Les orchidées, connues pour leur beauté et leur diversité, présentent une variété de stratégies de reproduction, allant de la reproduction asexuée à la reproduction sexuée, y compris l'autofécondation. Cet article explore en profondeur le concept d'autofécondation chez les orchidées, en examinant les mécanismes impliqués, les avantages et les inconvénients, ainsi que les alternatives disponibles pour la reproduction de ces plantes fascinantes.
Reproduction Sexuée et Asexuée chez les Végétaux
Les plantes, contrairement aux animaux, ont un mode de vie fixé. Elles ne peuvent pas se déplacer, ce qui rend leurs stratégies de reproduction cruciales pour la colonisation de nouveaux milieux. Les végétaux possèdent deux modalités de reproduction : asexuée et sexuée. La reproduction asexuée permet la colonisation du milieu de proximité grâce à des organes spécialisés ou non. La reproduction sexuée permet la colonisation de milieux plus éloignés du lieu de vie initial grâce à la mobilité des graines.
Reproduction Asexuée: Clonage de la Plante Mère
La reproduction asexuée est un clonage de la plante mère par différentes modalités. Quel que soit le moyen utilisé, la reproduction asexuée s'appuie sur les propriétés des cellules végétales. La reproduction asexuée est réalisée à partir de presque n'importe quelle partie du végétal. Des parties non spécialisées ou des organes spécialisés donnent naissance à une nouvelle plante identique à la plante mère, un clone. Certains végétaux se multiplient par reproduction asexuée, c'est-à-dire sans l'intervention de gamètes. Cela permet de former plusieurs individus à partir d'un organe d'une plante mère.
La reproduction asexuée est une reproduction sans intervention de gamètes. Une partie de la plante (tige, feuille, racine) donne un nouveau plant identique à la plante mère. On l'appelle aussi multiplication végétative ou de reproduction clonale. Il existe plusieurs modalités de reproduction asexuée à partir de différentes parties de la plante.
Marcottage naturel: Réalisé à partir de tiges spécialisées de la plante, les stolons. Ces tiges se déploient à la surface du sol et forment des racines au niveau des nœuds au contact du sol terreux et humide. Le fraisier produit des stolons. Lorsque les nouveaux plants sont suffisamment développés et enracinés, le stolon pourrit. Les nouveaux plants sont alors détachés de la plante mère.
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Bouturage: Réalisé à partir d'un fragment de la plante qui s'enracine après sa séparation avec la plante mère. Le fragment qui se détache est appelé bouture. Cette technique est utilisée par l'homme pour reproduire des plants tels que la vigne. Le figuier de barbarie porte des raquettes, rameaux charnus, qui se détachent de la plante, tombent au sol et s'enracinent pour donner une nouvelle plante. Le bouturage est une technique très utilisée par l'homme pour reproduire des plantes à partir de feuilles, de tiges ou de racines non spécialisées.
D'autres organes spécialisés permettent à la plante de se reproduire de manière asexuée. Il s'agit des tubercules (pomme de terre), bulbilles (ail), rhizomes (muguet) ou encore des drageons (framboisier). La reproduction asexuée permet la multiplication rapide de la plante et la colonisation rapide d'un milieu favorable. Les descendants sont génétiquement identiques à la plante mère, c'est un avantage utilisé par l'homme dans la production végétale après sélection d'un plant.
Cependant, ces plants étant des clones, ils sont tous sensibles de la même manière aux maladies, ce qui peut décimer des cultures. Au contraire, ils peuvent tous être résistants aux produits phytosanitaires si ce sont des plantes envahissantes. Ce sont aussi des plants qui auront du mal à s'adapter aux changements de conditions du milieu.
Reproduction Sexuée: De la Fleur au Fruit
Chez les angiospermes, la reproduction sexuée est assurée par la fleur. La fécondation permet la formation d'une ou plusieurs graines et d'un fruit. Différentes modalités de pollinisation sont mises en œuvre pour permettre la reproduction de la plante qui ne peut pas se déplacer à la rencontre d'un autre partenaire. Les différentes modalités de dispersion des graines permettent la mobilité de la plante et la colonisation de nouveaux milieux.
La fleur contient les organes reproducteurs. La fécondation aboutit à la formation d'un fruit renfermant des graines. La graine contient l'embryon qui donnera une nouvelle plantule par germination. Chez un grand nombre d'angiospermes, les fleurs possèdent à la fois les organes mâles et femelles à l'origine des gamètes mâles dont les grains de pollen sont les vecteurs et les gamètes femelles, les ovules.
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La fleur est organisée en couches concentriques. De l'extérieur vers l'intérieur, on trouve :
- les sépales, qui protègent la fleur en bouton et après la floraison ;
- les pétales, colorés, qui attirent les insectes pollinisateurs ;
- les étamines, organes reproducteurs mâles ;
- le pistil, organe reproducteur femelle.
Les étamines contiennent les grains de pollen qui vont permettre le transport des gamètes mâles jusqu'au stigmate d'une autre fleur. À la base du pistil se trouve l'ovaire, dans lequel sont situés les ovules, gamètes femelles. Au sommet du pistil se trouve le stigmate sur lequel vont venir se déposer les grains de pollen. Le nectaire présent chez certaines espèces contient le nectar servant à attirer les pollinisateurs.
Les fleurs des angiospermes sont en majorité hermaphrodites, elles possèdent à la fois les organes reproducteurs mâles et femelles. Les fleurs sont hermaphrodites chez 75 % des angiospermes. Il existe aussi des fleurs unisexuées, soit mâles, soit femelles. Dans ce cas, elles peuvent être portées sur le même plant, c'est le cas de 20 % des angiospermes, comme le chêne, ou sur deux plants séparés chez 5 % des angiospermes, comme le peuplier.
Autofécondation: Un Processus d'Autopollinisation
Chez certaines espèces, l'autofécondation de la fleur est possible voire obligatoire. Cependant, chez d'autres espèces, des mécanismes d'incompatibilité nécessitent une fécondation croisée dans laquelle le pollen d'une fleur vient se déposer sur le stigmate d'une autre fleur de la même espèce. Chez les plantes à fleurs, le pollen se dépose sur le stigmate d'une fleur de la même espèce. L'humidité du stigmate permet la germination du grain pollen qui émet alors un tube pollinique lui permettant de favoriser la rencontre des gamètes mâles et femelles. Les spermatozoïdes vont féconder les ovules pour donner naissance à un embryon, la future plantule.
La fécondation peut être réalisée selon deux modalités chez les fleurs hermaphrodites :
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- l'autofécondation ;
- la fécondation croisée.
Dans le cas de l'autofécondation, le pollen d'une fleur se dépose sur le stigmate de la même fleur ou celui d'une fleur du même plant. Dans le cas de la fécondation croisée, le pollen d'une fleur se dépose sur le stigmate d'une autre fleur, d'un autre plant. Chez certaines espèces, l'autofécondation est obligatoire. C'est le cas lorsque les fleurs s'ouvrent après la fécondation, comme chez le blé cultivé. Ce mécanisme ne permet pas le brassage génétique et les végétaux qui ne pratiquent que l'autofécondation ont du mal à s'adapter aux changements environnementaux.
Mécanismes Empêchant l'Autofécondation
Dans de nombreux cas, divers mécanismes empêchent l'autofécondation :
- Fleurs hermaphrodites asynchrones: Dans la même fleur, les organes mâles arrivent à maturité avant les organes femelles ou inversement. Exemple : le tournesol.
- Fleurs unisexuées asynchrones: Sur un même plant, les fleurs mâles arrivent à maturité avant les fleurs femelles ou inversement. Exemple : le noyer.
- Plants unisexuées: Les plants ne portent que des fleurs mâles ou que des fleurs femelles. Exemple : le peuplier.
- Incompatibilité génétique: Des gènes d'incompatibilité existent sous différents allèles. Si le pollen possède un allèle identique à celui du stigmate, le tube pollinique ne se développe pas jusqu'à l'ovaire.
La reproduction sexuée à fécondation croisée permet le brassage génétique et la diversité des génomes. Les nouveaux plants sont différents des plants parents. Cette reproduction est moins rapide que la reproduction asexuée, mais elle permet de coloniser des milieux plus éloignés et surtout elle confère une meilleure capacité d'adaptation aux modifications du milieu de vie.
Graine et Fruit: Résultats de la Fécondation
À l'issue de la fécondation, la partie de la fleur qui porte les ovules se transforme en un fruit qui renferme les graines. Une graine contient une future plante et les réserves nécessaires à sa croissance. Suite à la fécondation, l'ovaire se transforme en fruit et les ovules se transforment en graines. Les étamines, pétales et sépales sèchent tombent. Le stigmate et le style régressent.
Une graine renferme un embryon (la future plantule), ainsi que des réserves nutritives, les cotylédons, qui serviront à sa croissance. Le tout est protégé par une enveloppe. La graine permet de passer la mauvaise saison en état de dormance et d'assurer le développement d'une nouvelle plantule lorsque les conditions sont favorables. La germination de la graine se caractérise par deux processus :
- la réhydratation de la graine ;
- la reprise du métabolisme, observable par l'augmentation de la consommation de dioxygène, liée à la respiration.
La reprise du métabolisme nécessite la mobilisation des réserves qui se fait sous l'action d'hormones, les gibbérellines, sécrétées par l'embryon. Ces hormones activent la synthèse d'enzymes qui hydrolysent les réserves (protéines, lipides, glucides) de la graine. Les produits de l'hydrolyse, les hydrolysats (acides aminés, acides gras, oses), sont utilisés par l'embryon pour sa germination et sa croissance.
Pollinisation: Adaptation à la Vie Fixée
Le pollen peut être transporté par le vent ou les animaux. Dans la majorité des cas, la pollinisation repose sur une collaboration entre la plante et le pollinisateur. Parfois, la relation plante-pollinisateur est tellement étroite qu'elle nécessite une coévolution. La vie fixée des plantes requiert le déplacement du pollen d'une plante à une autre pour assurer la fécondation croisée et le brassage génétique.
La pollinisation peut être réalisée selon différentes modalités. La pollinisation est le transport des grains de pollen depuis une anthère jusqu'au stigmate d'une fleur de la même espèce.
Anémogamie: Le vent est l'agent de dissémination. Les grains de pollen sont de petite taille, légers et produits en grande quantité. Les fleurs sont peu colorées, avec un long filet de l'anthère et un stigmate plumeux.
Entomogamie: Les insectes sont les agents de dissémination. Les grains de pollen ont une taille variable, souvent assez gros, produits en plus petite quantité, avec une paroi ornementée pour s'accrocher aux insectes. Les fleurs ont des pétales colorés et développés, avec présence de nectar et/ou autres substances attractives. Près de 80 % des angiospermes sont entomophiles.
Il existe d'autres modes de pollinisation tels que l'hydrogamie que l'on rencontre chez les plantes aquatiques ou encore la zoogamie, pollinisation par d'autres animaux comme les chauves-souris. L'entomogamie nécessite souvent une relation étroite entre le pollinisateur et la plante. L'insecte permet la pollinisation de la fleur et la fleur permet la nutrition de l'insecte. Cette relation étant à bénéfices réciproques, on parle de mutualisme. Le mutualisme est l'association de deux espèces qui retirent chacune un bénéfice de cette association. Le mutualisme n'est pas une symbiose, car la relation n'est pas permanente.
Mimétisme et Coévolution dans la Pollinisation
Parfois, la fleur présente des adaptations particulières qui la lient à un insecte pollinisateur. Orphrys apifera développe un pétale qui imite l'abdomen d'une abeille solitaire femelle (genre Eucera). Ce pétale particulier porte le nom de labelle. Au-dessus se trouvent deux sacs polliniques, les pollinies. Lorsqu'une abeille mâle se pose sur le labelle pensant s'accoupler avec une femelle, le pollen se dépose sur sa tête. Lorsqu'elle ira se poser sur une autre fleur de la même espèce, elle déposera le pollen sur le stigmate. Il existe donc un lien très étroit entre l'espèce pollinisatrice et cette fleur.
Parfois, l'évolution d'une espèce influence l'évolution d'une autre espèce, c'est ce que l'on nomme la coévolution. La coévolution désigne le fait que l'évolution d'une espèce influence l'évolution d'une autre afin que leur relation puisse se poursuivre. L'étoile de Madagascar est une orchidée qui possède un nectaire très long, pouvant atteindre plus de 30 cm de long. Il contient un nectar sucré qui attire les pollinisateurs. Seul un papillon possédant une trompe très longue peut atteindre ce nectar. Se faisant, il se couvre alors la tête de pollen qu'il déposera sur d'autres orchidées. Le sphinx se nourrit du nectar et rend service à la fleur en pollinisant d'autres fleurs. Une expérience a démontré qu'un éperon long augmente le pourcentage d'ovules fécondés.
Reproduction des Orchidées: Techniques et Particularités
Il existe différentes techniques de reproduction pour les orchidées. Certaines ne demandent pas plus qu'un peu de chance alors que d'autres sont beaucoup plus complexes.
Reproduction Asexuée des Orchidées
La division: Une orchidée qui produit beaucoup de racines est coupée entre 2 rangées de racines aériennes. Il est nécessaire toutefois d'avoir au moins une paire de feuilles sur chaque partie. Prendre soin de bien désinfecter le matériel : ciseaux, couteau… à partir de là, trouver le rhizome au centre de la plante et le couper. La séparation des racines et des feuilles se fait alors très facilement. D'une plante, un peu à l'étroit, voici 2 plantes prêtes à se développer en toute tranquillité.
Le bouturage de tiges: Cela fonctionne très bien avec les dendrobiums. On prend une vielle cannes (sans feuille et de plus de 3 ans), on la place sur un lit de sphagnums ( ou de mousse) on met le tout sous cloche et on attend. Quelques mois plus tard, abracadabra, de petites pousses sont apparues.
La multiplication par vieux pseudobulbes: Chez les espèces sympobiales (possédant des bulbes et pseudobulbes), on peut reproduire la plante en prélevant un vieux pseudobulbe. En général, les vieux pseudobulbes sont plus ridés (voir rabougris) que les pseudobulbes actifs et sont sans feuille. Conseil : passer un petit coup la mousse (10-20 secondes) au micro ondes. Cela tuera une partie des petites bêtes.
Les Keikis: Les Keikis apparaissent de façons spontanées, lorsque la plante est dans des conditions qui lui siéent. On peut aussi utiliser des solutions ou des pâtes à base d'hormones. Pour cela ; on retire la bractée (protection recouvrant le méristème) , on dépose un peu de solution ou de pâte et on patiente. Attention : le résultat et parfois décevant et le fait d'utiliser des hormones peut être fatal pour la plante. A utiliser avec parcimonie. Les dendrobiums ont, eux, encore plus tendance à créer des keikis, spontanément, lors de leur croissance.
Reproduction Sexuée des Orchidées: Pollinisation Manuelle
La technique la plus difficile mais aussi la plus gratifiante.
- étape, détacher l'opercule d'une plante, afin d'en retirer les pollinies. Pour ce faire, utiliser soit un cure-dent, soit comme moi une fine pince.
- étape, placer les pollinies dans la cavité stigmatique ou ovaire d'une autre plante. Ne jamais auto-féconder l'orchidée. Un autre conseil ; polliniser plusieurs fleurs sur la même hampe !Quelque jours plus tard, la fleur semble fanée, mais en se refermant plus sur elle même. En fait, elle va protéger l'ovaire fécondé avec ses pétales latéraux. Et si on écarte un peu les pétales on peut voir l'ovaire qui s'est totalement fermé.
- étape, et pas la moindre, patienter en surveillant l'évolution de la fécondation. On ne change rien aux habitudes de la plante : lumière, arrosage, …
Les méristèmes peuvent être prélevés à plusieurs endroits de la plantes. Les méristèmes contiennent les cellules souches de la plante. Une fois les méristèmes récupérés, les traiter comme pour les graines d'orchi. (désinfection, etc), puis les déposer dans le milieu de culture in-vitro. La suite est alors quasi.
Mimétisme Floral chez les Orchidées
La famille des Orchidées offre des exemples de mimétisme végétal très étranges : la fleur d’orchidée imite par exemple l’aspect des insectes femelles. Ces orchidées ne sécrètent pas de nectar, mais libèrent une odeur qui ressemble à la phéromone sexuelle de l’espèce qu’elle imite. De plus, la forme et la texture du labelle (ou lèvre inférieure) de la fleur d’orchidée ressemblent à celles de l’insecte imité. Plusieurs espèces du genre européen Ophrys ont évolué de façon telle qu’elles émettent un parfum très similaire « sinon identique » à celui de l’insecte femelle qu’elles imitent. Dans quelques cas, on nomme même certaines espèces d’orchidée d’après l’espèce d’insecte (mouche, guêpe ou abeille) qui les pollinise.
Cette pseudo-copulation est une stratégie très efficace pour la plante : lorsque l’insecte se pose, il est en contact avec les pollinies de l’orchidée. La pseudo- copulation est une des formes les plus remarquables de pollinisation des plantes à fleurs par l’intermédiaire d’insectes. Elle a évolué indépendamment sur trois continents (Australie, Eurasie et Amérique du Sud) et est particulièrement répandue sous les tropiques, où de nombreuses espèces d’orchidées se reproduisent ainsi.
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