés éléments de tubes criblés. Il est le transporteur principal des produits de la photosynthèse (majoritairement du sucre) pour l’apporter où l’arbre en a besoin. C’est ce qu’on appelle la sève élaborée. Cette sève se déplace dans toutes les directions selon le gradient de concentration de sucre; d’un endroit concentré en sucre vers un endroit moins concentré. Sans ces deux types de sève, l’arbre ne pourrait pas avoir accès et distribuer tout ce dont il a besoin pour vivre et grandir5,7.
Comment la sève peut-elle contrer la gravité et se déplacer de bas en haut?
Il y a une différence dans le mouvement de la sève en été et en hiver, c’est à dire quand l’arbre a des feuilles et quand il n‘en a pas. En effet, les feuilles possèdent de minuscules pores ou trous sur la surface appelés stomates. Les stomates s’ouvrent pour que l’arbre puisse absorber du dioxyde de carbone (CO2) dans l’air qui est un ingrédient essentiel à la photosynthèse. Rappelons-nous nos cours de science : CO2 + eau + soleil = sucre + oxygène. Le sucre est utilisé par l’arbre pour l’énergie et l’oxygène relâché dans l’air nous permet à nous de respirer3.
Puisque les stomates sont ouverts, les feuilles perdent aussi de l’eau par évaporation qu’on appelle la transpiration. Cette perte d’eau permet de créer une pression d’eau négative à la surface des feuilles, donc l’eau est automatiquement aspirée du sol par les racines et remontée vers le haut par le xylème. Cette nouvelle eau ira stabiliser la pression des feuilles et le cycle recommencera. La transpiration par les stomates est aussi importante pour réguler la température des feuilles qui sont directement au soleil. En été, ce sont donc les feuilles qui permettent de mettre la sève en mouvement2,5,8.
En hiver, quand l’arbre n’a pas de feuilles, il n‘y a pas d’évaporation par le haut, donc pas de mouvement de la sève. On doit attendre la période de gel et de dégel consécutif au printemps pour avoir à nouveau un mouvement de la sève. À cette période, l’arbre a recourt à un autre mécanisme. Tout autour du xylème se trouvent des cellules dites « à fibres creuses » qui sont remplies d’air. Une mince barrière permet à l’air de traverser des cellules à fibres creuses au xylème et de créer des bulles d’air dans la sève brute. Quand la température tombe sous 0°C la nuit, l’eau dans le xylème gèle et les bulles d’air se contractent (le gaz se contracte au froid et s’étend au chaud) ce qui laisse des espaces vides dans le xylème. Cela crée encore une fois une pression d’eau négative qui fait monter de l’eau de la fonte des neiges par les racines pour remplir ces espaces. Quand la température monte au-dessus de 0°C le jour, le gaz s’étend et augmente la pression dans tout le xylème. En entaillant les arbres, nous permettons à l’arbre de diminuer cette pression en laissant s’écouler la sève à travers le trou, ce qui nous permet à nous de récolter l’eau d’érable5,6,8.
Nous avons dit que la sève du xylème était composée d’eau et de minéraux du sol, pourquoi alors l’eau d’érable est-elle sucrée?
Le phloème lui est gelé tout l’hiver donc ne peut pas faire voyager les sucres. Alors avant l’hiver, l’arbre emmagasine du sucre sous forme d’amidon dans des cellules spéciales entre le phloème et le xylème. Lors de la période de dégel, des enzymes vont transformer l’amidon en sucrose, qui sera ensuite transporté par le xylème en attendant que le phloème dégèle complètement. Les sucres doivent être transportés pour fournir de l’énergie aux branches qui vont produire les bourgeons. C’est donc le xylème qui s’en charge et c’est pourquoi la sève que l’on récolte au printemps est sucrée et qu’elle ne l’est pas le reste de l’année5-8.
Ce qui est extraordinaire, c’est que seulement les érables et une petite quantité d’autres espèces d’arbre ont les cellules à fibres creuses qui leur permettent d’avoir de la sève sucrée en mouvement l’hiver. Toutes les autres espèces restent en dormance jusqu’au dégel complet. Nous sommes donc extrêmement chanceux de pouvoir profiter des cabanes à sucre au Québec chaque année.
Catherine Morin
Biologiste
Références
1. Annabac. 2022. Un extraterrestre : le gui.
URL :https://www.annabac.com/sujet-corrige-bac/un-extraterrestre-le-gui
2. Belén Acosta, M. 2021. Les stomates- définition, schéma et types. ProjetEcolo.
URL : https://www.projetecolo.com/les-stomates-definition-schema-et-types-347.html
3. Delhalt, P. & A. Mousset. 2013. Qu’est-ce que le photosynthèse et à quoi sert-elle?. Sceince Club, Science au Luxembourg.
URL : https://www.science.lu/fr/lenergie-des-plantes/quest-ce-que-photosynthese-quoi-sert-elle
4. Dorsel, É. 2021. L’eau d’érable n’est pas à la hauteur de son frère, le sirop. LeMétropolitain.
URL : https://lemetropolitain.com/leau-derable-nest-pas-a-la-hauteur-de-son-frere-le-sirop/
5. Grass River Natural Area. 2021. The Science of Sap.
URL: https://www.youtube.com/watch?v=Nw5WYPi92pU
6. Guepe. 2019. L’eau des érables. Guepe.
URL : https://www.guepe.qc.ca/blogs/leau-des-erables
7. Guepe. 2022. Le voyage de la sève. Guepe.
URL : https://www.guepe.qc.ca/blogs/le-voyage-de-la-seve
8. Ressources naturelles Canada. 1995. L’érable à sucre- Caractéristiques, écologie et aménagement. Service canadien des forêts, Gouvernement du Québec, Ministère des Ressources naturelles, Ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation. 50 p.
