Pourquoi l’origine du bois est-elle si importante?

Qualité, sécurité, légalité et durabilité : voilà les exigences que partagent aujourd’hui consommateurs, détaillants et gouvernements à l’égard des produits du bois. Dans ce contexte, la traçabilité désigne la capacité d’identifier un produit du bois et d’en retracer l’origine géographique. Elle constitue un élément essentiel pour établir la confiance entre les différents acteurs de la chaîne d’approvisionnement. Pourtant, le commerce international de bois issu de récoltes illégales demeure un problème majeur : selon INTERPOL, il représenterait entre 51 et 152 milliards de dollars américains par année, soit jusqu’à 30 % du commerce mondial de bois.

Le Canada, qui figure parmi les principaux exportateurs mondiaux de produits forestiers, a exporté pour environ 27,6 milliards de dollars canadiens de ces produits en 2023, tout en important pour près de 6,7 milliards de dollars canadiens de produits du bois. Le pays n’est donc pas à l’abri des enjeux liés à la légalité du bois commercialisé sur son territoire. Des études ont d’ailleurs démontré que les informations fournies aux consommateurs ne correspondent pas toujours à la réalité. Aux États-Unis, une analyse de produits du bois vendus par de grands détaillants a révélé que 62 % des produits examinés présentaient au moins une discordance concernant l’essence utilisée ou le type de produit déclaré, mettant en évidence les limites des systèmes actuels de vérification.

Les systèmes de certification et de traçabilité du bois reposent encore largement sur des permis, des documents administratifs et des audits.

■ Parterre de coupe sur la Côte-Nord (Photo : RNCan)

Bien qu’ils jouent un rôle important dans la promotion de pratiques durables, ces mécanismes demeurent vulnérables aux erreurs, aux substitutions et à la fraude, ce qui limite leur capacité à garantir à eux seuls l’authenticité de l’origine des produits.

Pour répondre à ces défis, différentes approches scientifiques ont été développées afin de vérifier l’identité et la provenance tout au long de la chaîne d’approvisionnement. Parmi celles-ci, les méthodes traditionnelles fondées sur l’anatomie du bois ou sur l’analyse chimique permettent souvent de confirmer le genre ou l’espèce d’un échantillon, mais elles demeurent généralement limitées lorsqu’il s’agit de déterminer avec précision son origine géographique. Or, cette information est essentielle pour vérifier la légalité des récoltes, soutenir les systèmes de certification forestière, lutter contre le commerce de bois illégal et s’assurer que les semences ou les plants utilisés pour le reboisement proviennent de sources adaptées aux conditions climatiques locales.

L’ADN, une carte d’identité pour les arbres

Chaque arbre porte dans son ADN une signature génétique façonnée par des milliers d’années d’évolution. Les populations forestières se sont progressivement adaptées sous l’influence de facteurs tels que la température, les précipitations, la durée de la saison de croissance ou les caractéristiques des sols. Les migrations qui ont suivi le retrait des glaciers ont également contribué à modeler leur diversité génétique. Ensemble, ces processus ont créé des différences génétiques entre les populations réparties sur le territoire. Ainsi, deux arbres appartenant à la même espèce peuvent présenter des profils génétiques légèrement différents selon leur région d’origine. Ces différences sont souvent subtiles et varient graduellement à travers le territoire, reflétant à la fois les conditions environnementales locales et l’histoire des populations au fil du temps.

On peut donc imaginer le génome d’un arbre comme un passeport biologique qui conserve des indices sur son origine. Les arbres issus d’une même région partagent certaines variantes génétiques plus fréquemment que ceux provenant d’autres régions. Individuellement, chacune de ces variantes fournit peu d’information sur l’origine d’un arbre. Toutefois, lorsqu’on en analyse plusieurs milliers simultanément, leur combinaison forme une signature suffisamment distinctive pour permettre d’estimer l’origine géographique d’un arbre sur une carte. À l’image d’un code postal, cette signature ne permet pas d’identifier un individu précis, mais elle peut révéler la région dont il est issu. Cette propriété est particulièrement intéressante pour les espèces forestières, dont les populations peuvent être adaptées à des conditions climatiques parfois très différentes.

Pour exploiter cette information, les chercheurs analysent notamment de petites variations dans l’ADN appelées SNP (pour single nucleotide polymorphisms, ou en français polymorphismes d’un seul nucléotide), qui correspondent à des différences portant sur une seule lettre du code génétique. En étudiant ces variations chez des centaines, voire des milliers d’arbres dont l’origine géographique est connue, il est possible de construire une véritable carte génétique des populations. Des modèles statistiques et des algorithmes d’apprentissage automatique peuvent alors détecter les relations entre les profils génétiques et les coordonnées géographiques
des échantillons. Une fois entraînés, ces modèles sont capables d’estimer l’origine d’un arbre inconnu à partir de son ADN, ouvrant ainsi la voie à de nouveaux outils de traçabilité particulièrement prometteurs pour le secteur forestier.

Cinq espèces à l’épreuve de la traçabilité

Notre équipe a testé cette approche sur cinq essences forestières d’importance commerciale au Canada : le pin tordu (Pinus contorta), l’épinette noire (Picea mariana), le peuplier faux-tremble (Populus tremuloides), le peuplier baumier de l’Ouest (Populus trichocarpa) et le pin blanc de l’Est (Pinus strobus). Ces espèces ont été choisies parce qu’elles présentent des histoires évolutives, des structures génétiques et des aires de répartition très différentes. Certaines, comme l’épinette noire et le peuplier faux- tremble, occupent une très vaste portion du continent nord-américain, tandis que d’autres sont plus restreintes au niveau géographique. Cette diversité constitue un excellent banc d’essai pour évaluer le potentiel de la génomique comme outil de traçabilité.

La capacité à retracer l’origine géographique varie selon les espèces :

• Chez certaines, les populations présentent des différences génétiques marquées entre régions, ce qui facilite l’identification de leur provenance;

• Chez d’autres, la signature génétique est plus diffuse, rendant l’exercice plus complexe.

Tableau 1. Taille d’échantillon, densité de marqueurs et précision géographique obtenue pour les cinq essences étudiées

■ Plus la distance moyenne entre provenances est grande, plus l’erreur de prédiction tend à augmenter :sauf pour l’épinette noire, où une forte structure génétique compense un échantillonnage plus dispersé. Les sources de données sont disponibles auprès des auteurs.

Plutôt que de chercher seulement à déterminer la province ou la région administrative d’origine de l’arbre, nous avons voulu aller plus loin en estimant directement sa position géographique, telle que sa latitude et sa longitude, à partir de son profil génétique. Cette stratégie évite de dépendre de frontières régionales définies arbitrairement et offre une résolution potentiellement plus fine de l’origine d’un individu. Pour y parvenir, nous avons comparé quatre méthodes statistiques et d’apprentissage automatique : un modèle linéaire classique, ainsi que trois algorithmes capables de détecter des relations plus complexes dans les données, soit 1 les k plus proches voisins, 2 la forêt aléatoire et 3 le gradient boosting.

Retrouver l’origine d’un arbre grâce à son ADN

Les résultats obtenus sont dans l’ensemble très encourageants. Chez le peuplier baumier de l’Ouest, l’erreur moyenne de prédiction n’était que de 15 km, une précision remarquable qui s’explique notamment par la forte densité d’échantillonnage utilisée dans cette étude. Plus le nombre d’arbres de référence est important et leur répartition géographique est homogène, plus le modèle dispose d’informations pour reconnaître les signatures génétiques propres aux différentes régions. À l’autre extrémité du spectre, le peuplier faux-tremble présentait une erreur moyenne d’environ 383 km. Bien que cette valeur semble élevée, elle doit être interprétée à la lumière de l’immense aire de répartition de l’espèce, qui s’étend du Canada jusqu’au Mexique. Ce résultat ne signifie pas nécessairement que la méthode fonctionne moins bien chez cette espèce. Il reflète davantage la difficulté de modéliser l’origine géographique sur un territoire aussi vaste et diversifié.

Un résultat particulièrement intéressant est qu’aucun algorithme ne s’est révélé systématiquement supérieur aux autres. La méthode des k plus proches voisins a offert les meilleures performances pour trois des cinq espèces étudiées, soit l’épinette noire, le peuplier baumier de l’Ouest et le peuplier faux-tremble. À l’inverse, le gradient boosting s’est montré plus performant pour les deux espèces de pins. Ces différences montrent que la relation entre génétique et géographie peut varier considérablement d’une espèce à l’autre. Il n’existe donc pas de solution universelle : le choix de l’algorithme doit tenir compte de l’histoire évolutive, de la structure génétique et de la répartition géographique propres à chaque espèce.

Enfin, les résultats montrent qu’il n’est pas nécessaire de séquencer l’ensemble du génome pour obtenir une bonne précision. Dans la plupart des cas, l’utilisation d’environ 2 000 à 5 000 marqueurs génétiques choisis aléatoirement permettait déjà d’obtenir des résultats fiables. Ce constat est particulièrement important dans une perspective d’application opérationnelle, puisque cela permet de réduire considérablement les coûts et la complexité des analyses. À terme, la traçabilité génétique pourrait devenir un outil accessible pour compléter les systèmes de traçabilité existants et pour garantir l’origine de produits du bois ou de matériel forestier dont la
provenance est incertaine.

De la recherche à la forêt

Au-delà de la lutte contre l’exploitation illégale des forêts, cette approche ouvre la voie à plusieurs applications concrètes pour le secteur forestier québécois et canadien. En permettant de vérifier indépendamment l’origine d’un arbre ou d’un produit forestier, la traçabilité génétique peut renforcer les mécanismes de contrôle déjà en place et répondre à des enjeux croissants liés à la durabilité, à l’adaptation aux changements climatiques et à la biosécurité.

Parmis les applications envisagées

• Certification forestière : vérifier que la provenance de bois commercial d’une forêt certifiée correspond réellement à l’origine déclarée et renforcer la crédibilité des systèmes de certification.

• Gestion de la provenance des semences et des plants : confirmer que le matériel de reboisement provient de sources génétiquement adaptées aux conditions environnementales des sites de plantation.

• Adaptation aux changements climatiques : accompagner les stratégies de migration assistée en permettant de suivre l’origine géographique et génétique des populations déplacées vers des régions où les conditions climatiques futures seront plus favorables.

• Biosécurité : réduire les risques associés au transport de bois, de semences ou de plants susceptibles de contribuer à la propagation d’insectes et de maladies ou d’autres organismes nuisibles.

L’étude propose d’ailleurs un cadre méthodologique structuré (en quatre étapes) pour développer un tel système de traçabilité chez une nouvelle espèce, de l’identification taxonomique initiale jusqu’à la sélection finale des marqueurs génétiques les plus informatifs.

■ Ballot de planches 2 po x 8 po (EPS, épinette-pin-sapin) après rabotage à l’usine de l’École de foresterie de Duchesnay (province de Québec). (Photo : RNCan)

■ Un défi : obtenir de l’ADN des produits du bois. Le bois est râpé finement avant de réaliser l’extraction d’ADN et d’en obtenir une quantité suffisante pour être séquencé.
 

Une nouvelle génération d'outils pour protéger les forêts

Cette approche génomique ne remplace pas les outils de traçabilité existants, mais vient plutôt les compléter en offrant une méthode de vérification indépendante. Sa précision dépend toutefois de la qualité et de la densité des populations de référence : plus les différentes régions sont bien représentées, plus les prédictions sont fiables. Par ailleurs, la baisse des coûts du séquençage génétique et le développement de bases de données de référence rendent cette technologie de plus en plus accessible. Elle pourrait ainsi être utilisée pour vérifier l’origine de semences, de plants ou de produits forestiers, et renforcer les systèmes actuels de certification et de traçabilité.