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Environnement

Les fleurs, cet «abominable mystère»

13-08-2018

Illustration: Amélie Barnathan

Les plantes à fleurs dominent le monde végétal, malgré leur apparition récente (et soudaine !) sur Terre. Un hoquet de l’évolution ?

Céleri, gui et tamaris; bouleau, coquelicot ou sureau; noyer, thé, puis orchidée : plus de 90 % des végétaux sur Terre sont des plantes à fleurs. Pourtant, ces dernières ne sont apparues qu’il y a environ 130 millions d’années, contre 400 millions pour les plus anciennes plantes. Aujourd’hui, elles dominent largement la planète, avec 375 000 espèces contre moins de 1 000 pour leurs proches parents, comme les conifères, pourtant là avant elles. Quelle mise en échec !

Tout cela mystifiait Charles Darwin, père de la théorie de l’évolution, car la chose ne cadrait pas avec sa vision de l’évolution en tant que processus très graduel. Pour expliquer le phénomène qu’il qualifiait « d’abominable mystère », le scientifique avait d’ailleurs émis une hypothèse radicale : les plantes à fleurs auraient évolué sur un continent isolé et disparu, d’où l’impossibilité de trouver des fossiles témoignant de leur évolution progressive.

Quelque 150 ans plus tard, l’énigme taraude toujours les scientifiques. «La preuve : plein d’articles sont publiés à ce sujet chaque année, avec de nouvelles idées; et le débat s’enflamme parfois», raconte le phytoécologiste Ofir Katz qui a publié une revue du sujet en janvier dernier dans Annals of Botany.

Chronologie à préciser

Ce qui différencie les plantes à fleurs (les angiospermes) de leurs parentes, les gymnospermes (comme les conifères), c’est leur mode de reproduction révolutionnaire. La fleur contient le plus souvent à la fois les organes mâles et les organes femelles, et ses graines sont protégées au sein du pistil. Quant aux gymnospermes, elles produisent des cônes mâles et des cônes femelles, et les graines sont nues.

Comment les angiospermes, si différentes, ont-elles pu émerger à partir des gymnospermes ? À cet effet, la chronologie est un mystère en soi. La lignée qui a donné les angiospermes s’est séparée de celle des gymnospermes de 50 à 200 millions d’années plus tôt que l’âge du plus vieux fossile connu de plante à fleurs. Il y a donc une longue période où les premières angiospermes sont introuvables.

«Les fossiles de plantes sont plus ardus à trouver et à analyser que les fossiles d’animaux. Ils sont par ailleurs sujets à interprétation et ne sont donc pas 100 % objectifs. Quant aux outils de datation moléculaire, ils ont aussi leurs défaillances», indique M. Katz qui travaille au Dead Sea and Arava Science Center, en Israël. Difficile, donc, d’obtenir des données irréfutables.

Autre énigme, la diversification rapide. Pourquoi les fleurs ont-elles foisonné si vite ? Quelques «moteurs» peuvent expliquer ce coup d’accélérateur. La coévolution avec plusieurs espèces animales qui mangeaient ou pollinisaient ces nouveaux végétaux a pu contribuer à la dispersion des graines et à la domination géographique. La dérive des continents a également pu jouer un rôle, en permettant à des espèces de se diversifier en parallèle.

Climat plus chaud

Surtout: « Ce que Darwin ne savait pas, c’est que le climat était beaucoup plus chaud il y a 50 millions d’années; de 5 °C à 6 °C. Cela a probablement donné un coup de pouce aux angiospermes qui étaient bien adaptées à ce climat, un avantage pour multiplier les espèces », explique Jean Bousquet, professeur au département des sciences du bois et de la forêt de l’Université Laval.

Des équipes de recherche partout dans le monde ajoutent régulièrement un morceau au puzzle. Ainsi, en janvier dernier, des scientifiques américains avançaient que la petite taille des cellules des plantes à fleurs, due à la dimension réduite de leur génome, participe à l’efficacité de la photosynthèse. Cet avantage remonte à 140 millions d’années et aurait favorisé l’essor des plantes à fleurs, disent-ils dans PLOS Biology.

Une équipe française a quant à elle étudié la gymnosperme Welwitschia mirabilis en 2017. Chez cette plante, on retrouve des ovules stériles sur les cônes mâles, signe d’une tentative ratée de produire quelque chose s’apparentant à une fleur. Cette plante possède d’ailleurs des gènes qui ressemblent à ceux responsables de la formation des fleurs et sont organisés selon la même hiérarchie. Bref, les plantes à fleurs ont pu reprendre certains mécanismes déjà présents chez leurs ancêtres, écrivent les chercheurs dans The New Phytologist.

Ofir Katz estime qu’il faudra une décennie ou deux pour parvenir à des percées importantes concernant cette énigme. «Et pour la résoudre, il faudra encore beaucoup plus de temps.» Un «abominable mystère» plutôt coriace!

 

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