Les forêts jouent un rôle essentiel dans la régulation du climat sur Terre. Pourtant, nos connaissances à leur sujet reposent sur ce qu’on est capable de mesurer au-dessus du sol. Autrefois, les écologistes comme moi s’y rendaient pour compter le nombre de troncs et identifier les espèces présentes. Aujourd’hui, les attributs de la canopée sont détectés depuis l’espace. Et c’est logique. C’est au-dessus du sol que la photosynthèse a lieu. C’est grâce à la photosynthèse que le CO2 et l’énergie pénètrent dans les forêts. C’est grâce à la photosynthèse que les arbres peuvent éliminer le CO2 de l’atmosphère. 
La plupart des arbres sont en un sens restreints par les ressources du sol, comme l’eau ou les nutriments. Ils doivent faire des racines pour accéder à ces ressources. Ils en font une quantité incroyable. Dans certaines forêts, il peut y avoir autant ou plus de biomasse sous le sol dans le système racinaire qu’au-dessus du sol dans les troncs et les feuilles. Des décennies de recherche montrent clairement que comprendre l’écologie souterraine, c’est-à-dire ce qui se passe dans le sol, est indispensable pour comprendre le fonctionnement des forêts. 
Si on remonte jusqu’aux extrémités de ces systèmes racinaires, à leurs bouts les plus fins, et qu’on les regarde de très près, avec un microscope, on découvre un endroit où l’arbre cesse d’être une plante pour devenir un champignon. La plupart des arbres sur Terre forment des associations, appelées symbioses par les scientifiques, avec les champignons mycorhiziens. 
Selon moi, cette photo de ces organismes est l’une des plus spectaculaires jamais prises. En haut à l’arrière-plan, on peut y voir un réseau dense d’hyphes fongiques. Cela ressemble beaucoup à des racines, mais de champignons au lieu de plantes. Au premier plan, on peut voir les incroyables spores fongiques multinucléées qui n’ont pas l’air réelles mais qui le sont pourtant vraiment. Ce sont les cellules reproductrices des champignons. Elles ont la capacité de devenir des réseaux mycorhiziens entiers. 
Les mycorhizes sont indispensables car elles permettent aux plantes d’avoir accès aux ressources limitées du sol. Il est prouvé que lorsque les plantes se sont progressivement adaptées et sont passées de la vie aquatique à la vie terrestre, elles ont développé la symbiose avant de développer leurs racines. Cette association entre les arbres et leurs champignons est ancestrale et remonte à des centaines de milliers d’années. 
Ces racines ne sont pas obligatoirement des champignons. Elles peuvent aussi être des bactéries par exemple. Les structures circulaires de ce réseau racinaire sont appelées nodosités. Elles abritent des bactéries symbiotiques fixatrices de l’azote. La fonction de ces bactéries est de convertir l’azote gazeux contenu dans l’atmosphère en des formes exploitables par les plantes, permettant ainsi d’alimenter leur croissance. 
La complexité de la biologie du sol ne s’arrête pas là. Les racines symbiotes sont intégrées dans un réseau encore plus complexe de bactéries libres, de décomposeurs fongiques, d’archées, de protistes, d’animaux souterrains microscopiques, et de virus. La biodiversité des organismes du sol est extraordinaire. On sait aujourd’hui qu’une poignée de terre peut facilement contenir plus de mille espèces microbiennes. 
C’est cet ensemble qui constitue le microbiome du sol. C’est le microbiome de la forêt et le microbiome de l’écosystème. Les avancées de la technologie de séquençage de l’ADN ont finalement permis de s’intéresser à ce qui vit sous le sol. L’ADN a permis de voir ces populations microbiennes avec un niveau de détail inégalé et, très récemment, à des échelles inégalées. 
Malgré ces avancées, je pourrais confirmer qu’on est incapable de répondre à de simples questions. À quoi ressemble le microbiome d’une forêt en bonne santé ? On est plus proches de la réponse pour les humains que pour les plantes. Le Projet microbiote humain a été un véritable exemple dans ce domaine. Le corps humain est un écosystème microbien. Nos intestins abritent une population de bactéries très riche en biodiversité et cette population agit considérablement sur notre santé. Des microbiologistes médicaux l’ont découvert grâce au séquençage de l’ADN en identifiant les bactéries vivant dans le corps de centaines de personnes. Ils ont consigné les caractéristiques liées à leur santé. Sont-elles malades et de quoi ? Comment est leur tension, leur digestion, leur santé mentale ? En combinant toutes ces informations, ces microbiologistes ont pu identifier des combinaisons de bactéries liées à la santé et aux maladies. Ces études sont devenues la feuille de route du développement des greffes de microbiote chez l’Homme, C’est une sorte de restauration d’écosystème, mais pour le microbiote intestinal. Ces traitements seront bientôt mis sur le marché pour soigner certaines maladies. 
Mon équipe s’est alors demandé ce que cela donnerait si on se servait de la méthode du Projet microbiote humain et qu’on l’appliquait à la forêt ? Que pourrions-nous découvrir sur le cycle du carbone de la forêt ? Pourrions-nous identifier des endroits pour y restaurer le microbiome du sol et lutter contre le changement climatique ? 
Nous travaillons depuis trois ans avec des scientifiques partout en Europe pour y parvenir. À tous ces endroits, des scientifiques documentent la santé des forêts depuis des décennies. Nous avons demandé à nos partenaires de recherche d’aller dans chacune d’entre elles pour recueillir un petit échantillon de terre et d’envoyer ces échantillons à notre laboratoire à Zurich afin d’extraire et de séquencer l’ADN pour nous permettre de voir quels micro-organismes, notamment les champignons, y vivent. Avec des statistiques et l’apprentissage automatique, nous avons établi des relations entre les micro-organismes et des indicateurs essentiels de la santé d’une forêt : la croissance des arbres et la quantité de CO2 captée au-dessus du sol. 
Une fois les facteurs externes de la croissance des arbres maîtrisés - la température et l’humidité du lieu, ainsi que d’autres variables ayant un effet sur la fertilité du milieu - un lien a été établi entre le type de champignons dans les racines des arbres et une multiplication par trois de la rapidité de croissance des arbres et la rapidité à laquelle ils éliminent le CO2 de l’atmosphère. Autrement dit, ces liens sous-entendent que si on mettait deux forêts de pins côte à côte, dans le même climat et dans le même sol, mais que les racines de l’une étaient colonisées par les bons champignons, alors elle pourrait grandir trois fois plus vite que la forêt voisine. Ces interactions n’étaient pas déterminées par la présence d’espèces particulièrement efficaces mais par des populations complètement différentes et riches en biodiversité de champignons. 
Ces empreintes fongiques suscitent notre enthousiasme car elles indiquent une possibilité de gérer, et dans de nombreux cas, de réensauvager le microbiome fongique des forêts. 
Pouvons-nous, par exemple, réintroduire de la biodiversité fongique dans des forêts gérées ? Pouvons-nous accélérer la croissance des arbres ? Pouvons-nous faire que les troncs et le sol captent plus de CO2 ? Pouvons-nous réensauvager les sols et lutter contre le réchauffement ? Ce ne sont pas que des questions rhétoriques, nous avons commencé à agir. 
Voici un de nos essais de terrain au Pays de Galles, au Royaume-Uni. Il est réalisé en collaboration avec l’association Carbon Community. La superficie est de onze hectares et c’est un essai randomisé contrôlé. Il est mené comme un essai clinique, sauf que là, c’est pour les arbres au lieu des hommes. Nous faisons ici une expérience simple. Soit nous plantons des arbres comme d’habitude, c’est-à-dire que nous mettons des semis directement dans le sol, soit nous ajoutons un peu de terre au moment où nous les plantons. Mais pas n’importe quelle terre. Cette terre provient d’une forêt que nos analyses ont permis d’identifier comme abritant des champignons probablement très efficaces. Après avoir réintroduit de la biodiversité microbienne à certains de ces endroits, nous y avons observé une augmentation de la croissance des arbres et du captage du CO2 dans les troncs de 30 à 70 % en fonction des espèces d’arbres. Autrement dit, en manipulant et en réensauvageant la microbiologie invisible de cet endroit, nous avons pu modifier complètement son fonctionnement. 
Il est important de souligner que nous sommes ravis de ces découvertes mais nous sommes conscients qu’elles sont encore récentes. Nous voulons beaucoup plus d’essais à grande échelle à plus d’endroits et plus d’années de collecte de données. 
Au-delà des résultats concernant le CO2 et le climat, je pense que le plus stimulant est que nous pouvons le faire avec des combinaisons de micro-organismes sauvages, endémiques et biodiversifiées. Nous avons appliqué cette méthode à la sylviculture mais en théorie, cette science peut se généraliser à tous les secteurs du paysage. On peut se demander à quoi ressemble le microbiome d’une agriculture en bonne santé. On peut réfléchir sur les deux secteurs agricoles de la forêt et de l’alimentaire. 
On peut penser que de donner la priorité à la biodiversité pourrait être efficace. En effet, l’histoire de l’agriculture a été un entraînement au réductionnisme. Nous avons trouvé des espèces de plantes très efficaces puis des souches que nous avons sélectionnées et aujourd’hui nous modifions leur ADN. Enfin, nous plantons ces organismes au sein de grandes monocultures. Une seule espèce de plante à perte de vue. Soyons lucides, cela a produit des agroécosystèmes extrêmement productifs, mais aussi des écosystèmes dont on commence à se rendre compte qu’ils sont extrêmement fragiles. Des systèmes de plus en plus vulnérables aux phénomènes climatiques et aux nouveaux pathogènes. Des systèmes très dépendants des intrants chimiques, dont on commence à voir qu’ils ont des externalités préoccupantes. 
Nous avons désormais les données, les outils informatiques et les principes théoriques écologiques pour changer de direction et exploiter la biodiversité et la complexité. Après ça, la question devient : en réensauvageant nos sols, pouvons-nous transformer les sols de nos paysages agricoles et forestiers en réservoirs de biodiversité ? Pouvons-nous en même temps augmenter le rendement, le captage du CO2 et tous les autres services que nous demandons à ces écosystèmes ? 
Je pense qu’il y a plein de raisons d’être très optimiste aujourd’hui. Je pense également qu’il ne faut pas s’étonner de la capacité de ces micro-organismes à pouvoir modifier des écosystèmes entiers. Nous savons en effet désormais et depuis longtemps que les forêts sont faites de champignons et de populations très biodiversifiées de bactéries, d’archées, d’animaux souterrains microscopiques, de protistes et de virus. Le sol est la base des écosystèmes terrestres et la vie microbienne qui y vit constitue une des populations d’organismes vivants les plus complexes et les plus biodiversifiées sur Terre. 
Pour la première fois, le séquençage de l’ADN s’intéresse à ce qui vit sous le sol. Il nous permet de voir ces organismes avec un niveau de détail inégalé et à des échelles inégalées. Imaginez que vous étudiez la biologie des plantes mais que vous n’avez jamais su si vous regardiez un séquoia ou une sphaigne. Tout à coup, vous savez. C’est l’actualité de la microbiologie environnementale dans le monde. Nous pouvons nous attendre à ce que cette révolution dans la compréhension des micro-organismes, notamment des champignons, transforme notre manière de comprendre et de gérer nos écosystèmes pour que ça dure. 
Merci. 
(Acclamations et applaudissements) 
