Les fleurs comme l’hibiscus utilisent un modèle invisible établi très tôt dans la formation des pétales qui dicte la taille de leurs yeux de bœuf, un pré-modèle crucial qui peut avoir un impact significatif sur leur capacité à attirer les abeilles pollinisatrices.
L’étude, menée par des chercheurs du laboratoire Sainsbury de l’université de Cambridge, a également révélé que les abeilles préfèrent les gros œils de bœuf aux plus petits et volent 25 % plus vite entre les disques de fleurs artificielles avec des œils de bœuf plus grands, ce qui augmente potentiellement l’efficacité des abeilles et des fleurs. Les résultats sont les suivants publié dans Progrès scientifiques.
Les motifs des fleurs des plantes guident les insectes, comme les abeilles, vers le centre de la fleur, où le nectar et le pollen les attendent, augmentant ainsi les chances de pollinisation réussie de la plante. Malgré leur importance, on sait étonnamment peu de choses sur la façon dont ces motifs de pétales se forment et sur la façon dont ils ont évolué vers la grande diversité que nous observons aujourd’hui, notamment les taches, les rayures, les veines et les yeux de bœuf.
Les chercheurs ont comparé le succès relatif des motifs en forme de cible pour attirer les pollinisateurs en utilisant des disques de fleurs artificielles qui imitaient les trois différentes dimensions de la cible. Les abeilles ont non seulement préféré les cibles moyennes et grandes aux petites cibles, mais elles ont également été 25 % plus rapides à visiter ces disques de fleurs plus grands. Crédit : Lucie Riglet
En utilisant une petite plante d’hibiscus comme modèle, les chercheurs ont comparé des plantes étroitement apparentées avec la même taille de fleur mais trois motifs en œil de bœuf de tailles différentes comportant un centre violet foncé entouré de blanc : H. richardsonii (petit œil de bœuf couvrant 4 % du disque de la fleur), H. trionum (œil de bœuf moyen couvrant 16 %) et une lignée transgénique (mutation) de H. trionum (grand œil de bœuf couvrant 36 %).
Ils ont découvert qu’un motif préliminaire se forme à la surface des pétales très tôt dans la formation de la fleur, bien avant que le pétale ne montre une couleur visible. Le pétale agit comme une toile de peinture par numéros, où différentes régions sont prédéterminées pour développer des couleurs et des textures spécifiques bien avant qu’elles ne commencent à se différencier les unes des autres.
Les recherches montrent également que les plantes peuvent contrôler et modifier avec précision la forme et la taille de ces motifs à l’aide de multiples mécanismes, ce qui pourrait avoir des répercussions sur l’évolution des plantes. En peaufinant ces modèles, les plantes peuvent acquérir un avantage concurrentiel dans la compétition pour attirer les pollinisateurs ou peut-être commencer à attirer différentes espèces d’insectes.
Le Dr Edwige Moyroud, qui dirige une équipe de recherche qui étudie les mécanismes sous-jacents à la formation des motifs dans les pétales, explique : « Si un trait peut être produit par différentes méthodes, cela donne à l’évolution plus d’options pour le modifier et créer de la diversité, à la manière d’un artiste avec une grande palette ou d’un constructeur avec un vaste ensemble d’outils. En étudiant la façon dont les motifs en œil de bœuf changent, ce que nous essayons vraiment de comprendre, c’est comment la nature génère la biodiversité. »
L’auteur principal, le Dr Lucie Riglet, a étudié le mécanisme à l’origine de la formation des motifs des pétales d’hibiscus en analysant le développement des pétales dans les trois fleurs d’hibiscus qui avaient la même taille totale mais des motifs en œil de bœuf différents.
Elle a découvert que le pré-motif commence par une petite région en forme de croissant bien avant que la cible ne soit visible sur de minuscules pétales de moins de 0,2 mm.
Le Dr Riglet a déclaré : « Au stade le plus précoce de la dissection, les pétales comptaient environ 700 cellules et étaient encore de couleur verdâtre, sans pigment violet visible et sans différence de forme ou de taille des cellules. Lorsque le pétale se développe davantage jusqu’à 4 000 cellules, il n’a toujours pas de pigment visible, mais nous avons identifié une région spécifique où les cellules étaient plus grandes que leurs voisines environnantes. C’est le pré-modèle. »
Ces cellules sont importantes car elles marquent la position de la limite de la cible, la ligne sur le pétale où la couleur passe du violet au blanc : sans limite, il n’y a pas de cible.
Un modèle informatique développé par le Dr Argyris Zardilis a fourni des informations supplémentaires et, en combinant à la fois des modèles informatiques et des résultats expérimentaux, les chercheurs ont montré que l’hibiscus peut faire varier les dimensions de la cible très tôt pendant la phase de pré-structuration ou moduler la croissance dans l’une ou l’autre région de la cible, en ajustant l’expansion ou la division cellulaire, plus tard dans le développement.
Le Dr Riglet a ensuite comparé le succès relatif des motifs en œil de bœuf pour attirer les pollinisateurs en utilisant des disques de fleurs artificielles imitant les trois dimensions différentes de l’œil de bœuf.
Le Dr Riglet explique : « Les abeilles ont non seulement préféré les œils de bœuf de taille moyenne et plus grande aux petits œils de bœuf, mais elles ont également visité ces disques de fleurs plus grands 25 % plus rapidement. La recherche de nourriture nécessite beaucoup d’énergie et, si une abeille peut visiter quatre fleurs plutôt que trois en même temps, cela est probablement bénéfique pour l’abeille, mais aussi pour les plantes. »
Les chercheurs pensent que ces stratégies de pré-structuration pourraient avoir des racines évolutives profondes, influençant potentiellement la diversité des motifs floraux chez différentes espèces. La prochaine étape pour l’équipe de recherche d’Edwige Moyroud consiste à identifier les signaux responsables de la génération de ces motifs précoces et à explorer si des mécanismes de pré-structuration similaires sont utilisés dans d’autres organes végétaux, comme les feuilles.
Cette recherche non seulement fait progresser notre compréhension de la biologie végétale, mais met également en évidence les liens complexes entre les plantes et leur environnement, montrant comment des conceptions naturelles précises peuvent jouer un rôle central dans la survie et l’évolution des espèces.
Par exemple, H. richardsonii, qui a le plus petit œil de bœuf des trois hibiscus étudiés dans cette étude, est une plante en danger critique d’extinction originaire de Nouvelle-Zélande. H. trionum se trouve également en Nouvelle-Zélande, mais n’est pas considéré comme indigène. Il est largement répandu en Australie et en Europe et est devenu une plante adventice naturalisée en Amérique du Nord.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer si la taille plus grande de l’œil de bœuf aide H. trionum à attirer plus de pollinisateurs et à améliorer son succès de reproduction.
Plus d’informations :
Lucie Riglet et al, Les yeux de bœuf d’Hibiscus révèlent des mécanismes contrôlant les proportions des motifs de pétales qui influencent les interactions plantes-pollinisateurs, Progrès scientifiques (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adp5574. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp5574