De la forme des fleurs

Magnifique diversité de formes des plantes.
Un récent article d’actualité, lu dans Le News feature de la revue Nature me donne l’occasion de revenir sur cet objet d’émerveillement sans cesse renouvelé. Occasion aussi de transmettre quelques belles images et d’ajouter un nouveau billet à ma collection de billets consacrés à la botanique (Je vous envoye un bouquet que ma main…).

Comment gènes et environnement permettent-ils de produire et de façonner la très riche diversité morphologique des plantes? Les nouveaux outils techniques donnent aux biologistes modernes les moyens de répondre à cette question, posée depuis plus de 100 ans.

L’étude de la morphologie végétale trouve ses origines au XVIIIème siècle, alors que le philosophe et poète Johann Wolfgang von Goethe s’intéresse à la diversité végétale et ambitionne de découvrir la plante archétype à partir de laquelle toutes les formes végétales seraient nées.

 

La plante archétype, Pierre Jean François Turpin (In Œuvres d’Histoire Naturelle, Goethe, 1837). (Houghton Library of Harvard University.)

Évidemment, cette plante n’a jamais été trouvée. Mais l’observation et la comparaison des formes et des structures végétales a alimenté le travail de nombreux scientifiques.  Charles Darwin lui-même s’est intéressé à l’évolution des plantes à fleurs. Et, observant la diversification rapide des formes, couleurs et stratégies de pollinisation, qualifiera ce phénomène « d’abominable mystère » .

Ce mystère fait aujourd’hui l’objet de nombreuses recherches et les techniques d’analyse les plus pointues sont employées pour l’éclaircir. La tomodensitométrie au rayon X (CT scan) permet d’obtenir des reconstructions 3D  des organes des plantes et d’avoir ainsi accès à leur organisation interne sans les détruire. Sont ainsi scrutés feuilles, fleurs ou bourgeons en développement.

Le séquençage de l’ADN est devenu rapide et bon marché. En outre, les outils moléculaires de modification de l’ADN (dont la désormais célèbre technique CRISPR–Cas9) permettent aux généticiens de modifier le fonctionnement de gènes facilement. Ils peuvent ainsi s’intéresser à de très nombreuses plantes et sortir de l’étude des seules plantes modèles qui attiraient toutes les attentions (telle Arabidopsis thaliana).

Les généticiens pourraient bien ainsi revenir à la botanique pour comprendre comment les changements génétiques peuvent influencer la forme des plantes. Plutôt que de s’intéresser seulement aux « plantes de laboratoire » ils commencent à étudier la diversité des morphologies végétales observées dans la nature. Les outils disponibles leur permettent de la mettre en lien avec les génomes pour en comprendre l’évolution.

Un retour de la botanique ?
Cela ne serait pas pour me déplaire….

Et pour conclure ce billet à la fois historique et technique, je trouve juste d’y revenir un peu. Je vous dirai donc quelques mots d’un genre qui a accompagné certaines de mes balades étudiantes : la véronique. Les différentes espèces de cette très discrète fleur des champs présentent une grande diversité de formes. Pourtant, nul besoin d’être botaniste averti pour reconnaître les membres du genre Veronica. Leurs petites fleurs bleues caractéristiques témoignent de leur parenté. Mais que de variations autour de ce thème commun! De formes des feuilles, de port, de taille… Véronique petit-chêne, véronique à feuilles de lierre, véronique à feuilles de serpolet, véronique à feuilles d’ortie, véronique à longues feuilles, véronique agreste, véronique buissonnante, véronique de Perse, véronique des Alpes, véronique des champs, véronique des ruisseaux, véronique en épi, véronique officinale…
Verra-t-on un jour les gènes et mécanismes responsables de cette diversité dévoilés ?

 

La planche présentée ici est un peu ancienne. Elle place les véroniques parmi les Scrophulariaceae (la famille de la digitale), comme je l’ai d’ailleurs appris. Mais, d’après les dernières classifications, elles appartiennent à la famille des Plantaginaceae (du plantain).

Références

Heidi Ledford, The lost art of looking at plants. Advances in genomics and imaging are reviving a fading discipline, Nature 553, 28 janvier 2018.

William E. Friedman et Pamela K. Diggle, Charles Darwin and the Origins of Plant Evolutionary Developmental Biology, The Plant Cell, Avril 2011.

Nancy A. Eckardt, Plant Reproduction. Insights into the “Abominable Mystery”, The Plant Cell, Avril 2011.

 

Images scientifiques

Bourgeons d’antirrhinum (muflier).
CT-scan ou tomodensitométrie au rayon X.
Karen Lee/Xana Rebocho/John Innes Centre.

 

 

Pollinies (paquets de pollen) de l’orchidée Orchis militaris.
CT-scan ou tomodensitométrie au rayon X.
Yannick Staedler

 

 

Cellules de feuille de jeune plant de Cardamine hirsuta
Microscope à fluorescence (membranes des cellules marquées par un composé fluorescent).
Miltos Tsiantis/Daniel Kierzkowski