La recherche révèle la science derrière les baies bleues de cette plante

Par une belle journée d’automne 2019, Miranda Sinnott-Armstrong se promenait dans Pearl Street à Boulder, dans le Colorado, lorsque quelque chose a attiré son attention : un petit fruit bleu particulièrement brillant, sur un arbuste connu sous le nom de Lantana strigocamare. Alors que ses minuscules grappes de fleurs roses, jaunes et oranges et de baies bleues ornent généralement le centre commercial piétonnier au printemps, les employés de la ville arrachaient ces Lantanas communs pour se préparer à la saison hivernale.

Sinnott-Armstrong, chercheuse postdoctorale en écologie et biologie évolutive à CU Boulder, a rapidement demandé si elle pouvait rapporter un spécimen au laboratoire. Elle voulait savoir : Qu’est-ce qui rendait ces baies si bleues ?

Les résultats de Sinnott-Armstrong sont désormais publiés dans la revue Nouveau Phytologue. L’étude confirme Lantana strigocamare comme le deuxième cas documenté d’une plante créant des fruits de couleur bleue avec des molécules de graisse en couches. Elle et ses co-auteurs ont publié le tout premier cas documenté, en Tinus Viorneen 2020.

Les deux plantes sont parmi les six seules au monde connues pour donner des teintes à leurs fruits en utilisant une astuce de la lumière connue sous le nom de couleur structurelle. Mais Sinnott-Armstrong a le pressentiment qu’il y en a d’autres.

« Nous trouvons littéralement ces choses dans nos arrière-cours et dans nos rues, les gens ne recherchaient tout simplement pas de plantes structurellement colorées », a déclaré Miranda Sinnott-Armstrong, auteur principal de la nouvelle étude. « Et pourtant, juste en marchant sur Pearl Street, vous vous dites : « Oh, il y en a un ! » »

La couleur structurelle est très courante chez les animaux. C’est ce qui donne aux plumes autrement brunes des paons leur vert brillant et à de nombreux papillons leur bleu vif. Mais cette sorte d’illusion d’optique est beaucoup plus rare chez les plantes, selon Sinnott-Armstrong.

Pour créer sa couleur unique, ces fruits bleus utilisent des structures microscopiques dans leur peau pour manipuler la lumière et refléter les longueurs d’onde que nos yeux perçoivent comme bleues, ce qui leur donne une finition métallique distinctive. La couleur pigmentée fait le contraire, absorbant certaines longueurs d’onde visibles de la lumière. Cela signifie que les baies structurellement colorées n’ont pas de couleur en elles-mêmes; si vous deviez les écraser, ils ne se tacheraient pas de bleu.

En fait, si vous enlevez la peau d’un fruit de Lantana et que vous le tenez à la lumière, il semble complètement translucide. Mais si vous le placez sur un fond sombre, il redevient bleu, en raison des nanostructures en surface chargées de refléter la couleur.

L’évolution de la couleur

Ce qui est particulièrement unique à propos de Lantana strigocamare– outre le fait que la couleur bleue est assez rare dans la nature, en particulier dans les fruits – c’est qu’il crée cette couleur structurelle dans sa peau à l’aide de couches de molécules lipidiques, ou graisses.

Tinus Viorne est la seule autre plante connue pour faire la même chose, et Lantana et Viorne partageaient pour la dernière fois un ancêtre commun il y a plus de 100 millions d’années. Cela signifie que les deux plantes ont développé ce trait commun de manière totalement indépendante l’une de l’autre.

« Cela nous met à la recherche d’autres groupes où cela se produit, car nous savons que cela peut se faire de plusieurs manières », a déclaré Stacey Smith, co-auteur de la publication et professeur agrégé d’écologie et de biologie évolutive.

Les chercheurs discutent également souvent de la raison pour laquelle une telle chose évoluerait. La couleur structurelle offre-t-elle un avantage évolutif ?

Certains théorisent que la couleur structurelle pourrait aider à la dispersion des graines. Bien qu’il existe très peu de plantes colorées structurellement connues, elles sont largement répandues dans le monde. Lantana lui-même est envahissant dans de nombreuses parties du monde, en particulier dans les régions tropicales. Selon les chercheurs, il est possible que la nature métallique et brillante du fruit offre un fort contraste avec le feuillage environnant, attirant les animaux pour les manger et disperser leurs graines.

« Mais le simple fait d’être bleu et scintillant peut suffire à un animal pour penser que c’est décoratif », a déclaré Smith.

Les chercheurs ont noté que de nombreux oiseaux, en particulier en Australie, aiment utiliser des fruits structurellement colorés pour orner leurs tonnelles et attirer des partenaires. Fait intéressant, les humains peuvent également contribuer à la propagation de Lantana pour la même raison.

« Le fait qu’ils aient fait leur chemin dans l’horticulture suggère que nous sommes sensibles aux mêmes choses que les autres animaux trouvent attrayants à leur sujet », a déclaré Smith. « Nous sommes comme, oh, regardez cette chose brillante et mignonne. Je devrais la mettre dans mon jardin. »

Une autre possibilité est que la couche épaisse et grasse qui crée cette couleur unique soit un mécanisme de protection pour la plante, fournissant une défense contre les agents pathogènes ou améliorant l’intégrité structurelle du fruit, a déclaré Sinnott-Armstrong.

La couleur bleue elle-même pourrait également être un indice.

La couleur pigmentée et la couleur structurelle ne s’excluent pas mutuellement chez les plantes, mais peut-être que les plantes sont tombées sur la couleur structurelle comme moyen de produire du bleu, car ce n’est pas aussi facile à créer autrement, a-t-elle déclaré.

Certains chercheurs du laboratoire de Silvia Vignolini à l’Université de Cambridge – où Sinnott-Armstrong est actuellement basé – tentent maintenant de fabriquer des peintures colorées, des tissus et plus encore à partir de la couleur structurelle, en comprenant mieux l’assemblage des nanocristaux de cellulose dans les fruits colorés.

Les chercheurs espèrent en savoir plus sur les éventuelles invites évolutives de ce mécanisme, à mesure que des fruits plus structurellement colorés sont découverts.

« Ils sont là-bas », a déclaré Sinnott-Armstrong. « Nous ne les avons pas encore tous vus. »

Les co-auteurs de cette publication sont : Yu Ogawa, Université de Grenoble Alpes ; Gea Theodora van de Kerkhof, Université de Cambridge; et Silvia Vignolini, Université de Cambridge.