Les arbres jouent un rôle clé dans le fonctionnement des écosystèmes, et dans le bien-être des populations humaines. Ils stabilisent les sols, participent à la régulation du cycle de l’eau, et piègent du carbone atmosphérique contribuant ainsi à la régulation du climat à l’échelle globale. Ils hébergent également une importante biodiversité. L’importance de ces fonctions est exacerbée en milieu urbain. De fait, les arbres y sont à l’origine de nombreux services écosystémiques : ils forment des îlots de fraîcheur, captent les polluants atmosphériques et réduisent la pollution sonore. Les arbres et leur bon état de santé sont donc essentiels au fonctionnement de l’écosystème urbain, tant du point de vue de l’écologie que de l’économie et de la société.

Les insectes herbivores peuvent engendrer des dégâts considérables sur les arbres urbains. Certains dégâts sont essentiellement d’ordre esthétique sur les arbres d’ornements (par exemple, la mineuse du marronnier Cameraria orhidella ou la punaise réticulée du chêne Corythucha arcuata), mais d’autres herbivores peuvent entraîner l’épuisement et la mort des arbres (l’agrile du frêne Agrilus planipennis) en plus de présenter un risque allergique pour la population (chenilles processionnaires). La vulnérabilité des arbres urbains aux attaques d’insectes herbivores est d’autant plus importante que les villes sont les points d’entrée des ravageurs exotiques qui échappent généralement au contrôle par leurs ennemis naturels. En Amérique du nord, le coût économique moyen des dégâts causés par le longicorne asiatique Anoplophora glabripennis a été estimé entre 72 et 2 300 millions de dollars par ville. Des estimations du même ordre de grandeur ont été faites pour l’agrile du frêne ou le bombyx disparate Lymantria dispar. Au-delà des coûts économiques directs liés à la protection des arbres ou à l’enlèvement du bois mort, les insectes herbivores peuvent engendrer des coûts indirects via un effet sur la santé humaine. De fait, la compréhension des facteurs contrôlant les dégâts des insectes ravageurs natifs et exotiques sur les arbres urbains est un enjeu majeur de la recherche en écologie.

La diversité des arbres joue un rôle essentiel dans la santé des arbres et des forêts. Les forêts mélangées sont ainsi généralement plus résistantes aux attaques d’insectes herbivores que les peuplements monospécifiques. Plusieurs facteurs peuvent l’expliquer : (1) pour un insecte herbivore donné, le mélange d’essences hôtes et non-hôtes rend plus difficile la reconnaissance et la localisation des arbres hôtes, réduisant de fait les dégâts occasionnés notamment par les insectes spécialistes ; (2) la diversité des voisins d’un arbre modifie sa capacité à se défendre contre les herbivores ; (3) les ennemis naturels des herbivores (prédateurs, parasitoïdes, entomopathogènes) sont plus abondants et plus diversifiés dans les forêts mélangées. Ces mécanismes opèrent à différentes échelles, depuis le voisinage immédiat de l’arbre jusqu’au niveau du paysage. Ils pourraient également être à l’œuvre en ville. Mais l’habitat urbain diffère à de nombreux égards de l’habitat forestier, de sorte que la question de savoir si la diversité des arbres en ville pourrait être un facteur de prévention des dégâts d’insectes herbivores reste à vérifier.

L’abondance et la diversité des arbres peuvent tamponner l’effet négatif de l’environnement urbain sur la santé des arbres. D’une part, la biodiversité des villes diffère de la biodiversité des environnements moins anthropisés. Alors que la diversité des plantes peut être plus importante en ville du fait de l’introduction d’espèces à but ornemental, la diversité des animaux y est généralement plus faible. C’est particulièrement le cas des arthropodes, des oiseaux, surtout prédateurs . Or, les arbres sont un élément essentiel de la complexité structurale des habitats urbains et contribuent à héberger une biodiversité importante. Toutefois, les conséquences de la diversité et de la densité des arbres sur les herbivores et la régulation de leurs dégâts par leurs ennemis fait l’objet de débats dans la littérature. D’autre part, la ville est un environnement stressant pour les arbres. L’éclairage public et l’effet d’îlot de chaleur urbain modifient la phénologie des arbres . Or, la phénologie des herbivores est étroitement liée à celle de leurs hôtes de sorte que l’effet de l’urbanisation sur la phénologie des arbres peut entraîner un découplage avec les herbivores et en cascade leurs ennemis naturels . De plus, l’effet d’îlot de chaleur urbain associé à l’imperméabilité des sols engendre un stress hydrique chronique. Le stress hydrique altère la qualité des tissus de l’arbre comme ressource pour les herbivores et peut diminuer les défense de l’arbre, favorisant ainsi les dégâts par les insectes. La diversité et la densité des arbres peuvent atténuer l’effet du stress hydrique en créant un microclimat favorable et ainsi moduler la réponse des insectes herbivores à l’urbanisation. Ainsi, la diversité et la densité des arbres urbains influencent à la fois les facteurs ascendants (bottom-up) et descendants (top-down) contrôlant les dégâts d’insectes herbivores, mais l’importance relative et les conditions d’intervention de ces deux mécanismes restent incomprises.

Les enjeux liés à la santé des arbres dépassent largement le cadre de la recherche en écologie tant les arbres jouent un rôle important dans la vie des citoyens des villes. La recherche a montré que le grand public est sensible à l’abondance et à la diversité des arbres et perçoit les services écosystémiques fournis par les arbres. Mais de fortes inégalités sociales existent dans les bénéfices que retirent les citoyens des arbres et dans la perception qu’ils en ont. En ville notamment, ce sont les personnes bénéficiant d’un plus haut niveau d’éducation et d’un meilleur revenu qui apparaissent comme étant les plus concernées par la santé des arbres, d’autant plus qu’elles vivent dans des environnements où la densité d’arbres est plus élevée. Ces inégalités se répercutent sur la relation des enfants à leur environnement naturel et sur leurs apprentissages. Il a par exemple été montré qu’un environnement riche en arbres renforce les apprentissages des enfants, en particulier dans les milieux défavorisés. Ainsi, l’implication du grand public et en particulier des enfants dans l’étude de l’effet de l’urbanisation sur la santé des arbres présente le double avantage de contourner les difficultés inhérentes à l’étude de la biodiversité et de son fonctionnement en milieu urbain en permettant l’accès aux espaces privés, tout en offrant une possibilité unique de renforcer les liens entre science et société et entre nature et société, au bénéfice de tous.