La pollinisation, un sujet fréquemment abordé, notamment en ce qui concerne les arbres fruitiers et la disparition inquiétante des abeilles, est un processus essentiel à la reproduction des plantes à fleurs. Cet article explore en détail les mécanismes de la fécondation des fleurs, en mettant en lumière les différents types de pollinisation, les structures florales impliquées et les stratégies employées par les plantes pour assurer leur descendance.
Plantes Immobiles, Pollen Voyageur
Contrairement aux animaux, où la rencontre physique entre mâle et femelle permet l'accouplement et la reproduction, les plantes, étant immobiles, ont développé des mécanismes ingénieux pour assurer la rencontre de leurs gamètes. Chez les algues, les fougères et les mousses, l'eau sert de milieu de transport pour les spermatozoïdes vers les ovules. Cependant, chez les plantes à fleurs, qui vivent dans un environnement aérien, le grain de pollen joue un rôle crucial. Le pollen est un moyen de transport qui permet aux spermatozoïdes d'atteindre les ovules, qui restent protégés à l'intérieur de la fleur.
La pollinisation est donc le processus par lequel les plantes à fleurs assurent leur reproduction sexuée. L'efficacité de cette pollinisation dépend de la distance que le pollen doit parcourir, du type de plante (fleurs unisexuées ou hermaphrodites, plantes portant des fleurs des deux sexes ou non) et du mode de transport du pollen.
Pollen Transporté par le Vent ou par les Insectes
Le pollen peut être transporté de deux manières principales : par le vent (plantes anémophiles) ou par les insectes (plantes entomophiles).
Plantes Anémophiles: Transport par le Vent
Chez les plantes anémophiles, les grains de pollen sont légers, fins et lisses, et la floraison est souvent discrète. Le pollen des conifères, des graminées et de certains arbres comme l'aulne, le bouleau ou le noisetier est transporté par le vent. Ce type de pollen est souvent responsable des allergies saisonnières. Pour les plantes anémophiles, la distance entre les individus doit être relativement faible pour permettre la fécondation croisée (quelques dizaines, voire centaines de mètres).
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Plantes Entomophiles: Transport par les Insectes
Les plantes entomophiles, quant à elles, attirent les insectes pollinisateurs (abeilles, bourdons, papillons, etc.) pour assurer 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 généralement de la nourriture (nectar et/ou pollen). En butinant la fleur, leur corps 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 chargement de gamètes mâles, qu'il dépose sur le pistil d'une autre fleur. Le pollen peut ainsi être transporté sur plusieurs kilomètres.
Fleurs Unisexuées et Fleurs Hermaphrodites
Qu'une plante soit anémophile ou entomophile, ses fleurs peuvent être unisexuées ou bisexuées :
- Unisexuée: la fleur produit des gamètes d'un seul sexe (mâle ou femelle). Une fleur unisexuée porte uniquement des étamines (organe sexuel mâle) ou uniquement un pistil (organe sexuel femelle), comme chez le maïs ou le noisetier.
- Bisexuée (hermaphrodite): la fleur produit à la fois des gamètes mâles et femelles (elle porte donc à la fois des étamines et un pistil), comme chez le cerisier ou le pommier.
Plante Monoïque, Plante Dioïque : Qu'est-ce que c'est ?
Dans le cas des fleurs unisexuées, chaque individu peut porter :
- Des fleurs mâles ET des fleurs femelles (plantes monoïques): c'est le cas du noisetier, qui porte des chatons (fleurs mâles) et des glomérules (fleurs femelles) sur le même arbre, ou du maïs (les fleurs mâles sont regroupées dans le panicule terminal, les fleurs femelles sont groupées en épis à l'aisselle des feuilles).
- Des fleurs mâles OU des fleurs femelles (plantes dioïques): la plante compte des individus mâles et des individus femelles. C'est le cas de nombreux arbres, pour lesquels la pollinisation (et donc la reproduction) n'est possible que si deux individus de sexes différents sont géographiquement proches. Exemples : l'asperge, le mûrier, le noyer, le saule.
Autopollinisation et Pollinisation Croisée
Pollinisation Croisée
La fécondation croisée, ou allogamie (la reproduction sexuée fait intervenir deux individus distincts appartenant à la même espèce), 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 (fruits plus gros et plus nombreux, plantes plus résistantes, apparition de nouveaux caractères), que l'on met à profit dans le processus d'hybridation. L'allogamie est le type de fécondation le plus fréquent chez les plantes à fleurs et est également le cas le plus fréquent chez les Poaceae, où la protandrie favorise la pollinisation croisée en assurant la maturation des organes mâles avant les organes femelles de la même fleur.
Autopollinisation
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. Les lignées restent pures, et il n'y a pas d'hybridation, ni de variabilité génétique. Par exemple, chez le pois, même lorsque la fleur est épanouie, les organes sexuels sont protégés par une carène, et la fécondation a lieu à l'abri du milieu extérieur. La pollinisation croisée est impossible sans intervention humaine. L'autogamie préserve les génotypes bien adaptés et favorise la polyploïdie et les phénomènes de spéciation. Un caractère extrême d’autogamie est la cléistogamie, où la fleur ne s’ouvre pas à la période de la pollinisation et l'autopollinisation de la fleur se réalise donc à l’aide de son propre pollen à l'intérieur de la fleur close.
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La nature privilégie souvent la fécondation croisée au détriment de l'autofécondation, qui est plus rare. Dans le cas des fleurs hermaphrodites et des plantes monoïques, l'autopollinisation est possible, mais différentes stratégies peuvent empêcher cette autofécondation au profit d'une fécondation croisée : anatomie particulière de la fleur rendant indispensable l'intervention d'un insecte pour la pollinisation, maturité différée des organes mâles et femelles, incompatibilité génétique interdisant l'autofécondation.
Mécanismes d'Incompatibilité Génétique
Chez beaucoup de plantes qui pourraient réaliser au hasard l'autofécondation ou la fécondation croisée, des systèmes d'incompatibilité génétique permettent de favoriser ou même de rendre obligatoire la fécondation croisée. Ces systèmes font appel à des gènes d'incompatibilité (S) existant sous forme de nombreux allèles (S1, S2, S3, …, Sx). Les plantes hétérozygotes diploïdes disposent pour le gène S de deux allèles. Le pollen, gamétophyte mâle haploïde, ne contient qu'un de ces allèles. Si l'allèle du pollen est le même que l'un des deux allèles de l'ovaire (diploïde) de l'organe femelle, le développement du tube pollinique sera bloqué et la fécondation ne pourra avoir lieu. Dans ce cas, l'autofécondation est impossible. Seule la fécondation entre deux plantes éloignées disposant d'allèles différents est possible.
Le Rôle des Pollinisateurs et la Production de Fruits
Les insectes pollinisateurs, tels que les abeilles, jouent un rôle crucial dans la pollinisation. Ils sont attirés par l'odeur et la couleur des fleurs et, en se déplaçant d'une fleur à l'autre pour recueillir le pollen et le nectar, ils concrétisent l'opération de pollinisation. Malheureusement, le nombre de pollinisateurs régresse de plus en plus, notamment dans les pays industrialisés et ceux qui ont opté pour une agriculture industrielle ou intensive, très portée sur les pesticides.
La fécondation est nécessaire pour obtenir un fruit. Après fécondation, le pistil se transforme en fruit. Lorsqu'ils sont fécondés par les grains de pollen, les ovules contenus dans le pistil deviennent des graines et le pistil se transforme en fruit. S'il n'y a pas fécondation, la fleur ne se transformera pas en fruit. Pour qu’une baie se développe normalement, il suffit que l’un des quatre ovules soit fécondé et forme un pépin normal. Cela conduira à la multiplication des cellules de l’ovaire (sous un contrôle hormonal complexe), durant 8 à 12 jours après la fécondation.
Reproduction Asexuée: Une Alternative à la Fécondation
Les végétaux ont la capacité de se reproduire de manière sexuée ou asexuée. La reproduction asexuée permet à une plante de se reproduire à l’identique à partir d’un élément de la plante mère. Dans la nature, de nombreuses plantes ont cette capacité de multiplication par marcottage qui leur permet de coloniser rapidement une surface. Beaucoup de poacées se contentent de diverses formes de multiplication végétative (stolons et rhizomes) pour coloniser un habitat approprié et pour une dissémination limitée. Cette croissance clonale permet une capacité d’accroissement rapide des populations avec des coûts de production des clones bien plus faible que par la reproduction sexuée.
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L’agamospermie consiste en la production de graines viables avec embryon, sans intervention de la sexualité (donc sans fécondation). On connaît l'agamospermie chez quelque 35 familles et 130 genres d'Angiospermes ; elle est particulièrement fréquente chez les Asteraceae, les Rosaceae et les Poaceae. La production asexuée de graines diffère de la multiplication végétative par le maintien de la dissémination des graines et de quelques aspects de la sexualité. Il n'y a pas de méiose normale, ni de brassage génétique. Mais si le génotype est bien adapté (à une niche écologique), il est préservé et copié, avec moins d’effort reproducteur et une assurance de la reproduction.
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