La pollinisation, on en parle beaucoup, ne serait-ce que lorsqu'on aborde la question des arbres fruitiers ou celle, inquiétante, de la disparition des abeilles. Cette interaction fascinante unit des organismes vivants appartenant à des règnes biologiques différents : les végétaux et les animaux, et plus précisément, des plantes à fleurs (Angiospermes) et des insectes. Cette relation, qui remonte à plus de cent millions d'années, illustre une histoire d'amour pas banale, souvent qualifiée de co-évolution.
Les mécanismes de la reproduction végétale
Chez les animaux, la possibilité de rencontre physique entre le mâle et la femelle permet l'accouplement dans la majorité des cas, et donc la reproduction. Mais chez les végétaux, qui sont immobiles, la nature a dû trouver le moyen de permettre aux gamètes mâles (spermatozoïdes) et femelles (ovule) de se rencontrer. Puisque les individus sont incapables de se déplacer, ce sont leurs gamètes qui sont mobiles.
Pour les algues, les fougères et les mousses, c'est assez facile : elles utilisent l'élément aquatique pour se reproduire. Les spermatozoïdes se déplacent dans l'eau pour atteindre les ovules et les féconder. Chez les plantes à fleurs, qui se trouvent dans un milieu aérien, comment les gamètes mâles et les gamètes femelles se rencontrent-ils ? Tout simplement grâce au grain de pollen, qui n'est autre qu'un moyen de transport, grâce auquel les spermatozoïdes peuvent voyager et atteindre les ovules qui, eux, restent bien à l'abri dans la fleur. Le grain de pollen est un gamétophyte, c’est-à-dire une « plante » produisant des gamètes, et non pas un gamète lui-même.
Pollinisation anémophile versus entomophile
La pollinisation est le moyen par lequel les plantes à fleurs assurent leur reproduction sexuée. Elle peut être plus ou moins facile selon la distance que doit parcourir le pollen et selon le mode de transport. Le pollen peut être transporté soit par le vent (plantes anémophiles), soit par des insectes (plantes entomophiles).
Dans le cas des plantes anémophiles, les grains de pollen sont légers, fins et lisses, et la floraison des plantes est souvent discrète. Ainsi, le pollen des conifères, des graminées, ou encore de certains arbres comme l'aulne, le bouleau ou le noisetier sont transportés par le vent. C'est ce pollen-là qui est responsable des fameuses allergies saisonnières. Chez les plantes anémophiles, la distance entre deux individus ne doit pas être trop importante pour permettre la fécondation croisée.
À l'inverse, les plantes entomophiles ont tout intérêt à attirer les insectes pollinisateurs, puisque ce sont eux qui assurent le transport du pollen entre les étamines et le pistil. Les fleurs sont souvent odorantes ou colorées, et leur corolle est largement ouverte. Les insectes y trouvent la plupart du temps de la nourriture. En butinant la fleur, leur corps, qui est souvent velu, se frotte aux étamines et se couvre de grains de pollen lourds et collants, munis de petites aspérités. L'insecte s'envole ensuite avec son bagage de gamètes mâles, qu'il ira déposer sur le pistil d'une autre fleur.
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Organisation florale : Unisexuée ou hermaphrodite
Que la plante soit anémophile ou entomophile, la fleur peut être unisexuée ou bisexuée. Les fleurs unisexuées produisent des gamètes d'un seul sexe : soit mâles (étamines), soit femelles (pistil), comme chez le maïs ou le noisetier. Les fleurs bisexuées, ou hermaphrodites, produisent à la fois des gamètes mâles et femelles, comme chez le cerisier ou le pommier.
Dans le cas des fleurs unisexuées, chaque individu peut porter des fleurs mâles et des fleurs femelles (plantes dites monoïques), comme le noisetier ou le maïs. Lorsqu'une plante compte des individus mâles et des individus femelles distincts, elle est dite dioïque. C'est le cas de nombreux arbres, pour qui la pollinisation n'est possible que si deux individus de sexes différents sont géographiquement proches, comme l'asperge, le mûrier, le noyer ou le saule.
Stratégies de fécondation et brassage génétique
La fécondation croisée, ou allogamie, permet le brassage génétique : les gènes des deux parents sont recombinés et les plantes filles peuvent avoir des caractéristiques différentes de celles des plantes mères. Ceci peut être un avantage que l'on met à profit dans le processus d'hybridation. À l'inverse, certaines plantes comme le blé, le petit pois, le haricot ou la tomate sont strictement autogames, c'est-à-dire qu'elles utilisent uniquement l'autofécondation pour se reproduire.
La nature privilégie souvent la fécondation croisée au détriment de l'autofécondation. Cependant, différentes stratégies peuvent empêcher cette autofécondation : anatomie particulière de la fleur rendant indispensable l'intervention d'un insecte, maturité différée des organes mâles et des organes femelles, ou incompatibilité génétique. La pollinisation peut être vue comme une sorte de « manipulation » de l’insecte par la fleur. L’insecte ne cherche pas à assurer la descendance de la fleur mais à consommer le nectar qu’elle lui offre.
L'art de la séduction florale
La pollinisation entomogame repose sur une communication chimique et visuelle complexe. Depuis son apparition sur terre, la fleur est progressivement devenue une artiste dans l’art de la séduction. Elle use de ses plus beaux atours : ses formes, ses couleurs ou ses odeurs pour attirer l’insecte pollinisateur. Les fleurs entomophiles sont fréquemment parées de couleurs vives aisément repérables. La vision dans l’ultraviolet permet à diverses espèces de repérer des lignes qui convergent des pétales vers le cœur de la fleur et ainsi de mieux localiser les zones riches en nectar.
L’odeur des fleurs est rarement simple, elle résulte souvent d’un mélange de plusieurs substances. Une abeille est sensible à plusieurs centaines de molécules odorantes. Chez les orchidées, l'attraction est parfois poussée à l'extrême par le mimétisme : le labelle imite la forme de l'insecte pollinisateur ou dégage des phéromones sexuelles pour attirer le mâle.
Les acteurs de la pollinisation
Il existe quatre grandes catégories de pollinisateurs sauvages qui participent activement au maintien de la biodiversité. Les mouches, bombyles et autres syrphes sont des acteurs essentiels. Les insectes à carapace, comme les scarabées et les coccinelles, vivent sur les fleurs et peuvent aussi les polliniser. Les papillons, de jour comme de nuit, jouent également un rôle important en se nourrissant du nectar. Enfin, les Hyménoptères, comprenant les abeilles domestiques et sauvages, les bourdons, les guêpes et les fourmis, constituent une catégorie très vaste.
Les abeilles sont des agents pollinisateurs particulièrement performants. Pour subvenir aux besoins de toute la colonie en nectar, pollen et miel, il faut sans cesse butiner. Les insectes assurent la fécondation de 84% des plantes cultivées et 80% des plantes sauvages. On estime que 75 à 80% de la flore sauvage européenne et près de 70% des espèces de plantes cultivées dans le monde dépendent en grande partie de la pollinisation par les insectes.
Adaptation et co-évolution
Les relations entre les insectes et les plantes à fleurs sont anciennes et complexes. Chacune des parties pouvant posséder des caractères morphologiques adaptés à l’autre partie, certaines relations sont uniquement spécifiques. La morphologie de l'insecte doit être adaptée à celle de la fleur pour permettre la prise en charge du pollen au niveau des anthères puis le dépôt du pollen sur les stigmates. Par exemple, selon la longueur des pièces buccales, les insectes butineront des fleurs à corolle plus ou moins profonde.
Dans certains cas, comme chez les moracées, la pollinisation des figuiers est particulière. Les larves se développent au sein de fleurs femelles stériles qui se développent en galle. À maturité, les insectes s’envolent et avant de quitter l’inflorescence se chargent de pollen au contact des fleurs mâles fertiles. Cette interdépendance démontre à quel point la survie des uns est liée au succès reproducteur des autres. Aujourd'hui, nous constatons un déclin de l'abondance et de la diversité des pollinisateurs sauvages, menaçant ainsi le fonctionnement de nos écosystèmes et notre agriculture. Protéger ces insectes, c'est préserver la diversité de notre alimentation et la santé de nos paysages.
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