Indholdsfortegnelse for No. 42 i Science et Vie Questions & Réponses

La vie sur Terre serait bien différente sans les végétaux. Principaux contributeurs à la biomasse de notre planète, ce sont très souvent les premiers maillons des chaînes alimentaires. Pourtant, dans la vie quotidienne, ils sont invisibilisés par rapport aux animaux. Fermement ancrée dans le sol, l’immobilité apparente des plantes nous semble monotone. On les juge trop vertes, trop silencieuses, toujours immuables. Ce dédain des plantes porte un nom: la cécité botanique. Et pourtant, la vie des plantes est tout aussi intéressante que celle des animaux, voire plus! Pour les comprendre, il ne faut pas avoir peur de sortir d’un système de pensée trop adapté à nos semblables. Derrière l’immobilité des plantes se cachent un ensemble de stratégies mises en place pendant des dizaines de millions d’années pour prospérer sans se…

L’arbre le plus haut du monde est un séquoia à feuilles d’if (Sequoia sempervirens) mesurant 116 mètres, soit l’équivalent du second étage de la tour Eiffel. Âgé d’environ 800 ans, il a une largeur de 7 mètres et pèserait près de 3300 tonnes. Surnommé Hypérion, le mastodonte se trouve dans le parc national de Redwood, en Californie. L’arbre a été découvert en 2006 par le chercheur Chris Atkins et le naturaliste amateur Michael Taylor. Mais son emplacement exact est inconnu du grand public afin de le protéger. Il s’agit d’un conifère appartenant à la famille des Taxodiacées, des arbres présents dans les régions tempérées et subtropicales. Cette espèce, dont les feuilles sont persistantes, est dépourvue de branches sur un tiers ou la moitié de sa hauteur. Sequoia sempervirens est le seul…

Les océans puis notre atmosphère se sont considérablement enrichis en dioxygène (O2) suite à l’invention de la photosynthèse oxygénique, il y a plus de deux milliards d’années. Cette nouvelle molécule est initialement un poison pour les organismes d’antan et sa libération dans l’atmosphère est à l’origine d’une extinction de masse surnommée la Grande Oxydation. Quelques espèces ont fini par s’adapter à cet environnement toxique et ont appris à utiliser l’oxygène pour respirer. On entend souvent dire que les forêts tropicales comme l’Amazonie seraient les poumons de notre planète. Cette affirmation est toutefois à prendre avec des pincettes en ce qui concerne la production actuelle de dioxygène. En réalité, la quasi-totalité de l’O2 produit dans ces forêts est également consommée au même endroit. Végétaux, animaux et décomposeurs respirent ce dioxygène qui…

En cas de sécheresse, la quantité d’eau transpirée par la plante est supérieure à celle qu’elle absorbe. Les feuilles s’étiolent. On parle de stress hydrique. Composante principale d’une plante, l’eau est indispensable à la photosynthèse, ainsi qu’à l’élaboration de la sève et donc à la circulation des nutriments dans la plante. Face au stress hydrique, la plante est obligée d’économiser l’eau. Sa première stratégie consiste à diminuer sa transpiration en fermant les stomates des feuilles, ce qui réduit jusqu’à 50 % de ses pertes en eau. Mais cette adaptation physiologique a ses limites. À moyen terme, la croissance végétale est considérablement ralentie du fait de la réduction des échanges gazeux nécessaires à la photosynthèse qui s’opère au niveau des stomates (voir p. 10 question 07). Certaines plantes sont mieux adaptées…

Comme les animaux, les végétaux ont développé diverses stratégies pour résister au froid hivernal. Dès que la température moyenne journalière est inférieure à 10 - 15°C et que la lumière baisse, les cellules végétales se préparent à se protéger du gel et à lutter contre la formation de glace, qui diminue la quantité d’eau disponible des compartiments cellulaires. Cette phase, qui dure quatre semaines, correspond à l’endurcissement au froid. Des protéines LEA (Late Embryogenesis Abundant) s’accumulent dans les tissus et stabilisent les membranes cellulaires contre les dommages du gel. De plus, l’augmentation de la concentration de certains solutés, comme les polyols, le glycérol ou des glucides, abaisse le point de congélation de l’eau dans la cellule. Ces substances se lient aux membranes et empêchent l’eau d’y entrer et de former…

Le terme “plante boussole” désigne les espèces de plantes appartenant aux genres Lactua (laitues) et Silphium (silphies), tous deux faisant partie de la famille des Composées. Les plantes boussoles orientent naturellement leurs feuilles en fonction du soleil levant, sur un axe Nord-Sud, perpendiculairement au sol. Ainsi, ce stratagème leur permet de se protéger des brûlures du soleil en diminuant la quantité de rayonnement solaire direct que la feuille reçoit. Cela limite aussi l’évaporation des feuilles. Chez Silphium laciniatum, originaire des prairies d’Amérique du Nord, les feuilles sont disposées de façon aléatoire au début de leur croissance avant de se réorienter au bout de deux à trois semaines. Par le passé, les chasseurs de la prairie ont appris à les utiliser pour se diriger.…

Certaines plantes comme les lys se développent à partir d’un bulbe massif. C’est en réalité une forme de dormance, la plante stocke ses réserves et limite l’expansion de ses parties aériennes pour survivre aux rudes mois d’hiver. Si vous achetez le bulbe dans un commerce, les instructions précisent qu’il faut se munir d’une pelle pour correctement planter le bulbe dans votre jardin. Toutefois, il existe un mécanisme naturel méconnu qui permet aux bulbes de plusieurs plantes de s’enfoncer dans le sol. Leur système sous-terrain comporte des racines dites contractiles. Ces organes s’enfoncent dans les profondeurs du sol puis se contractent, à la façon d’un accordéon. Cette contraction tracte le bulbe vers le bas et l’éloigne de la surface. Ainsi, malgré leur enracinement dans le sol, les plantes sont tout de…

Pour se protéger des mauvaises conditions climatologiques, les plantes stockent des glucides et de l’eau dans des organes de réserves; le plus souvent souterrains pour se protéger contre les herbivores. D’après la classification de Raunkier, qui regroupe les végétaux selon le positionnement des organes de survie de la plante, celles dont les organes de réserve sont souterrains appartiennent au groupe des géophytes. DIFFÉRENTS TYPES D’ORGANES DE STOCKAGE Les organes de réserve sont des organes végétatifs hypertrophiés qui peuvent prendre plusieurs formes. Un rhizome est une tige souterraine garnie de racines adventives, qui fait office de réserve d’énergie. Elle est plus ou moins riche en réserve. Il est fréquent d’en trouver chez les fougères et les Angiospermes. Grâce à ses nombreuses ramifications, le rhizome favorise également la multiplication végétative, très active…

Les plantes carnivores du genre Utricularia, ou utriculaires, sont en majorité aquatiques. Leur nom provient du latin utricus, qui signifie “petite outre” – en lien avec la forme des pièges de certaines des 180 espèces connues. Ces pièges sont en réalité une feuille qui a développé de nouvelles fonctions. « Comme chez la dionée attrape-mouches, des poils sensitifs réagissent au passage d’une proie », décrit le doctorant Corentin Mollier. Les chercheurs ignorent encore comment se déroule la première étape de fermeture du piège, où une porte située à l’entrée s’ouvre. Cependant, ils savent que lors de la seconde étape, de l’eau est aspirée dans le piège qui était initialement sous tension, entraînant la proie par la même occasion.…

À nos échelles humaines, on pourrait croire que les arbres sont immortels. Certains prospèrent pendant plusieurs milliers d’années (voir p. 40)! Cette vie sans fin serait cohérente avec leur croissance continue. Étrangement, ce qui intrigue les scientifiques, ce n’est pas pourquoi les arbres ne meurent pas mais bien pourquoi les arbres meurent? Des scientifiques se sont récemment penchés sur la question de la mort des arbres des forêts tropicales. Dans une publication de la revue Nature Plants, ils ont pu identifier quelques facteurs expliquant la chute de ces géants. D’une part, les arbres succombent aux aléas du milieu comme les incendies, les éclairs, les sécheresses ou encore les rafales de vent. La plupart de ces facteurs atteignent plus durement les arbres âgés. Ils sont par exemple plus fréquemment frappés par…

Quand on parle “épine”, on pense tout de suite aux cactus. Ces derniers sont des plantes succulentes désertiques que l’on retrouve principalement en Amérique du Nord et du Sud. Leur nom de “succulente” ne renvoie pas à leur goût (même si certaines espèces sont comestibles) mais à leurs réserves de “suc” riche en eau qui leur permet de faire face aux longues périodes de sécheresse. Niveau taille, les cactus n’ont rien à envier aux arbres et peuvent atteindre des hauteurs phénoménales. D’après le Livre Guinness des Records, le plus grand cactus vivant aurait été un spécimen de Pachycereus pringlei mesuré en avril 1995. Il atteignait une hauteur de 19,2 mètres. Toutefois, un cactus encore plus grand appartenant cette fois à l’espèce Carneagia gigantea a été retrouvé déraciné après une violente…

Pour certains, ils riment avec saveur, pour d’autres avec douleur. Quoi qu’il en soit, les piments ne laissent personne indifférent. La sensation de brûlure des piments est due à une molécule présente en grande quantité dans les piments forts: la capsaïcine. Ce composé appartient à la famille des alcaloïdes, dont font partie la caféine et la morphine. La capsaïcine stimule les récepteurs vanilloïdes, situés, entre autres, sur les muqueuses buccales. En temps normal, ces récepteurs s’activent à des températures supérieures à 44 °C ou en présence de substances très acides. Une fois activés, ces récepteurs transmettent des stimulations génératrices de douleur au cerveau. La capsaïcine provoque donc une sensation de brûlure bien que la consommation de piment n’engendre ni blessure, ni lésion dans la bouche. Mais ce n’est pas tout!…

Tout comme les humains, les plantes ont une horloge interne qui leur permet de s’adapter aux différentes heures de la journée et aux saisons. La perception de la durée du jour se fait grâce au couplage entre cette horloge et un signal lumineux externe. Ainsi, les plantes sont capables de percevoir la variation entre la journée la plus longue (solstice d’été) et la journée la plus courte (solstice d’hiver), et donc de déterminer la meilleure période pour la floraison. Selon une hypothèse communément admise, la floraison se déclenche à la suite de l’activation du gène Flowering locus T (FT), lui-même activé par l’effet de protéines sensibles à la lumière sur des gènes régulés par l’horloge circadienne. Au-delà de la floraison, l’horloge biologique contrôle la croissance des plantes, la photosynthèse, ainsi…

Le plus ancien fossile de plantes à fleurs remonte à 174 millions d’années. Les autres fossiles assignés de façon certaine aux plantes à fleurs datent d’environ 150 millions d’années. Il existe cependant d’autres moyens de dater l’origine de ce groupe (les Angiospermes), comme la phylogénie moléculaire, calibrée à l’aide des fossiles. Avant l’apparition de graines enveloppées dans une structure fermée (le fruit), typique des plantes à fleurs, régnait déjà le groupe des Gymnospermes, ou plantes à graines sans enveloppes. Des fossiles de Gymnospermes ont été retrouvés, présentant des structures reproductrices mâles et femelles portées sur un même axe, une des caractéristiques des Angiospermes. Il pourrait donc s’agir d’une première étape, d’un stade intermédiaire avant la première fleur. « L’ancêtre commun à tous les Angiospermes n’est pas connu sous une forme…

Une fleur est portée par un pédoncule, où viennent s’insérer différentes pièces florales. D’un côté les pièces protectrices et attractives (les sépales du calice, les pétales de la corolle), et de l’autre les pièces reproductrices. La partie mâle, ou androcée, est formée des étamines. Quant à la partie femelle, un ou plusieurs carpelles forment le gynécée. Ces carpelles sont composés d’un ovaire qui renferme les ovules, et surmontés d’un stigmate porté par une zone plus ou moins allongée : le style. Après la fécondation, les ovules se transforment en graines contenant un embryon, alors que la paroi de l’ovaire devient celle du fruit. Mais quelle sorte de fruit ? Tout dépend de la plante. « Les tournesols donnent des fruits secs appelés akènes et renferment une graine », précise Sophie…

Dans les massifs, les haies ou même le long des murs, l’hortensia (hydrangea macrophylla ou serrata) illumine l’été de sa floraison. De juin à septembre en fonction des régions, ses fleurs s’épanouissent. Certaines sont bleues, d’autres rouges… et leurs couleurs peuvent varier ! Une capacité liée à l’acidité du sol sur lequel la plante croît. Dans le cas d’un hortensia habituellement bleu, un sol insuffisamment acide ou une eau d’arrosage riche en calcaire peut faire tendre la couleur de ses fleurs vers le rose. Le responsable : un pigment, la Delphinidine,dont la stabilité dépend fortement de l’acidité et de la concentration en aluminium du sol. Dans le cas d’un hortensia classiquement rose ou rouge, cette fois c’est un sol acide ou riche en alumine qui rendra ses fleurs bleues. Un…

Les plantes à reproduction végétative créent un nouvel individu directement à partir de l’organisme mère. Les plantes-filles sont donc de parfaits clones de la plante originelle. Pour se multiplier, une plante végétative a le choix entre plusieurs options. Certaines possèdent des bulbes secondaires, ou bulbilles, qui se détachent avant de s’enraciner pour se développer. C’est notamment le cas de l’ail. D’autres, comme les asperges, présentent des rhizomes – des tiges souterraines. Lesquelles sont aussi capables de s’enraciner pour donner une toute nouvelle plante. Pour les tubercules comme les pommes de terre, leurs tiges – souterraines également – sont renflées à leur extrémité. Ce sont des réserves mises à profit pour le développement des bourgeons, et donc d’un nouvel individu. Enfin, il existe une dernière méthode: la multiplication par stolons. Chez…

Durant la majeure partie du XXe siècle, les gènes étaient supposés immobiles et rangés bien sagement sur les chromosomes. Or, à la fin des années 1940, la cytogénéticienne américaine Barbara McClintock bouleverse le concept établi. En étudiant la cassure des chromosomes chez le maïs, elle découvre la capacité de certains gènes à se déplacer à leur surface. Des gènes connus aujourd’hui sous le nom de transposons. Et ce n’est pas tout ! La scientifique remarque également que les transposons peuvent altérer l’expression d’autres gènes lors de leur mouvement… Il faut attendre les années 1970 et les avancées en biologie moléculaire pour que des transposons soient repérés dans des virus et des bactéries, et bien d’autres organismes par la suite ! Ainsi, plus de 65 % du génome humain est composé…

De nombreuses régions côtières abritent des marais à mangroves. Connues principalement pour leurs racines, ces dernières sont au cœur d’interactions hydrodynamiques avec les écoulements d’eau et le transport des sédiments. Le professeur associé de l’université de Floride Atlantique Oscar M. Curet et ses coauteurs ont cherché à mesurer les effets de la mangrove sur les phénomènes d’érosion dus au changement climatique. Leurs modèles simplifiés de racines de mangroves sont décrits dans leur article de Scientific Reports de mai 2021. Grâce à lui, ils ont pu réaliser des tests sur la perméabilité des racines et les conséquences sur le transport des sédiments. En effet, les écoulements autour des racines engendrent des mélanges de sédiments et leur dépôt après le passage de l’obstacle. Leurs résultats pointent vers une porosité optimale des racines…

À la manière des animaux, les végétaux ont d’abord colonisé les milieux marins avant de se lancer à la conquête des terres émergées. Les premières plantes terrestres descendaient d’algues vertes. Malheureusement, difficile d’avoir beaucoup d’informations sur ces organismes puisque leurs corps n’ont pas été fossilisés. Les quelques informations ont donc été extraites des spores datant d’environ 470 millions d’années. Leur structure est proche de celle des hépatiques, des plantes actuelles avec une morphologie proche de celle des mousses. Il faut attendre quelques millions d’années avant de trouver les premiers macro-fossiles de plantes terrestres. Ces plantes du Silurien inférieur vivaient dans des environnements humides, garantissant ainsi leurs apports en eau. Des analyses menées sur des plantes du genre Cooksonia révèle les premiers systèmes de vascularisation des plantes, il y a 425…

Le record du plus petit végétal revient aux algues unicellulaires dont l’ordre de grandeur est de quelques micromètres, c’est-àdire 10 fois plus petit qu’un cheveu. On retrouve un grand nombre d’algues unicellulaires dans le phytoplancton, où elles côtoient notamment les cyanobactéries et participent à la formation d’une grande partie du dioxygène terrestre (voir p. 10). Dans un article publié en 2018 dans la revue PLOS Biology, la chercheuse israélienne Nina Kamennaya avance que les algues avec un diamètre inférieur à 3 µm constituent les êtres vivants les plus abondants sur Terre, en excluant les bactéries. Concernant les plantes à fleurs, le record est détenu par les wolfies, un genre de plantes aquatiques flottantes. Elles mesurent moins de 2 mm mais se réunissent généralement pour former des populations denses que l’on…

Tout simplement, par contact avec l’eau ambiante. Les gaz nécessaires à la photosynthèse et à la respiration des plantes comme le dioxygène et le dioxyde de carbone ne sont pas uniquement présents dans l’air mais aussi dans l’eau. Les algues réalisent directement ces échanges gazeux à la surface de leur thalle (le corps des algues), elles ne possèdent donc pas d’organe ou de structure dédiée à ces fonctions. Ce n’est pas le cas de la majorité des plantes terrestres dont les feuilles sont recouvertes de stomates, comparables à des petits orifices que la plante ouvre et referme. Dans un milieu aérien, l’eau se fait rare. L’ouverture modulable des stomates permet d’optimiser les échanges gazeux tout en évitant que la plante ne se déshydrate.…

Le nitrate (NO₃⁻) présent dans le sol est essentiel à la croissance des plantes. Il existe deux systèmes de transport du nitrate: un à faible affinité et un autre à haute affinité, plus efficace. Le premier est activé lorsque les niveaux de nitrates sont abondants dans l’environnement, tandis que le second l’est lorsque les nitrates se raréfient. Dans une étude parue en mai dans la revue Nature Plants, des chercheurs de l’Université de Nagoya, au Japon, ont identifié une enzyme végétale qui active le système de transport à haute affinité de l’azote chez Arabidopsis. Synthétisée dans les racines, cette enzyme (CEPH) active une protéine (NRT2.1) qui demeure inactive jusqu’à ce que le transport à haute affinité soit nécessaire. Ainsi, la plante évite de synthétiser des protéines lors d’une carence en…

Dans le monde végétal, les cellules présentent une grande variété de formes et de tailles. Mais l’une des formes les plus originales est sans conteste les cellules épidermiques des feuilles, qui rappellent les pièces d’un puzzle. Afin de comprendre comment ces formes prennent naissance, une équipe de chercheurs de l’Université McGill (Québec) ont simulé par ordinateur les pressions et les forces nécessaires pour donner une certaine forme à une cellule végétale. Ainsi, ils ont réussi à mettre en évidence les structures biologiques à l’origine de la forme d’une cellule. D’après leur étude publiée en 2019, les chercheurs ont démontré que la cellulose et la pectine, deux constituants de la paroi des cellules végétales, sont essentielles dans le modelage des cellules épidermiques d’une feuille et qu’il serait semblable à celle des…

Prometheus détient le record de longévité confirmé pour un arbre individuel. Ce pin de Bristelcone a été abattu au Nevada (USA) en 1964. Grâce à une méthode permettant de lier les cernes observées à des éléments historiques, des scientifiques américains ont pu estimer que ce spécimen avait probablement vécu 5000 ans. L’arbre individuel le plus vieux encore vivant serait également un pin de Bristelcone, s’approchant lui aussi de l’âge respectable de 5000 ans. Son emplacement exact dans les montagnes Blanches en Californie (USA) est toutefois maintenu secret pour éviter les actes de vandalisme. Enfin, certains arbres poussent de façon clonale avec plusieurs individus partageant le même système racinaire. Cette mécanique leur permet de survivre beaucoup plus longtemps et la colonie de peupliers Pando, située dans l’Utah, aurait plus de 80000…

Lisse, rugueux, fibreux ou crevassé, l’aspect des écorces varie autant que le feuillage ou la floraison. Néanmoins, il est courant que l’écorce externe soit recouverte de crevasses. Il s’agit du rhytidome, un ensemble de tissus morts situés en dehors du périderme. Il comprend également le liège le plus ancien. Ces crevasses sont à distinguer de l’éclatement de l’écorce, ou gélivure, une fissure provoquée par le gel. Sous la pression du liège sous-jacent, le rhytidome s’exfolie par plaques, écailles ou anneaux complets. Cette couche joue essentiellement un rôle protecteur. Elle évite aux tissus les plus récents de subir une évaporation excessive, tout en les préservant de divers agents nuisibles présents dans l’environnement. Dans les environnements où les incendies sont fréquents, le rhytidome s’épaissit afin d’agir comme un isolant thermique et éviter…

(+)(+) Lorsque le bénéfice est réciproque pour les deux partenaires, on parle de mutualisme. C’est par exemple la relation qui lie une plante et un insecte pollinisateur. Grâce au passage de l’insecte, la fécondité de la plante est augmentée et elle peut se reproduire. L’insecte, en retour, y trouve de la nourriture et peut donc survivre plus longtemps. La symbiose est un cas particulier de relation mutualiste où les deux partenaires vivent ensemble pendant toute une partie de leur cycle de vie. Voir lichen, mycorhyze, corail. (–)(–) La coexistence de deux individus peut être négative pour les deux partenaires se disputant les mêmes ressources: c’est un phénomène de compétition. Dans leur recherche de lumière, les plantes sont ainsi régulièrement confrontées à d’autres plantes. Afin de remporter le combat, certaines déploient…

Bien qu’elles n’aient pas de cerveau, les plantes ont une mémoire. Ainsi, elles gardent en mémoire des agressions pour mieux se défendre à l’avenir. C’est le cas de Mimosa pudica, une plante rampante qui replie son feuillage en cas d’agression externe ou lorsque son pot est soulevé brusquement. Mais si la plante est soulevée plusieurs fois d’affilée, elle cesse de se replier sur elle-même, tout en gardant ce réflexe en cas de contact. En d’autres termes, Mimosa pudica se souvient qu’être soulevée n’est pas dangereux, et ce, durant environ 40 jours. Comment expliquer cette capacité d’apprentissage sans cerveau? Selon une étude parue en 2016 dans la revue PNAS, la réponse se trouve chez les prions. Ces protéines anormalement repliées, qui sont responsables de maladies chez l’Homme, serviraient de mémoire à…

Du pavot somnifère (Papaver somniferum), une plante annuelle originaire de la Méditerranée orientale. Elle possède des substances organiques végétales qui ont de puissantes actions toxiques, mais aussi – et heureusement! – thérapeutiques et, surtout, un appareil sécréteur formé d’un réseau de laticifères – notamment au niveau de la paroi de la capsule. Une fois incisée, elle exsude un latex blanchâtre qui va se coaguler avant de brunir à l’air libre. On le laisse sécher, puis il est façonné en pains. C’est l’opium, qui contient 12 à 20 % d’alcaloïdes, dont la morphine. En 1817, le pharmacien allemand Frédéric Guillaume Adam Sertürner publie son étude sur les constituants essentiels de l’opium. Décrite dans les Annalen der Physik de Gilbert, sa recherche porte à la fois sur l’acide méconique et sur une…

À chaque fois, c’est la même histoire. Il suffit de couper un oignon pour se mettre à pleurer. Comment expliquer les atroces souffrances infligées par ce petit légume? Durant sa croissance, l’oignon capte le soufre contenu dans le sol et le stocke dans ses cellules sous la forme d’une molécule: le 1-propényl-L-cysteine sulfoxyde. Lors de l’épluchage et du découpage, ces molécules sont libérées et entrent en contact avec les alliinases, des enzymes présentes dans l’oignon. S’ensuit une réaction chimique qui produit de l’acide sulfénique, transformé à son tour en oxyde de propanethial. Ce dernier, un gaz irritant et volatil, atteint les yeux et se transforme en acide sulfurique au contact du liquide lacrymal. Cet acide est responsable du rougissement des yeux et des premiers pleurs. Malheureusement, nos yeux produisent alors…

Les couleurs et les odeurs sont des moyens de communication entre plantes à fleurs et pollinisateurs. Mais les animaux n’ont pas tous la même perception du spectre lumineux. Ainsi, les abeilles ne font pas la différence entre le rouge et le vert, alors qu’elles voient très bien dans l’ultraviolet. Quant aux colibris, gros mangeurs de nectar, ils distinguent très bien le rouge. Les fleurs rouges attirent donc les colibris, alors que les insectes iront plutôt vers des fleurs allant du jaune pâle au bleu en passant par le rose et le mauve. Certaines plantes n’hésitent pas à tromper les pollinisateurs. Les ophrys abeille, mouche et araignée (orchidées sauvages européennes) présentent des formes nuancées rappelant le corps de l’animal concerné, en imitant l’odeur des phéromones femelles! « Ces fleurs réalisent une pollinisation…

L’autofécondation, c’est-à-dire la fécondation de l’ovule par le pollen d’une même plante, est la norme chez les autogames. Elle donne lieu à des individus homozygotes – gènes identiques – et donc à une stabilité des caractères, comme chez le blé, l’orge ou le pois. Pour y parvenir, la plante doit, avant tout, protéger son pistil du pollen étranger, en ouvrant peu ou pas du tout sa fleur. Ensuite, elle doit établir un contact direct entre les stigmates et les étamines. Autrement dit, ils doivent être très proches les uns des autres. « Ce mode de fécondation peut poser des problèmes de consanguinité si elle est poussée à l’excès », précise Sophie Nadot, professeure de botanique spécialiste de l’évolution des Angiospermes. C’est pourquoi des mécanismes d’évitement ont été mis en place.…

Un drageon est un rejet naissant sur la racine, qui mènera à un individu clone de la plante-mère. Le drageonnage permet une adaptation immédiate au milieu, déjà colonisé par l’organisme originel. Ensuite, leur croissance est souvent plus rapide, du fait notamment de leurs réserves. Les drageons étant souterrains, ils ont de meilleures chances de survie face au feu ou aux dents des animaux. De plus, la maturité sexuelle arrivera plus rapidement, et l’apparition des fruits avec. Émergeant parfois jusqu’à plus de 80 mètres de la plante-mère, les drageons peuvent également s’en affranchir et devenir autonomes. C’est un phénomène présent dans toutes les forêts, si ce n’est les forêts tropicales humides. Ainsi, des espèces aussi diverses que le pommier, le noisetier ou l’artichaut drageonnent.…

En 2008, une graine de palmier-dattier Phoenix dactylifera vieille de 1900 ans réussit à germer. Dans un papier publié dans Science Advances en février 2020, des chercheurs annoncent la germination de six autres graines, provenant du même endroit: le désert de Judée. Il y a plus de 3000 ans s’y trouve alors le Royaume de Juda, reconnu à la fois pour la quantité et pour la qualité de ses dattes. Les “dattes de Judée” étaient plus grandes mais également plus larges que les variétés modernes. En plus de leur goût sucré, elles étaient vues comme possédant des propriétés médicinales. Leur culture aurait perduré au moins jusqu’au XIe siècle. Ensuite, des vagues de conquêtes successives auraient détruit les plantations, dont il ne restait plus aucune trace au XIXe siècle.…

À lui seul, le trafic aérien représente 11 % de la consommation de carburant mondiale. Or, ce trafic pourrait doubler d’ici 15 ans. Une idée serait de remplacer le kérosène fossile par un biokérosène, pourquoi pas avec la technologie BtL (Biomass to Liquids). Cette voie thermochimique permet de produire aussi bien du biogazole que du biokérosène. La biomasse récupérée passe par une étape de pyrolyse et de torréfaction pour obtenir une matière homogène. Celle-ci est gazéifiée à plus de 1000 °C à l’aide de vapeur d’eau ou d’oxygène. Le gaz de synthèse ainsi formé est ensuite purifié en supprimant le soufre, les métaux et le dioxyde de carbone (CO2). Le résultat est alors soumis à une synthèse de Fischer-Tropsch. La réaction emploie des catalyseurs pour parvenir à transformer le gaz…

L’immense majorité des végétaux qui nous entoure appartient à la grande famille des plantes vasculaires, également appelés trachéophytes. L’adjectif vasculaire renvoie ici à leurs vaisseaux conducteurs, permettant les échanges entre les différents organes de la plante. Ces canalisations internes transportent notamment l’eau et les minéraux des racines vers la tige et jusqu’aux feuilles réalisant la photosynthèse. Répondant tous à notre vision classique d’une plante, les plantes vasculaires sont pourtant classées en différentes divisions reflétant leur diversité. Fougères Il existe plus de 10 000 espèces de fougères. Ces plantes apparues il y a 360 millions d’années ne se reproduisent pas grâce à des graines mais à des spores. Leurs feuilles de grande taille appelées frondes sont d’abord enroulées en spirale avant de se déployer. On retrouve des fougères dans nos environnements…

Les animaux tirent leur énergie et leurs ressources de la nourriture qu’ils consomment. Pour les végétaux, cette énergie ne provient non pas de leur alimentation mais de la lumière grâce à la photosynthèse. Cette réaction responsable de la majorité de la vie sur Terre se fait au niveau des chloroplastes contenus dans les cellules végétales. « Elle commence par l’absorption d’un photon, c’est-à dire une particule de lumière chargée en énergie. L’absorption du photon par une chlorophylle fait passer cette dernière dans un état excité », explique Benjamin Bailleul, chercheur au CNRS. La chlorophylle excitée peut alors retrouver son état “normal” en transmettant un électron à une autre molécule proche: cette étape, appelée photochimie, convertit l’énergie du soleil en énergie chimique utilisable par la cellule. L’électron déplacé permet, après plusieurs…

L’aquaculture des algues est un enjeu majeur pour la consommation humaine. Mais un problème demeure: le cadmium. Cette substance cancérogène, mutagène et toxique a tendance à se retrouver dans les thalles de certains organismes. « Des espèces d’algues brunes notamment produisent beaucoup d’alginates, des polysaccharides où les métaux se fixent aisément », décrit Christophe Destombe, professeur à Sorbonne Université du laboratoire de recherche internationale Franco-Chilien (IRL CNRS). Plus une algue vit longtemps, plus sa concentration en cadmium est susceptible d’augmenter. L’idée serait donc de récolter les organismes encore jeunes et de sélectionner les souches les moins riches en alginates. Une réponse aux 26 % d’algues alimentaires, sur les 250 analyses effectuées par l’Agence Nationale Sécurité Sanitaire Alimentaire Nationale (ANSES), qui ont une teneur en cadmium supérieure à la limite maximale…

Malgré les apparences, cet organisme n’est pas une feuille mais bel et bien un animal. Elysia chlrotica, aussi appelée l’élysie émeraude, est une limace de mer que l’on retrouve sur les eaux peu profondes du littoral nord-américain. Elle doit sa couleur vert vif à une algue filamenteuse, Vaucheria litorea. Lorsque la limace ingère cette algue, elle ne la digère pas entièrement. La limace conserve précieusement les chloroplastes, la structure cellulaire responsable de la photosynthèse de l’algue. Ces chloroplastes restent fonctionnels dans les cellules intestinales de la limace, faisant de l’élysie émeraude un animal photosynthétique. Devenue hybride, elle peut donc tirer son énergie soit des algues qu’elle continue de manger, soit du CO2 grâce à ses capacités photosynthétiques. Cette capacité à conserver des chloroplastes algaux a longtemps suscité des interrogations. En…

Une plante épiphyte ne touche pas le sol, elle vit en s’agrippant sur un tronc, une branche ou même les feuilles d’un arbre hôte appelé phorophyte. Les épiphytes ne sont pas des plantes parasites, elles ne prélèvent rien à l’arbre qui leur sert de support. Ces végétaux, que l’on retrouve souvent dans les forêts équatoriales, ont développé des stratégies pour prospérer hors du sol, dans un milieu pauvre en eau. Un exemple connu est celui des orchidées épiphytes qui ont développé des racines aériennes capables d’absorber l’eau atmosphérique (voir p. 35 question 39). La mousse espagnole, une plante de la famille des ananas, possède des feuilles recouvertes de petits poils. Par temps humide, les poils absorbent l’eau et la conduisent vers l’intérieur de la feuille. À l’inverse, par temps sec,…

20 … au stress? Les racines puisent l’eau et les nutriments nécessaires à leur développement dans le sol. Apparemment simple, ce mécanisme requiert beaucoup d’énergie. Les racines ont donc une respiration intense. Elles utilisent l’oxygène présent dans les cavités du sol. Mais en cas d’inondation, l’oxygène, qui se diffuse mal dans l’eau, est moins disponible. Cette privation d’oxygène occasionne un stress sévère, dont la perméabilité à l’eau des racines est réduite. Avec moins d’eau, les feuilles se mettent à flétrir. En 2016, des chercheurs du CNRS et de l’INRAE découvrent comment les racines modulent leur capacité à absorber de l’eau en cas d’inondation. En utilisant différentes lignées du spécimen Arabidopsis thaliana, ils ont identifié un gène qui contrôle la perméabilité à l’eau des racines sous l’influence des teneurs en oxygène…

Durant leur croissance, certaines plantes ligneuses et herbacées sont soumises à des vents répétés. Pour y faire face, elles déclenchent différentes réponses physiologiques: on parle de thigmomorphogenèse. Au niveau de l’architecture globale de l’arbre, le vent provoque la flexion des tiges et des branches. Il est aussi responsable de la réduction de la croissance en hauteur (de la tige principale, des branches et de la surface foliaire), d’une très forte croissance en diamètre des tiges et des branches, et d’une augmentation de la croissance racinaire. Ainsi, les effets mécaniques du vent sur ces arbres diminuent fortement. C’est le cas de l’arbre de lisière de forêt qui a plus de chance de rester debout après une tempête que les arbres situés à l’intérieur des parcelles, moins sollicités par le vent. La…

Généralement, incendie et végétation ne font pas bon ménage. L’année 2019 a gravé les mémoires lorsque plus de 900000 hectares de la forêt amazonienne sont partis en fumée, contribuant à la désertification accélérée de cet écosystème. Toutefois, certaines plantes vivant dans des environnements où les incendies sont fréquents, ont trouvé d’ingénieux stratagèmes. On parle d’espèces pyrophytes, ou parfois de plantes phénix. Parmi elles, on retrouve le célèbre séquoia géant, Sequoiadendron giganteum. En raison de son écosse épaisse, le séquoia résiste bien aux effets du feu, et la chaleur provoquée par l’incendie déclenche l’ouverture de ses cônes. Les graines qui en sortent, atterrissent ainsi sur un sol recouvert de cendres fertiles. Les conditions sont donc idéales pour la germination de ces bébés séquoias. L’incendie ayant éliminé une grande partie de…

Identifiée en 1928 par le biologiste Frits W. Went, l’auxine est la première hormone végétale, ou phytohormone, à avoir été identifiée. Elle est présente dans tout le règne végétal. L’auxine est indispensable à la croissance et au développement des plantes. Synthétisée dans les apex des tiges, les méristèmes et les jeunes feuilles des bourgeons terminaux, cette phytohormone est distribuée dans tous les tissus. Elle circule plus facilement de l’apex vers la base de l’organe (tige, racine, feuille ou thalle). Elle favorise l’élongation cellulaire des jeunes cellules en deux étapes. À court terme, l’auxine abaisse le pH de la paroi, ce qui augmente sa plasticité. À long terme, elle stimule l’expression des gènes codant les protéines spécifiques à l’élongation cellulaire. Au niveau du cambium, qui assure la croissance des axes en…

Toutes les cellules de plantes ne sont pas identiques. Une cellule de feuille ne présente pas les mêmes caractéristiques qu’une cellule de racine. Toutes ces cellules sont spécialisées en fonction de leur rôle au sein de la plante: on les appelle des cellules différenciées. À l’inverse, une cellule souche est une cellule pour laquelle toutes les possibilités sont ouvertes, sa destinée n’est pas encore déterminée. C’est une cellule non différenciée. En fonction du contexte dans lequel cette cellule évolue, elle se différenciera en cellule de tige ou de feuille par exemple. Dans certains cas, une cellule différenciée peut regagner un état similaire à celui d’une cellule souche pour ainsi donner naissance à un nouvel ensemble d’organes. Cette capacité unique permet aux arbres de former de nouvelles branches ou racines.…

Toutes les cellules d’un arbre n’ont pas exactement le même ADN. Il peut arriver qu’une mutation survienne aléatoirement au niveau d’un méristème. Comme le méristème produit en continu des cellules, la mutation se transmet à toutes ces nouvelles cellules. Ainsi, une branche d’un arbre n’est pas strictement identique à une autre et toutes les feuilles ne partagent pas exactement le même patrimoine génétique. De quoi avoir des troubles d’identité!…

Les feuilles arborent une fantastique diversité de couleurs, et donc de pigments. Ces derniers sont présents pour les fonctions physiques ou biologiques de la plante (photosynthèse, reproduction en attirant les insectes pollinisateurs). Les principaux sont les chlorophylles, les caroténoïdes et les anthocyanes. Les premiers sont responsables de la couleur verte du feuillage forestier. Mais une fois l’automne en vue, ces pigments disparaissent contrairement à d’autres. La réaction en chaîne débute avec le raccourcissement progressif des jours, et la baisse de température. Une fois le taux de chlorophylles suffisamment bas, la synthèse d’anthocyanes se met en route. Ces pigments, qui ont pour rôle de protéger la plante contre les rayons UV, vont donner leur couleur rouge aux feuilles. Plus discrets, les caroténoïdes existent sous deux formes. D’un côté, les carotènes –…

UNE RÉVOLUTION VÉGÉTALE En 2005, Stefano Mancuso participe à la création du laboratoire international de neurobiologie des plantes dans la banlieue de Florence. Ce botaniste italien est convaincu que les plantes sont douées d’intelligence, ce qui leur permettrait de résoudre les problèmes auxquelles elles sont confrontées. Par analogie au fonctionnement humain, les végétaux sont capables de percevoir les signaux de l’environnement et de réagir en conséquence. L’intelligence serait une qualité des êtres vivants qui ne nécessiterait pas la présence d’un cerveau. Ce concept gagne rapidement en popularité et bientôt la question de la neurobiologie végétale se retrouve dans un grand nombre d’ouvrages de vulgarisation. Stefano Mancuso prend activement part à ce phénomène et publie plusieurs livres destinés à un public non-scientifique. Une facette de cette intelligence végétale fait notamment couler…

Les Algues vertes et certains organismes unicellulaires photosynthétiques sont pourvus de cellules végétales flagellées leur permettant de se déplacer volontairement. Ces cellules possèdent un organite rouge sensible à la lumière. Il s’agit du stigma ou point oculiforme. Selon la direction et l’intensité de la lumière, cet organite photorécepteur induit le rapprochement ou l’éloignement de la cellule en modifiant les battements du flagelle. Grâce à cet “œil rudimentaire”, ces microorganismes trouvent les environnements dont les conditions lumineuses sont optimales pour la photosynthèse. Le stigma, qui n’existe pas chez les végétaux pluricellulaires, dispose d’un cristallin primaire rappelant celui des animaux. Le point oculiforme est indispensable à ces êtres vivants car sans lui, les cellules flagellées sont incapables de se diriger vers la lumière.…

Il n’y a pas que les animaux qui ont des poils! Chez les plantes, les poils, ou trichomes, sont de fines excroissances que l’on retrouve sur les racines, les tiges et les feuilles. Leur forme, leur répartition et leur densité varient selon les espèces. Ces trichomes peuvent avoir plusieurs fonctions. Dans un premier temps, elles permettent à la plante de se défendre contre ses prédateurs comme les insectes phytophages ou les herbivores. C’est le cas de Mentzelia pumila dont les trichomes transpercent et piègent les insectes. Une fois tués, les insectes peuvent devenir une source d’azote et de phosphore. Les poils protègent également les plantes en croissance contre le vent et la sécheresse, en réduisant le flux d’air à destination de la plante et donc sa transpiration. Les trichomes servent…

Les Angiospermes, ou plantes à fleurs, comptent près de 300000 espèces. Parmi elles, la famille des marguerites est l’une des plus diversifiées, avec ses multitudes de petites fleurs regroupées en capitules mimant des fleurs simples. Une diversité foisonnante, qui s’est construite à travers deux étapes importantes: la pollinisation et la dispersion. Le but étant d’apporter le pollen – l’élément mobile mâle – au pistil – l’organe femelle. Cette pollinisation se fait majoritairement par autogamie, le pollen d’une fleur fécondant son propre stigmate, ou par allogamie, le pollen allant féconder une autre fleur. Mais une fois le grain de pollen arrivé à destination, que se passe-t-il réellement? COMMENT GUIDER LE TUBE POLLINIQUE L’extrémité du pistil est recouverte de longues cellules appelées papilles stigmatiques, dont la paroi est composée de microfibrilles de…

Le concombre d’âne (Ecballium elaterium) est une plante herbacée à la tige rigide et velue, pouvant atteindre 60 cm de hauteur. D’abord issu de la région méditerranéenne, il a par la suite été introduit un peu partout comme une curiosité. En effet, de ses fleurs femelles jaunes en forme de cloche naissent des fruits… explosifs! D’une nuance bleu-vert, ces derniers mesurent entre 4 et 5 cm de long et sont arrimés à un pédoncule en crochet. Une fois leur maturité atteinte, les fruits se détachent de la tige, éjectant leurs graines marronâtres. Lesquels peuvent voyager ainsi jusqu’à 6 mètres de la plante-mère ! Et même si le concombre d’âne intrigue, il ne faut surtout pas s’aviser d’y goûter, toute la plante est vénéneuse !…

Les Angiospermes (plantes à fleurs) font partie des Gymnospermes (plantes à graines), mais l’inverse n’est pas vrai. Apparus il y a environ 300 millions d’années à la fin du Carbonifère, les Gymnospermes auraient connu leur apogée durant le Jurassique et le début du Crétacé, entre -200 et -150 millions d’années. Par la suite, leur règne aurait décliné au profit des Angiospermes, qui dominent désormais à travers le globe. Parmi les Gymnospermes, on peut compter les conifères, avec plus de 560 espèces connues. Ces derniers possèdent des “fleurs” peu évoluées, qui regroupent leurs organes reproducteurs. Les “fleurs” femelles sont rassemblées sous la forme d’un cône, comme la fameuse pomme de pin, où elles se répartissent en spirale. Chaque “fleur” se compose d’une bractée, un genre de petite écaille, portant au niveau…

Dans la reproduction sexuée, les plantes-enfants sont différentes des plantes-parents. Et ce même dans le cas des plantes autofécondes! En effet, la méiose, en séparant les cellules diploïdes (chromosomes par paires), permet un brassage de l’information génétique. Les gamètes ainsi formés sont dits haploïdes. La fécondation recombine les noyaux haploïdes pour donner un œuf diploïde, issu d’un deuxième brassage aléatoire entre le pollen (gamète mâle) et l’ovule (gamète femelle). La nouvelle plante possédera, par conséquent, des gènes provenant des deux parents, ce qui maximise ses chances d’avoir des mécanismes de défense efficaces. Ainsi, cet avantage peut aussi bien se rencontrer dans l’adaptation à un milieu précis, comme à la résistance face à des infections virales.…

Les plantes sauvages cherchent à maximiser leur dispersion, ce qui revient à protéger leur progéniture. Lors de leur évolution, les plantes à fleurs ont ainsi mis en place le processus dit de “dormance” des graines. C’est une capacité de blocage physiologique de la croissance de l’embryon qui empêche la germination. « Pour lever ce verrou, la graine a besoin de signaux environnementaux rassurants qui viendront moduler son état d’oxydation », explique Loïc Rajjou, professeur à la tête de la division Physiologie Végétale d’AgroParisTech et chercheur à l’Institut Jean-Pierre Bourgin (IJPB). Une même plante produit plusieurs graines avec des profondeurs variables de dormance. Les moins dormantes pourront germer rapidement, alors que les plus dormantes seront capables de passer les saisons sans encombre et d’étaler leur germination sur plusieurs mois – majoritairement…