Du népotisme chez les végétaux (3 mn 30)

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Les plantes favorisent-elles leurs parents ? Il semblerait que oui ! C’est ce qui ressort d’un article publié dans Science, dont la Fondation pour la recherche sur la biodiversité (FRB) a réalisé une synthèse.

Les comportements de préférence ou de protection entre parents ont été largement documentés chez les animaux et même expliqués en termes d’avantage évolutif. Ainsi les individus apparentés trouveraient avantage à collaborer pour transmettre leurs gènes. Il y a plus de dix ans, une biologiste canadienne avait émis l’idée qu’il pouvait en être de même pour les plantes. Cependant, comme ces dernières ne possèdent pas le système nerveux qui permet aux animaux de reconnaître leur parentèle, sa théorie n’a pas été considérée comme sérieuse. Depuis, la science a démontré que les plantes pouvaient distinguer les racines relevant du « soi » et les racines relevant du « non-soi », ouvrant une brèche vers un élargissement des perspectives en matière de comportement des plantes. Les travaux scientifiques récents présentés par Elisabeth Pennisi dans une syn-thèse pour le journal Science en janvier 2019 vont encore plus loin. 

« Il semble que chaque fois qu’un scienti que cherche un effet de préférence parentale chez les plantes, il le trouve », a déclaré André Kessler, un spécialiste en écologie chimique à l’université de Cornell. Un des premiers exemples intéressants est celui de la sauge buissonnante (Artemisia tridentata) en Amérique du nord. Attaqués par des herbivores, les arbustes libèrent des substances chimiques volatiles qui poussent l’arbre voisin à produire des composés toxiques pour leurs ennemis communs. L’écologue Richard Karban, de l’Université de Californie à Davis, s’est demandé si les parents étaient prévenus de manière préférentielle. Il avait déjà été établi que les buissons se divisaient en deux « chémotypes1 », émettant soit du camphre soit de la thuyone lorsque leurs feuilles sont endommagées. L’équipe a montré que les chémotypes étaient héritables, ce qui en faisait un signal potentiel de reconnaissance de parentèle. En 2014, les chercheurs ont indiqué que, lorsque les substances volatiles d’une plante présentant un chémotype donné étaient appliquées sur le même type de plante, ces plantes produisaient des défenses anti herbivores plus fortes et présentaient beaucoup moins de dommages causés par les insectes que lorsque les substances volatiles provenaient d’une plante de l’autre chémotype. 

Un second exemple est fourni par la moutarde Arabidopsis thaliana. Il y a environ huit ans, Jorge Casal, biologiste spécialiste des plantes à l’université de Buenos Aires, a remarqué que les plants d’Arabidopsis poussant aux côtés de parents modi ent l’arrangement de leurs feuilles pour réduire l’ombrage sur leurs voisines, mais qu’elles ne le font pas lorsque les voisins ne leur sont pas apparentés. Leur perception de la présence de parents était toutefois un mystère. En 2015, l’équipe de Casal a découvert que la force avec laquelle la lumière est réfléchie sur les feuilles voisines donne une indication de la parenté et initie les réarrangements dans les feuilles. Des membres d’une même famille ont tendance à produire des feuilles à la même hauteur et par conséquence à renvoyer plus de lumière vers leurs voisines. L’équipe de chercheurs a mis en évidence que cette réduction d’ombrage favorisait une croissance plus vigoureuse et une meilleure production de graines. 

Le 22 mai 2018, Rubén Torices et ses collègues de l’université de Lausanne (Suisse) et du Conseil national de la recherche espagnole ont publié dans Nature Communications les résultats d’une étude démontrant un phénomène de coopération chez une autre brassicacée d’ornement, Moricandia moricandioides. Après avoir cultivé 770 plantes en pot, seules ou avec trois ou six voisins de parenté variable, l’équipe a mis en évidence que les plantes cultivées avec des parents produisaient plus de fleurs, ce qui les rendait plus attrayantes pour les pollinisateurs. Les expositions florales étaient particulièrement élevées dans les pots les plus peuplés. Torices, aujourd’hui enseignant à l’Université King Juan Carlos à Madrid, qualifie ces effets « d’altruistes », car chaque plante abandonne individuellement une partie de son potentiel de production de graines pour dépenser plus d’énergie dans la production de fleurs avec une présomption d’une meilleure fertilisation au bénéfice de la communauté.

Pour certains biologistes, ce nouveau paradigme des plantes en communication et en coopération nécessite encore la production de preuves. « Je ne pense pas que nous ayons actuellement des preuves convaincantes d’une reconnaissance parentale chez les plantes », déclare Hélène Fréville, biologiste des populations à l’Inra de Montpellier. Laurent Keller, biologiste de l’évolution à l’université de Lausanne, a montré au contraire que les signes apparents de reconnaissance de la parentèle chez Arabidopsis provenaient plutôt de différences innées entre les plantes. Il appelle à plus de rigueur dans les études pour écarter d’autres explications potentielles, tout en prédisant que des preuves plus solides de la reconnaissance de la parentèle chez la plante émergeront. Karban, lui, est déjà pleinement convaincu. « Nous apprenons que les plantes sont capables d’un comportement beaucoup plus sophistiqué que nous avions pensé, c’est vraiment fascinant ». 

Lire intégralement la synthèse de la FRB