Petites fleurs, grande mission de reproduction

Martine Letarte
Collaboration spéciale
La cléistogamie est présente chez 40 familles de plantes à fleurs, comme les impatientes et les violettes.
Photo: Simon Joly La cléistogamie est présente chez 40 familles de plantes à fleurs, comme les impatientes et les violettes.

Ce texte fait partie du cahier spécial Recherche

Certaines plantes produisent de belles grandes fleurs attrayantes pour les insectes pollinisateurs, mais aussi de petites fleurs rabougries. Elles semblent insignifiantes, mais elles permettent l’autopollinisation. Ces petites fleurs, qu’on qualifie de cléistogames, jouent un rôle crucial pour la survie de l’espèce. Et ce n’est pas un hasard si on retrouve davantage cette stratégie de reproduction chez certains types de plantes.

Darwin a soulevé l’hypothèse il y a environ 150 ans que la cléistogamie serait plus présente chez les fleurs bilatéralement symétriques. Ces fleurs,comme les orchidées, ont un seul plan de symétrie contrairement aux fleurs radialement symétriques qui ont plusieurs plans de symétrie, comme la marguerite.

Alors que Darwin basait son hypothèse sur une cinquantaine d’espèces qu’il avait étudiées, Simon Joly, chercheur au Jardin botanique de Montréal, et Daniel Schoen, professeur au Département de biologie de l’Université McGill, ont pu valider son hypothèse grâce à l’étude de plus de 2500 espèces.

« Nous avons maintenant accès à de grandes bases de données et à des outils de généalogie des plantes à fleurs qui nous ont permis de tester cette hypothèse à plus grande échelle », explique Simon Joly, aussi professeur associé au Département de sciences biologiques à l’Université de Montréal et chercheur à l’Institut de recherche en biologie végétale.

Ces chercheurs ont ainsi trouvé que le taux d’évolution de la cléistogamie est quatre fois plus élevé chez les espèces bilatéralement symétriques que chez les radialement symétriques. Cette validation de l’hypothèse deDarwin a été publiée au début février dans la revue Current Biology.

Police d’assurance

Pourquoi ces fleurs bilatéralement symétriques auraient-elles davantage évolué vers la cléistogamie ? « Darwin et d’autres naturalistes avant lui avaient remarqué que les plantes aux fleurs bilatéralement symétriques sont généralement pollinisées par moins d’espèces de pollinisateurs que les autres, indique Simon Joly. Cela peut s’expliquer par différentes raisons, comme par le fait que le nectar est plus difficilement accessible chez ces fleurs. »

La cléistogamie est comme une police d’assurance : ces petites fleurs assureront la reproduction de l’espèce si les pollinisateurs ne sont pas au rendez-vous

 

Or, avec moins de pollinisateurs, il y a plus de risques que, d’une saison à une autre, la pollinisation ne puisse pas se faire. Par exemple, si un insecte n’est pas présent une année.

« Darwin avait donc émis l’hypothèse qu’il serait plus logique qu’on retrouve davantage la cléistogamie chez les espèces à symétrie bilatérale », précise M. Joly.

« La cléistogamie est comme une police d’assurance : ces petites fleurs assureront la reproduction de l’espèce si les pollinisateurs ne sont pas au rendez-vous », illustre Daniel Schoen, qui s’était intéressé à la cléistogamie il y a près de 40 ans alors qu’il était chercheur postdoctoral à l’Université de Canterbury, en Nouvelle-Zélande.

Une stratégie hors du commun

Les plantes cléistogames sont relativement rares. Si on compte près de 400 000 espèces de plantes à fleurs sur la planète, environ 500 d’entre elles seulement ont ce mode de reproduction qui passe souvent inaperçu. Mais la cléistogamie est tout de même présente chez 40 familles de plantes à fleurs différentes, comme les impatientes et les violettes.

« Les espèces cléistogames de ces 40 familles de plantes n’ont pas d’ancêtres communs récents, alors on peut conclure que ce mode de reproduction sophistiqué a des origines indépendantes chez elles », affirme Simon Joly.

Photo: Simon Joly Sur ce plant de violette, les fleurs cléistogames ne sont pas les fleurs colorées, mais celles qui ressemblent à de petits bourgeons à la base du plant.

La stratégie de production de fleurs rabougries peut tout de même varier d’une espèce à une autre. « Certaines peuvent produire les deux types de fleurs en même temps, alors que d’autres vont sortir leurs petites fleurs seulement au début de la saison de croissance et produiront ensuite des fleurs normales, décrit M. Joly. D’autres espèces feront le contraire. »

Cela s’explique probablement par la présence — ou l’absence — de pollinisateurs à ces différentes périodes de l’année.

« Mais, les plantes ne peuvent pas réagir soudainement à leur environnement, par exemple en commençant leur production de petites fleurs parce qu’il y a moins de pollinisateurs qu’à l’habitude, précise de son côté M. Schoen. On parle ici de programmation génétique. »

Éviter la consanguinité

Efficace pour assurer une descendance, cette stratégie vient aussi minimiser la consanguinité. « Les problèmes de consanguinité peuvent être pires chez les plantes que chez les humains parce qu’elles ont les deux sexes et peuvent se reproduire par elles-mêmes, illustre M. Joly. Des problèmes de maladies génétiques récessives peuvent même mener à l’extinction des populations et des espèces. »

Si certaines plantes misent fortement sur l’autopollinisation, celles qui utilisent aussi l’activité des insectes augmentent leurs chances d’obtenir une bonne diversité génétique. « Les fleurs normales permettent une reproduction croisée avec d’autres plantes par la pollinisation, alors que les fleurs cléistogames permettent d’assurer la reproduction en l’absence de pollinisateurs », précise M. Joly.

Vers d’autres projets de recherche

Cette étude pourrait être intéressante pour différents types d’applications. Par exemple, dans l’industrie des plantes génétiquement modifiées. « L’un des gros problèmes est que les gènes des plantes génétiquement modifiées peuvent s’échapper dans la nature avec la pollinisation, indique M. Joly. Si on pouvait rendre ces plantes cléistogames, on pourrait limiter la propagation du pollen. »

Toutefois, Darwin et ses hypothèses continuent de garder Simon Joly occupé. « Une prochaine étape serait d’observer directement dans la nature les pollinisateurs actifs auprès de plantes cléistogames, affirme-t-il. Cela demandera beaucoup de données, mais avec l’avancement des connaissances, cela pourrait être possible un jour. »