Sous le vert de l'été, le jaune des feuilles attendait déjà, alors que le rouge se fabrique sur le tard

Prenez deux feuilles tombées un matin d'octobre, l'une jaune d'or sous un bouleau, l'autre rouge sang sous un sumac. On jurerait qu'elles racontent la même histoire. C'est presque l'inverse. Le jaune se trouvait déjà dans la feuille en juillet, simplement recouvert. Le rouge n'existait pas encore : l'arbuste l'a fabriqué au dernier moment.

Le vert ne s'efface pas tout seul, l'arbre le démonte

Quand les jours raccourcissent et que les températures baissent, la feuille lance un programme de vieillissement inscrit dans ses gènes, explique l'Institut fédéral suisse de recherches WSL. Elle cesse de renouveler sa chlorophylle.

Rien ne se perd pour autant. Avant la chute, l'arbre fait ses cartons et rapatrie vers le tronc, les rameaux et les racines l'azote, le phosphore ou le potassium de ses feuilles. La chlorophylle, elle, est découpée en molécules incolores, presque insensibles à la lumière. Le chimiste Bernhard Kräutler, de l'université d'Innsbruck, y voit d'abord une détoxication, car le pigment intact devient dangereux pour la cellule.

Le jaune attendait sous le vert depuis le printemps

Les caroténoïdes ne sont pas des pigments d'automne. Ils travaillent tout l'été dans la feuille, aux côtés d'une chlorophylle si abondante qu'elle les masque. Quand le vert s'en va, ils restent, car l'arbre ne les dégrade qu'en partie, selon le WSL. D'où la dominante jaune de nos forêts.

Le carotène doit son nom à la carotte, dont l'Allemand Heinrich Wackenroder l'a extrait en 1831. Xanthophylle signifie « feuille jaune » en grec, comme chlorophylle associe « vert » et « feuille », un mot forgé en 1817 par deux pharmaciens parisiens, Pelletier et Caventou. Et ce sont encore des caroténoïdes, apportés par l'alimentation, qui rosissent les flamants.

En 1906, le botaniste russe Mikhaïl Tsvet a rendu ce jaune visible en faisant migrer un extrait de feuilles dans une colonne de poudre. Les pigments s'y sont séparés en bandes vertes, jaunes et orangées, et il a baptisé sa méthode chromatographie, « l'écriture des couleurs ».

Le rouge se fabrique en fin de saison, et il coûte cher

Les anthocyanes, elles, ne patientent pas sous le vert. Les espèces qui rougissent, comme les cornouillers, les sumacs ou les érables d'Amérique du Nord, les fabriquent à l'automne, pendant que la feuille se vide. Le pharmacien allemand Ludwig Clamor Marquart les a baptisées en 1835 à partir du grec anthos, « fleur », et kyanos, « bleu ». Le rouge d'un sumac est donc, littéralement, une affaire de fleur bleue.

Une telle dépense pour une feuille condamnée a de quoi intriguer. Les physiologistes défendent l'idée d'un écran solaire. Pendant le démontage de la photosynthèse, la feuille supporte mal l'excès de lumière, surtout par temps froid. En 2001, une équipe américaine a conclu, sur le cornouiller stolonifère, que les anthocyanes la protègent et laissent à la plante le temps de récupérer ses nutriments.

Les écologues regardent vers les insectes. Le biologiste britannique William D. Hamilton voyait dans ces couleurs un signal honnête adressé aux pucerons, qui viennent pondre sur les arbres à l'automne. Seul un arbre bien défendu pourrait se payer un tel rouge. Mort en 2000, Hamilton n'a pas vu paraître l'article qu'il cosignait avec Sam Brown, publié en 2001. Les deux pistes ne s'excluent d'ailleurs pas, souligne Simcha Lev-Yadun, de l'université de Haïfa.

Pourquoi l'Amérique du Nord voit plus rouge que nous

Les automnes flamboyants de Nouvelle-Angleterre ne sont pas une légende. Selon Susanne Renner, de l'université Washington à Saint-Louis, près de la moitié des espèces d'arbres et d'arbustes d'Amérique du Nord rougissent. L'Europe du Nord, elle, reste surtout jaune.

En 2009, Simcha Lev-Yadun et Jarmo Holopainen ont accusé les glaciations. En Europe, les Alpes, orientées d'est en ouest, ont barré la retraite des plantes et des insectes vers le sud, et beaucoup d'espèces ont disparu. Il reste chez nous une vingtaine d'espèces de chênes, contre environ 240 en Amérique du Nord. Nos arbres auraient perdu, avec une partie de leurs ravageurs, une raison de rougir.

En 2019, Susanne Renner et Constantin Zohner ont proposé une autre lecture. Plus de soleil, des coups de froid plus brutaux et une saison de végétation plus courte d'environ trois semaines pousseraient les arbres nord-américains à s'offrir un écran pour vider leurs feuilles à temps. Le débat reste ouvert.

Soleil le jour, fraîcheur la nuit, mais pas de gel

Les anthocyanes se fabriquent à partir des sucres de la feuille, sous une lumière vive, rappelle le service des forêts des États-Unis. Journées lumineuses et nuits fraîches forment donc le meilleur cocktail. Le froid aide, le gel beaucoup moins. Selon l'école forestière de l'université d'État de New York, des températures basses mais au-dessus de zéro favorisent les rouges vifs des érables, alors qu'une gelée précoce les ternit. Les longues canicules, elles, dessèchent les feuilles, qui risquent de tomber avant d'avoir pris couleur, note le WSL.

Le brun des chênes en novembre, lui, signe une feuille morte. Quand ses cellules meurent, des composés phénoliques comme les tanins s'oxydent et forment des pigments bruns, une chimie cousine de celle qui fait brunir une pomme coupée.

Avant le premier coup de vent, l'arbre a prédécoupé ses feuilles

Ni le froid ni le vent ne sont les premiers responsables de la chute. Pour le WSL, elle protège l'arbre de la sécheresse hivernale. Un chêne rouge d'Amérique d'une centaine d'années peut perdre environ 400 litres d'eau par jour par son feuillage, alors que ses racines, dans un sol froid puis gelé, n'absorbent presque plus rien. Garder ses feuilles, ce serait se dessécher à petit feu.

À la base du pétiole se forme une zone d'abscission (du latin abscindere, « couper »), où les cellules se désolidarisent, tandis qu'une couche de liège referme d'avance la plaie contre les bactéries et les champignons. Un souffle suffit ensuite. Sous le bourgeon de l'an prochain, une petite cicatrice en garde la trace. Au sol, ces feuilles ont encore beaucoup à offrir au jardin.

Les hêtres, les chênes et les charmes, eux, ne forment pas de zone d'abscission à l'automne, note le WSL, et gardent souvent jusqu'au printemps leurs feuilles sèches couleur cuivre. C'est la marcescence, du latin marcescere, « se flétrir », un trait surtout visible chez les jeunes arbres, selon l'Arnold Arboretum de Harvard. Son utilité reste discutée. Ces feuilles protégeraient les rameaux des cervidés, et une étude publiée en 2001, menée au Danemark, allait dans ce sens pour le hêtre et le charme, plus broutés une fois effeuillés, mais pas pour le chêne.

Vos questions

Pourquoi certains arbres perdent-ils leurs feuilles encore vertes ?

Le frêne, l'aulne et le sureau lâchent normalement des feuilles restées vertes, note le WSL. Pour l'aulne, dont les racines hébergent des bactéries fixant l'azote de l'air, une piste existe. Selon une étude citée par Susanne Renner, aucune espèce associée à ces bactéries ne rougit à l'automne.

Le réchauffement retarde-t-il l'automne ?

Pas si simplement. Les modèles prévoyaient une sénescence retardée de deux à trois semaines d'ici la fin du siècle. Mais selon une étude parue dans Science en 2020, une forte productivité au printemps et en été l'avance chez les arbres européens, d'où une prévision inverse, avec 3 à 6 jours d'avance. Le résultat a été contesté dès 2021.