Pensée sauvage : ces plantes ont rétréci leurs fleurs et abandonnent leurs pollinisateurs | Science

La planète manque de pollinisateurs. L’effondrement pourrait être pire chez les bourdons que chez les abeilles. Sans eux, qui pollinisera les plantes qui en ont besoin pour la fertilisation ? Eh bien, ils sont seuls, seuls. Le taux d’autofécondation d’une plante sauvage a augmenté de près de 30 %. Et si vous n’avez plus besoin de les attirer, à quoi servent les fleurs et le nectar ? Les deux attributs de la pensée sauvage (Viole arvensis) ont diminué par rapport aux spécimens d’il y a 30 ans, aujourd’hui ressuscités. Ce n’est qu’une espèce parmi des milliers qui existent et n’ont été observées qu’en France, mais elle pourrait ouvrir la voie à un monde sans fleurs.

Les angiospermes, plantes à fleurs, sont apparues sur Terre il y a environ 130 millions d’années et il n’a fallu que quelques années supplémentaires pour remplir la planète entière de couleurs. Charles Darwin, le père de la théorie de l’évolution, semble en avoir été gêné. Dans une lettre à son meilleur ami, le botaniste et explorateur Joseph Hooker, il déclarait : « Le développement apparemment rapide de toutes les plantes supérieures au cours des dernières époques géologiques est un abominable mystère », écrivait-il à l’époque. Dans le succès rapide de cette abomination, les plantes ont trouvé des alliés chez les insectes, les oiseaux et, pourquoi pas, les dinosaures, qui les ont aidés à se féconder mutuellement grâce aux grains de pollen, les gamétophytes mâles. Aujourd’hui, 80 % des espèces végétales sauvages et 70 % des espèces cultivées dépendent plus ou moins des pollinisateurs. Ainsi, le déclin des populations et d’espèces entières d’insectes, réduit de moitié dans les zones les plus altérées par l’homme, pourrait avoir un impact énorme sur la flore mondiale.

La région parisienne, au nord de la France, ne représente pas la planète entière, mais les botanistes y ont observé ce qui pourrait se produire dans le reste du globe. Ces dernières années, ils ont remarqué que les fleurs de pensées sauvages étaient moins voyantes. Dans le même temps, la réduction des populations d’insectes pollinisateurs leur paraissait évidente. Les deux phénomènes pourraient-ils être liés ? Pour le prouver, ils se sont tournés vers ce qu’ils appellent l’écologie de la résurrection.

Samson Acoca-Pidolle, chercheur à l’université de Montpellier, explique de quoi il s’agit : « Cela consiste à utiliser la propriété de latence d’une étape de la vie pour stocker des individus pendant une longue période. Dans notre cas, certaines graines récoltées entre les années 90 et 2000 et conservées dans les réfrigérateurs des Conservatoires botaniques nationaux. En 2021, ils ont récupéré les graines de pensée sauvage de leur hibernation et sont retournés dans les mêmes champs où ils les avaient obtenues et en ont collecté de nouvelles, du présent, pour les comparer. “Cette méthodologie est puissante car nous pouvons comparer l’ascendance et la progéniture exactement dans les mêmes conditions, dans un jardin commun”, ajoute Acoca-Pidolle.

Les résultats des semis, publiés dans la revue scientifique Nouveau phytologue, ils sont inquiétants. Ils ont transporté les deux groupes de graines, celles ressuscitées et celles actuelles, dans des serres situées à quatre endroits différents. À chaque endroit, ils ont conçu la même expérience. Dans des zones isolées et dotées de moustiquaires, ils ont planté une trentaine de plants de chaque lignée. Quand le mois d’avril est arrivé, ils ont introduit des ruches pour les polliniser et ont produit une deuxième génération. Au total, 792 plantes. Ils les ont étudiés sous tous les angles possibles. Ils ont analysé son génome, la fréquence des visites d’insectes, les taux de croissance végétative et, notamment, tous les paramètres de floraison : longueur de la corolle, largeur du labelle, longueur de l’éperon, mais aussi celle des sépales ou durée de l’anthèse, la formation de la fleur, des cinq premières fleurs apparues sur chaque plante.

Parmi les sept paramètres, seule la longueur des sépales, ces sortes de protecteurs sous les pétales, n’était pas la même. Pour le reste, tout avait changé entre la pensée sauvage d’aujourd’hui et celle d’il y a 30 ans. Concrètement, les plantes actuelles ont réduit leur surface florale de 10 %. Ils avaient également moins de guides de nectar. Ils constituent l’une des adaptations les plus sophistiquées développées par les plantes à fleurs et sont, comme on dit, des modèles visuels qui guident l’insecte vers l’endroit où se trouvent le nectar et le pollen. Dans certaines fleurs, elles sont visibles à l’œil humain, mais dans d’autres, comme le tournesol, qui semble être d’un jaune monotone, en réalité il a d’autres jaunes, mais les rayures sont dans la gamme de la lumière ultraviolette, visible uniquement par les pollinisateurs. . . Un dernier fait définitif : dans les quatre sites où ont été réalisés les expériences, la lignée ressuscitée du passé a produit en moyenne 20 % de nectar en plus.

En parallèle, les auteurs des expériences ont observé deux autres tendances. D’une part, et confirmés au niveau génétique, ils ont vérifié que le taux d’autofécondation des plantes actuelles est 27% plus élevé que celui de celles du passé. Depuis l’origine des plantes vasculaires, de nombreuses espèces ont développé la capacité de s’autoféconder. C’est une stratégie imbattable en principe, ils n’ont besoin de personne pour se reproduire. Mais il y a un problème : la réduction de la diversité génétique due à la consanguinité rend l’organisme plus vulnérable et moins élastique face aux changements environnementaux et, bien sûr, multiplie le risque d’hériter d’une mutation nuisible. Dans les fleurs actuelles, les botanistes ont détecté moins d’herkogamie, la distance entre les étamines et les pistils, entre les organes sexuels mâles et femelles, pour faciliter l’autofécondation.

“L’autofécondation est la forme extrême de consanguinité et chez les plantes (et tous les organismes), elle affecte leur taille, leur survie”

Pierre-Olivier Cheptou, chercheur au Centre national de la recherche scientifique

“L’autofécondation est la forme extrême de consanguinité et chez les plantes (et tous les organismes) elle affecte leur taille, leur survie…” explique Pierre-Olivier Cheptou, chercheur au Centre national de la recherche scientifique (CNRS français) et directeur de l’œuvre d’Acoca-Pidolle. En fait, ils ont constaté que le nombre de graines produites par les plantes actuelles par rapport à celles du passé était quelque peu inférieur, mais il faudrait voir comment ce rendement inférieur évoluera dans le futur.

L’énorme changement serait dû à la difficulté croissante qu’ont les pensées sauvages à recruter des pollinisateurs. Le déclin de ces insectes mutualistes rendrait inutiles les fleurs et le nectar qui les attiraient, éléments dans lesquels les plantes investissent une bonne partie de leurs ressources. En fait, lors des expériences, ils ont confirmé que les bourdons venaient en plus petit nombre et en moindre fréquence que les spécimens actuels. « Nous avons été surpris de découvrir que ces plantes évoluent si rapidement. “Nos résultats montrent que les anciennes interactions liant les pensées à leurs pollinisateurs disparaissent rapidement”, a déclaré Acoca-Pidolle. La même idée met en avant son tuteur, la rapidité du changement. « Ce que montre notre étude, c’est qu’ils évoluent pour se passer de leurs pollinisateurs », souligne Cheptou. “Ils évoluent vers l’autopollinisation, qui fonctionne à court terme, mais peut limiter leur capacité à s’adapter aux futurs changements environnementaux.”

Le professeur Michael Lenhard dirige un laboratoire de génétique des organes végétaux à l’Université de Potsdam (Allemagne). Sans rapport avec les expériences de pensée sauvage, il a enquêté syndrome d’autopollinisation. Les caractéristiques fondamentales du syndrome sont des changements dans la localisation des organes sexuels (herkogamie de raccourcissement) et dans la morphologie des fleurs. Lenhard reconnaît que l’un des résultats est la perte d’attrait de ces ornements : « Surtout lorsque le syndrome d’autofécondation avec ses différentes composantes, telles qu’une taille plus petite et une production d’odeur plus faible, est déjà fortement établi. Dans ce cas, deux signaux importants pour attirer les pollinisateurs sont réduits (visuel, taille des fleurs et olfactif, arôme), ce qui rend les fleurs moins frappantes et moins attrayantes pour les pollinisateurs. »

Le scientifique allemand est également d’accord avec le français : « Dans un avenir proche, je pense que nous pourrions voir davantage de populations végétales évoluer avec un taux d’autopollinisation et d’autofécondation plus élevé, si le nombre de pollinisateurs continue de diminuer. » À long terme, il estime également que ce n’est pas une bonne stratégie : « Si cet effet devenait vraiment fort, cela serait probablement préjudiciable aux populations en question, car les populations/espèces autofécondées ont tendance à avoir une plus faible capacité d’évolution. adaptation et un taux d’extinction plus élevé”.

« Cette transition a existé naturellement, elle est courante chez les plantes, mais le changement global l’accélère. “C’est la vitesse qui est dramatique.”

Sergio Ramos, chercheur en botanique à l’Université de Zurich, Suisse

De l’Université de Zurich (Suisse), le chercheur Sergio Ramos rappelle que l’autofécondation des plantes a toujours existé. “Ce n’est pas un phénomène isolé, toutes les plantes, tous les groupes de plantes l’ont vécu, et en fait c’est l’une des transitions évolutives les plus importantes, les plus fréquentes et les plus cohérentes”, dit-il. Il y a quelques années, Ramos a réalisé une série d’expériences avec des choux aux fleurs jaune intense. Comme le reste des plantes, elles doivent attirer les insectes pollinisateurs, mais elles ne peuvent pas être trop attrayantes sinon elles attireront également les insectes herbivores. Dans leurs expériences, ils ont utilisé des plantes de même origine qu’ils ont divisées en quatre groupes et ont joué avec la présence/absence de bourdons et/ou de chenilles du papillon du chou, un herbivore vorace. À la huitième génération, les fleurs de chacune étaient très différentes. Ceux exposés aux pollinisateurs avaient des fleurs plus grandes et dégageaient plus de parfum. Pendant ce temps, ceux qui souffraient du fléau des chenilles avaient réduit leur attrait floral, mais augmenté la quantité de métabolites toxiques, pour effrayer les herbivores.

“C’était l’un des premiers exemples expérimentaux montrant que cette transition se produit très rapidement”, explique Ramos. Mais il existe d’autres travaux qui ont également manipulé la présence ou l’absence d’insectes et « ce qui a été vu, c’est que lorsque les plantes n’ont pas de mouvement de pollen, il n’y a pas de croisement, médié par les insectes, juste après quelques générations, on commence à voir pour évoluer vers l’auto-reproduction, ajoute-t-il. Pour Ramos, ce qui est différent maintenant, c’est encore une fois la vitesse du changement : « Cette transition a existé naturellement, elle est courante parmi les plantes, mais le changement global l’accélère. C’est la vitesse qui est dramatique. Les biologistes évolutionnistes ne pouvaient imaginer pouvoir observer ces changements en temps réel. Pour moi, c’est ce qui me paraît beau et en même temps inquiétant. »

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