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La pollinisation chez les plantes à fleurs (Angiospermes)

Les plantes terrestres ancestrales sont apparues il y a 410 millions d’années. Par rapport aux Algues vertes dont elles divergent, elles se caractérisent, en particulier, par une cuticule imperméable limitant la déshydratation et la protection des spores qui sont enfermées dans un sac avec une enveloppe. Les fougères et plantes alliées développent un port érigé, grâce aux tissus conducteurs et de soutien, et généralisent l’hétérosporie chez les taxons les plus évolués afin d’augmenter statistiquement le brassage génétique. ——- osmunde_royale_low.jpg Chez les fougères, ce sont des spores et non pas des grains de pollen qui sont dispersées. Plus fragiles, elles donneront dans des conditions favorables, une sorte de lamelle verte, un prothalle, qui produira des gamètes : ceux-ci après la fécondation permettront la croissance d’une nouvelle fougère. Ces étapes, en particulier la fécondation car les gamètes mâles nagent, ne peuvent se dérouler sans eau. Chez l’osmonde royale (Osmunda regalis), les spores sont produites sur des frondes (“feuilles”) spécialisées. ————– Chez les Gymnospermes qui apparaissent il y a 260 millions d’années, la fécondation est sécurisée et le brassage génétique facilité grâce à la graine et au grain de pollen chez les Gymnospermes. ——- pin_pollinisation.jpg Le pollen apparaît chez les Gymnospermes. La pollinisation (son transport) est assurée par le vent. Ici, un nuage de grains de pollen chez un pin. ——– Enfin, chez les Angiospermes, la survie et dispersion des semences sont assurés grâce au carpelle et à la double fécondation (50 M années). Les tendances de l’histoire évolutive sont donc : – la libération de la contrainte « eau » dans le cycle de vie des plantes ; – la facilitation du brassage génétique ; – la sécurisation de la fécondation et du développement de l’embryon ; – la mise en place de mécanismes assurant la survie et la dispersion de la descendance sexuée. Les plantes à fleurs ou Angiospermes sont les plantes terrestres qui sont différenciées le plus tardivement mais dont la radiation est la plus importante.

Les relations entre les insectes et les plantes fleurs

Les plantes à fleurs constituent le groupe dont les relations avec les insectes sont les plus riches et diversifiées. Pour les insectes les plantes à fleurs peuvent servir : – de nourriture soit directement (nectar, sève, feuilles, bois) ou soit indirectement (déjections de pucerons, création de compost) ; – d’ abri soit directement (bambou, feuilles) soit après transformation de matériel végétal (cire des abeilles). ——- Bourdon.jpg Le pollen s’est agglutiné sur les pattes de cet insecte. Il sera déposé sur une autre fleur favorisant ainsi le brassage génétique et l’évolution de l’espèce. Photographie : Nathalie Faivre ———— A l’inverse, pour les plantes à fleurs les insectes peuvent servir : – de vecteurs de pollinisation pour les plantes à fleurs ; – de nourriture (plantes insectivores) ; – de transport des semences ; – de semeurs (fourmis semeuses ou sarcleuses). La pollinisation est la relation qui a permis le développement du plus grand nombre d’adaptations de part et d’autre.

Le pollen des plantes à fleurs entomophiles

Le grain de pollen est un gamétophyte, c’est-à-dire une “plante” produisant des gamètes, et non pas un gamète lui-même. Il est à comparer au prothalle des fougères. Quand son transport est assuré par les les insectes, il est de grande taille, à exine (paroi externe) ornementée pour faciliter la fixation sur le corps des insectes. Il est produit par des étamines souvent placées à l’intérieur d’une fleur colorée et bien visible, produisant du nectar. —– sauge_s_cacaliifolia_.jpg Chez les sauges, les fleurs colorées et de grande taille attirent les insectes pollinisateurs. L’insecte en entrant dans la corolle fait basculer les étamines qui déposent le pollen sur leur dos. Photographie : Patrice Barboutie —— Les insectes assurent la fécondation de 84% des plantes cultivées et 80% des plantes sauvages. Ils transportent le pollen jusqu’à 2 km autour de la ruche pour les abeilles autour de la ruche (Ramsey et al., 1999)‏. La distance normale de pollinisation d’un bourdon est comprise entre 70 et 631 m, même quand des champs de culture sont très proches (Osborne et al., 1999).‏ A l’inverse, chez les plantes à fleurs pollinisées par le vent, le pollen est de petite taille, à exine lisse et produit dans des anthères pendantes et à filets longs dans des fleurs réduites et discrètes. ——— Anemophilie.jpg Chez les graminées, la pollinisation est anémophile. Les fleurs sont discrètes (sépales et pétales sont absents) et les anthères sont fixées au filet par leur milieu, ce qui facilite leur balancement par le vent et la libération d’un pollen de petite taille et à paroi lisse. ———

Quelques exemples de pollinisations par les insectes

Chez les composées, le capitule, comme beaucoup d’inflorescences, a un effet d’affichage important dû à la multiplication des fleurs. Chez certaines composées, les fleurs périphériques étant stériles n’ont aucun rôle sexuel direct mais servent à guider les insectes vers celles fertiles placées au centre de l’inflorescence. Après la fécondation, le fruit est transporté par le vent ou les animaux. Chez les légumineuses papilionacées, les inflorescences ne sont pas en capitule mais la forme particulière de la corolle, étendard surplombant la carène et 2 ailes latérales, conduit les insectes vers les organes sexuels de la fleur. Chez les orchidées, l’attraction des insectes pollinisateurs est due à différents facteurs : – la production de nectar (genres Spiranthes et Orchis )‏ ; – l’éperon qui joue, comme cela a été prouvé, un rôle important ; – le mimétisme avec les plantes à nectar (genre Orchis ) ;‏ – le leurre sexuel (genre Ophrys )‏. Une fois l’insecte attiré par la fleur, la morphologie de celle ci permet la fixation du pollen sur le corps de l’animal, son transport puis son dépôt sur l’organe femelle de la fleur, le stigmate du pistil, qui est pollinisé ensuite (cas de Orchis morio). —– o_scolopax.jpg Chez Ophrys scolopax, le labelle imite la forme de l’insecte pollinisateur. L’insecte mâle est adulte avant la femelle. Il participe à la pollinisation car il est attiré par un bouquet d’odeur similaire à la phéromone sexuelle de la femelle. —— Chez les orchidées, d’autres facteurs peuvent intervenir sur la pollinisation : morphologie de l’inflorescence (spiranthe d’été) ou position des fleurs dans l’inflorescence (spiranthe d’automne)‏. L’hybridation interspécifique est possible (orchis singe et orchis homme pendu) car le pollinisateur est commun entre ces deux espèces Chez les aracées, les insectes pollinisateurs sont attirés par l’odeur nauséabonde émise par l’inflorescence, un spadice enveloppé d’une spathe. Les fleurs femelles situées vers le bas de l’inflorescence sont fertiles avant les fleurs mâles (protogynie). Il existe aussi des fleurs stériles, mâles ou femelles, réglant le passage des insectes d’un niveau à l’autre du spadice. Chez Arum italicum, les insectes chargés de pollen sont bloqués au niveau de l’ampoule de la spathe par des fleurs stériles pour permettre la pollinisation et la fécondation des fleurs femelles fertiles. Ceci étant fait, les insectes peuvent remonter au niveau des fleurs mâles devenues fertiles entre temps, se chargent à nouveau de pollen. Quand les appendices des fleurs mâles stériles se flétrissent à leur tour, ils peuvent quitter la spathe qui les piégeaient pour polliniser une autre plante (allopollinisation). Chez les moracées, la pollinisation des figuiers est particulière. Les 800 espèces de figuiers de par le monde ont chacun un mutualisme de pollinisation spécifique et obligatoire avec un hyménoptère, une Agaronide. Les inflorescences des figuiers sont protogynes, comme celles des aracées : les fleurs femelles sont fertiles avant les mâles. Les larves se développent au sein de fleurs femelles stériles qui se développent en galle. A maturité, les insectes s’envolent et avant de quitter l’inflorescence se chargent de pollen au contact des fleurs mâles fertiles. Quand les insectes femelles vont pondre dans les jeunes inflorescences de figuier, seules les fleurs femelles sont fertiles et elles recevront le pollen que les insectes avaient pris dans l’inflorescence précédente. D’autres acteurs participent à ce mutualisme : des insectes parasites des pollinisateurs et des fourmis prédatrices attirées aussi bien par les parasites et les pollinisateurs que par des messages chimiques olfactifs évoquant des hormones sexuelles. Les relations entre les insectes et les plantes à fleurs sont anciennes Chez les Angiospermes ancestrales, la pollinisation déjà était assurée par des Coléoptères qui mangeaient le pollen. Elles sont devenues complexes et diversifiées, permettent d’offrir le gîte et le couvert pour les insectes et d’assurer la pollinisation de 80% des plantes à fleurs. Chacune des parties, l’animal ou la plante, pouvant posséder des caractères morphologiques adaptés à l’autre partie, certaines relations sont uniquement spécifiques. Certains auteurs n’hésitent donc pas à qualifier les relations entre les insectes et les plantes à fleurs de co-évolution. Quelle que soit leur différentes qualifications (co-évolution, mutualisme…) liées à leur degré de complexité, ces relations privilégiées expliquent sans doute la radiation importante des Angiospermes alors que le groupe est récent par rapport aux autres plantes terrestres.

Le lilas (Syringa vulgaris, Oleaceae, Scrophulariales)

Le lilas commun (Syringa vulgaris) est originaire du sud-est de l’Europe. C’est l’espèce la plus connue du public car elle a donné naissance à de nombreux cultivars horticoles qui peuplent nos jardins, sa floraison abondante et odorante étant très appréciée. Le nom latin de la plante vient du grec «syringos» qui signifie tuyau : les rameaux sont droits, longs et remplis en leur centre d’une mœlle simulant le trou d’un tuyau. Elle peut être retirée facilement ; ce qui a donné le nom commun anglais de «pipe tree». Cependant, il n’est nulle part fait mention que le bois du lilas ait pu être utilisé pour la fabrication de pipe. Les lilas sont des arbustes ou de petits arbres, à feuilles caduques, avec des inflorescences très visibles (panicules ou thyrses) et très odorantes. Syringa vulgaris est l’espèce la plus connue et a donné naissance à de nombreux cultivars, en particulier grâce aux obtenteurs nancéen Lemoine et fils de 1850 à 1955. —— S._hyacinthiflora_low.jpgSyringa x hyacinthiflora, un hybride des espèces S. oblata x S. vulgaris. Photographie : Rolland Genot. ——— Les lilas appartiennent à la famille des Oleaceae qui regroupe des plantes très connues telles que le frêne, l’olivier, le forsythia ainsi que le jasmin. Les feuilles sont opposées comme toutes les Oleaceae (sauf le jasmin). Elles sont simples. ——– forsythia2_low.jpg Fleur de forysthia. Comme chez les lilas botaniques, les 4 pétales sont soudés entre eux et il y a 2 étamines. ——– Comme la plupart des Oleaceae, les pétales, au nombre de 4, sont soudés entre eux. Les étamines sont au nombre de 2. L’ovaire est supère et constitué de 2 carpelles. La placentation est axile. Les fruits sont des baies alors que ce sont des samares chez le frêne ou des capsules chez le forsythia. Aucun usage alimentaire n’est répertorié pour le lilas alors qu’il est fréquemment utilisé et planté pour sa floraison. Dans l’antiquité le lilas était symbolique de l’amour et de la fécondité, c’est une plante, chez les Anglais, prémonitoire de détresse autrefois utilisée pour les cérémonies funéraires. Un lilas aux fleurs d’un blanc profond signifie un amour durable et fidèle ; une couleur moins pure traduit une relation menacée.

Les plantes dans le monde du vivant

Considérons le monde vivant organisé en arbre généalogique. Cet arbre généalogique est divisé en 2 grandes branches, respectivement et par ordre d’apparition sur la Terre : les Bactéries et les Eucaryotes, êtres vivants à cellules à noyau vrai : de l’ADN dans une enveloppe ; la position des Virus étant incertaine. Pour les amateurs de curiosités, certains organites contenus dans les cellules végétales ou animales sont des Bactéries. Il s’agit des mitochondries, organites produisant l’énergie nécessaire aux cellules animales et végétales, et des chloroplastes, les organites contenant la chlorophylle chez les cellules végétales. En effet, des bactéries aquatiques aptes à la photosynthèse, les Cyanobactéries, sont à l’origine des plantes auxquelles elles ont fourni les chloroplastes par endosymbiose. L’endosymbiose caractérise 2 individus, l’un vivant dans l’autre, sans relation de parasitisme mais dans le cadre d’échanges profitables à chacun : ce phénomène est courant dans le monde vivant. Si la lecture de l’arbre généalogique de la vie continue, les Eucaryotes, les êtres vivants à noyaux vrais, sont ensuite divisés en différentes branches. Après avoir mis à part certains Eucaryotes unicellulaires dont les relations avec les autres ne sont pas encore précises, restent seulement 5 branches : – une branche contenant les Animaux et les Champignons. Ces derniers auraient donc plus d’affinités avec les Animaux qu’avec les Plantes ou les Algues ! – les Algues rouges (les Rhodophycées), – un groupe (les Straménopiles) qui contient entre autres, les Algues brunes et les Diatomées, – un groupe (les Alvéolés) contenant des êtres vivants unicellulaires dont la surface cellulaire est sous-tendue par des séries de sacs ou d’alvéoles contigus, – et enfin, les Plantes vertes, êtres vivants verts car chlorophylliens. Les Plantes vertes comprennent tous les organismes appelés communément Algues vertes ainsi que les végétaux terrestres. Les Algues vertes telles que Chlamydomonas sont des algues d’eau douce plus rarement d’eaux saumâtres. Les Plantes vertes terrestres sont aussi appelées Embryophytes, plantes à embryons, car elles forment durant leur cycle de vie des embryons résultant de la fécondation de spores mâles et de spores femelles. Les végétaux terrestres incluent les Marchantiales et les Hépatiques, peu connues du public, les Mousses et, enfin, des plantes ayant en commun la présence de tissus conducteurs de la sève : les Trachéophytes. En conclusion, le terme de plantes dans le langage commun désigne les plantes vertes à tissus conducteurs, les Trachéophytes des scientifiques. En effet, il s’agit des Prêles, des Fougères et autres plantes alliées sans graine ainsi que les Plantes à graines, les Gymnospermes et les Angiospermes.