Dans la même collection

Pourquoi la Terre est ronde, Alain Riazuelo, humenSciences, 2019.

François Parcy

L’histoire secrète
des fleurs

Illustrations d’Elliott Parcy

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Collection dirigée par
Étienne Klein

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ISBN : 978-2-3793-1029-4

Dépôt légal : mai, 2019

© Éditions humenSciences / Humensis, 2019
170 bis, boulevard du Montparnasse, 75014 Paris
Tél. : 01 55 42 84 00
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Je dédie ce livre
à mes compagnons de route,
étudiants, techniciens, ingénieurs
et chercheurs.

CHAPITRE 1

LES PLANTES À LA
CONQUÊTE DU MONDE

Il était une fois un monde sans fleurs

Il y a au moins cent trente millions d’années, sans doute plus, en un endroit encore inconnu des continents à la dérive, en un lieu que l’on ne découvrira peut-être jamais, naissait la première fleur. Et cet événement allait changer la surface du globe. Cette fleur est la mère d’une grande partie de la flore d’aujourd’hui puisque les plantes à fleurs représentent désormais la vaste majorité des espèces végétales. Elle s’est répandue sous des centaines de milliers de formes, sur chaque parcelle de continent ; aux portes des déserts, dans les creux des rochers de montagne, elle colore le monde et elle nourrit l’humanité. On lui doit les prairies dorées de pissenlits, les touffes de lavande au soleil des Alpilles, les allées jonchées de pétales à Vancouver ou à Kyoto, le génépi qui parfume nos voies d’escalade, les allées de platanes le long des routes du Midi, les tournesols de Vincent Van Gogh et les nymphéas de Claude Monet. Toutes ces merveilles découlent de cet événement originel. Avant cela, il était un temps où les fleurs manquaient à l’appel, où la végétation terrestre poussait avec succès mais sans autre nuance que le vert des feuilles et le brun sombre des troncs, où la séduction des insectes, des colibris, des chauves-souris n’avait pas lieu, où la débauche de couleurs, de formes, de parfums et de nectars n’avait pas encore commencé. Les plantes recouvraient la surface de la Terre ; elles avaient innové à de multiples reprises pour évoluer à partir de leur lointain ancêtre aquatique, mais il leur manquait encore une dernière touche, une touche de couleur, qui allait se révéler aussi jolie que diablement efficace : la fleur.

La fleur, ce sont quelques organes sexuels mâles et femelles entourés d’une couronne de pétales (la corolle) et de petites feuilles appelées « sépales », formant le calice. Les plantes à fleurs représentent plus de 90 % des 300 à 400 000 espèces de plantes actuelles et constituent donc une composante essentielle du monde végétal. Leur importance pour les hommes et les animaux est colossale puisqu’elles les nourrissent en produisant graines, feuilles, tubercules, fruits et légumes. Mais la fleur a aussi envahi notre société, notre imaginaire. Les fleurs nous entourent, nous séduisent ou nous aident à séduire. La fleur est un symbole toujours positif que l’on retrouve partout dans notre vie courante. On en offre dans tous ses moments forts, tristes ou gais. Qui oserait critiquer les fleurs ? Même Charles Baudelaire avec ses Fleurs du mal n’a pas réussi à les ternir.

Pourtant, le monde végétal a survécu sur Terre en se passant d’elles, pendant presque trois cents millions d’années. Alors pourquoi le monde s’est-il offert des fleurs ? Que s’est-il produit pour engendrer la vaste majorité des espèces végétales d’aujourd’hui ? Peut-on deviner comment sont nées les plantes à fleurs dans le passé, en observant les fleurs d’aujourd’hui, en comprenant pourquoi une plante fleurit et comment se forment les fleurs ? Comment un petit groupe de cellules, banales à l’origine, sur les flancs d’une tige, réussit-il à former des organes emplis de couleurs et de parfums ? Arrivera-t-on à deviner comment tout cela est apparu et pourquoi la sélection naturelle l’a favorisé au point de le rendre prédominant, au point d’interroger Darwin lui-même – qui pourtant avait l’habitude des spectaculaires exemples d’évolution ?

Le but de ce livre est d’expliquer une partie de ce que l’on sait sur les fleurs, comment on l’a appris, de raconter l’odyssée de chercheuses et de chercheurs ayant contribué à mieux comprendre les fleurs et d’évoquer aussi une partie de ce qu’il reste à découvrir.

Primitives, mais déjà innovantes

Alors, reprenons au tout début de l’histoire des plantes, l’histoire de ces êtres extraordinaires capables de capter l’énergie du soleil, pour nourrir tout le reste de la chaîne alimentaire. Cette prouesse s’appelle la photosynthèse : elle consiste à transformer en énergie chimique l’énergie lumineuse contenue dans les photons – ces petits grains de lumière solaire. Cette énergie est stockée dans de riches molécules (comme les sucres, les huiles ou la cellulose du bois), qui vont être exploitées par le reste du vivant. Et l’Homme n’échappe pas à la règle : il se nourrit des plantes, soit directement, soit indirectement, au travers des herbivores qu’il consomme encore. Pour se chauffer, se déplacer ou fabriquer de l’électricité, il utilise les calories stockées dans le bois ou dans les hydrocarbures fossiles – tous étant d’anciennes plantes transformées dans les entrailles de la Terre.

Une brève histoire des plantes. Principales étapes de l’évolution des plantes depuis les algues jusqu’aux plantes à fleurs.

À leur origine, les plantes sont apparues dans l’eau – comme les autres organismes vivants. Les premiers végétaux de la planète étaient des algues. Il s’agissait d’algues vertes unicellulaires, de petits êtres aquatiques formés d’une seule cellule et peu complexes dans leur organisation, mais déjà extrêmement efficaces. Ces algues étaient capables de réaliser la photosynthèse. Cette nouvelle forme de vie est apparue lorsqu’un organisme, encore inapte à exploiter l’énergie lumineuse, a englobé un microbe qui avait réussi cette prouesse (ce microbe était une bactérie photosynthétique appelée « cyanobactérie »). La bactérie s’est mise à travailler pour son hôte, en fixant pour lui l’énergie solaire et en l’aidant ainsi à fabriquer la plupart de ses composants, à grandir, à se diviser. La bactérie avalée est devenue dépendante de son hôte, des substances nutritives qu’il lui fournissait, au point de ne plus pouvoir en ressortir. C’est cette fusion entre deux organismes qui a donné naissance aux algues vertes.

Ces algues ont alors colonisé la mer, les rivières et les lacs, il y a un peu plus d’un milliard d’années et elles ont produit, au cours du temps, l’oxygène – une molécule dangereuse à l’origine (oxydante) et à laquelle le reste de la vie a dû progressivement s’adapter. Puis les algues se sont complexifiées, formant de petites colonies de cellules, quelques-unes en file indienne, puis de petits amas organisés, au sein desquels certaines cellules se sont peu à peu spécialisées en se différenciant les unes des autres ; un peu comme les sociétés humaines, passées d’un stade où tout le monde était chasseur-cueilleur, à un stade où certains individus jouaient des rôles plus spécifiques (cultivateur, enseignant, militaire…) et dont la société entière s’est mise à dépendre. Ainsi sont nées les algues multicellulaires, des sociétés de cellules de plus en plus organisées.

Pour ces premiers êtres verts déjà un peu sophistiqués, occuper les continents émergés est devenu tentant. De petites modifications ont permis à certaines de ces « algues » de progressivement sortir de l’eau (très certainement de l’eau douce) pour coloniser la terre ferme. Elles avaient toujours un grand besoin d’eau ou d’humidité pour se développer, pour se reproduire, mais elles ont réussi à conquérir un territoire vierge ; avec du soleil rien que pour elles, pas filtré par l’eau. Quels furent ces premiers êtres végétaux à vivre hors de l’eau ? Des mousses, très certainement, au sens le plus large du terme. Quant à pouvoir dire précisément lesquelles, on ne le sait pas encore. En 2019, le débat sur ce sujet fait rage, plus que jamais, et les publications se succèdent, remettant en question les certitudes d’hier. Il existe aujourd’hui différents types de mousses affublées de noms barbares (anthocérotes, bryophytes ou hépatiques), mais savoir à laquelle ressemblait celle qui a vécu sur Terre la première n’est finalement pas si important pour comprendre les fleurs.

Nous retiendrons qu’une variété de « mousses » inconnue s’est adaptée à la vie hors de l’eau, il y a environ quatre cent cinquante millions d’années. Ces premiers organismes végétaux terrestres poussaient au ras du sol et l’eau y circulait de cellule en cellule, de proche en proche ; cela les obligeait à rester au contact de l’eau. En cas de sécheresse, ils ne mouraient pas, mais cessaient de croître ; ils toléraient la dessiccation, cet état de déshydratation extrême. Ils évoluèrent petit à petit vers des formes plus élaborées, avec quelques innovations originales pour donner naissance à la grande famille des fougères – apparue il y a quatre cents millions d’années. Chez ces plantes, la surface des feuilles est couverte d’une pellicule (la cuticule) qui leur permet de moins se dessécher et qui existe sous une forme plus rudimentaire chez les mousses. Innovation essentielle, les feuilles et les tiges des fougères possèdent tout un système de vaisseaux, pour conduire l’eau dans les tissus (en hauteur en particulier) et ainsi bénéficier davantage de la lumière du soleil en s’élevant au-dessus des mousses. Les feuilles de fougère possèdent aussi de petits orifices, appelés « stomates », déjà présents chez certaines mousses et qui permettent d’échanger les gaz : le dioxyde de carbone qu’elles captent le jour et l’oxygène qu’elles rejettent. Ces pores permettent aussi à la plante de transpirer : la vapeur d’eau ainsi évacuée crée un courant d’eau qui va entraîner vers le haut, par capillarité, les nutriments que les racines ont sélectivement absorbés.

Enfin, les fougères de l’époque furent aussi les premières plantes à posséder des racines, les ancrant solidement dans le sol, leur permettant de puiser leurs ressources (l’eau et les nutriments) plus profondément et de se dresser plus haut sans risquer la chute. Ces plantes à racines ont modifié la surface de la Terre en limitant l’érosion, en changeant de façon considérable les continents, offrant un nouveau cadre de vie à des espèces animales. Les fougères se reproduisent via des spores enfouies dans des sporanges, ces petites capsules visibles sous leurs feuilles. Se détachant, ces spores forment des plantules qui vont produire les gamètes mâles et femelles, dont la fécondation dans l’eau donne naissance à une nouvelle plante. Elles restent donc profondément dépendantes de l’eau : les espèces de fougères qui ont survécu jusqu’à aujourd’hui prospèrent le plus souvent dans des milieux humides, en sous-bois ou dans des forêts compatibles avec leur criant besoin d’eau.

Mais tout cela allait radicalement changer avec le groupe de plantes qui émergea après les fougères, il y a environ trois cents millions d’années : ces nouvelles plantes possédaient désormais des graines (mais pas encore de fleurs). On les nomme « gymnospermes ».

Prenons-en de la graine !

Que les fougères aient été aussi sensibles à l’humidité de leur milieu fut pour elles un handicap, lors des changements climatiques et l’émergence des continents. Une nouvelle innovation prit forme pour donner naissance à des plantes capables de produire des graines via une reproduction libérée du milieu aqueux : ce sont les gymnospermes. Elles dominèrent le monde végétal pendant des centaines de millions d’années. Nous connaissons tous des gymnospermes ayant survécu jusqu’à nos jours : ce sont les conifères, tels que le pin, avec ses pignons comme graines.

Mais commençons par évoquer deux gymnospermes, moins connues, qui ont si peu changé pendant les deux cents à trois cents derniers millions d’années qu’on les considère comme de véritables fossiles vivants¹.

L’une se nomme Welwitschia mirabilis. Il est peu probable que vous la croisiez en vous promenant. Car, aujourd’hui, cette plante se trouve seulement dans les déserts côtiers de Namibie et d’Angola. Son nom est familier aux fans de rugby car il est aussi celui des joueurs de l’équipe nationale de Namibie, les Welwitschias ! Elle vit relativement heureuse dans le désert du Namib, en dépit de conditions extrêmement rudes. Elle possède une racine unique, appelée « racine pivot », tel l’épais support d’une dent, sauf qu’elle peut être très profonde et atteint parfois 30 mètres. Cela lui permet de puiser profondément un peu d’eau

Welwitschia mirabilis. Les deux feuilles originelles lacérées sont visibles sur les côtés et les cônes mâles sont présents au centre.

de ce désert aride, où il ne pleut jamais. Elle n’a que deux feuilles qui captent à leur surface l’humidité venant de l’océan Atlantique. Au cours de la très longue vie des Welwitschias (qui peut aisément dépasser le millénaire), ces deux feuilles sont abîmées par les conditions extérieures, comme le vent. Lorsqu’on voit une vieille Welwitschia, on pourrait croire qu’elle possède de nombreuses feuilles tellement ses deux feuilles initiales ont été lacérées. Vue de dessus, cette plante ressemble à une grande bouche avec le départ des feuilles sur le côté, comme deux grosses lèvres ; et, sur ces lèvres, de petites tiges portent des cônes : ce sont les organes qui vont permettre sa reproduction. Certains de ces petits cônes produisent du pollen (ce sont les cônes mâles) et d’autres, des ovules posés sur de petites écailles (les cônes femelles).

Welwitschia possède, comme l’espèce humaine, des spécimens mâles et des spécimens femelles ; on appelle cela une plante dioïque. Lorsque le pollen rencontre un ovule, la fécondation a lieu et cela produit une graine : une formidable innovation, absente chez les mousses ou les fougères et qui confère de nombreux avantages à son espèce. La graine renferme un petit embryon, une plante miniature, protégée par une enveloppe. Tant que les conditions sont défavorables à la germination et à la croissance, la graine survit dans un mode dormant. La graine est très sèche avec un contenu en eau de quelques pourcents seulement, que les feuilles ne toléreraient pas. Cette faible hydratation de ses tissus l’aide à supporter la chaleur ou le gel jusqu’à des températures extrêmes. Elle permet à la future plante de mettre son cycle de vie en sommeil et d’attendre des jours meilleurs.

L’autre plante à graines qui a traversé les âges sans beaucoup changer, c’est le Ginkgo biloba, aussi connu sous le nom d’« arbre aux 40 écus » ; pas pour ses feuilles à deux lobes (bilobées), qui se teintent d’une magnifique couleur dorée à l’automne, mais pour son prix exorbitant lorsqu’elle fut introduite en Europe au début du XVIIIe siècle, en provenance d’Asie. Le ginkgo est un véritable refugié climatique qui, après une période faste, a vu sa zone de croissance se réduire comme peau de chagrin, et les successions de glaciation et de réchauffement l’ont finalement confiné à la Chine. Le ginkgo a la réputation d’être extrêmement résistant, d’avoir survécu aux bombes nucléaires ayant frappé le Japon et de bien supporter la pollution atmosphérique dans nos cités modernes. De nombreuses villes en comptent de magnifiques spécimens que l’on peut admirer dans leur superbe habit d’automne. Le seul problème avec les ginkgos, c’est leur sexe. Comme Welwitschia, ce sont là des plantes dioïques : les arbres mâles produisent du pollen et les arbres femelles, des ovules. Ceux-ci sont des boules très visibles d’un ou deux centimètres de diamètre, qui pendent un peu comme des cerises. On découvre le sexe d’un plant de ginkgo très tardivement, après une phase juvénile de dix à vingt ans – au cours de laquelle il ne produit que des racines, un tronc, des branches et des feuilles. Une fois le ginkgo femelle entré en puberté, il devient nauséabond : ses ovules sentent extrêmement mauvais ; une odeur de vomi humain ou de crotte de chien. Il n’est ainsi pas rare de voir les passants examiner leurs semelles lorsqu’ils traversent une place plantée de ginkgos. Les plants mâles, eux, ne sentent pas mauvais ; ils produisent le pollen que le vent transporte vers les arbres femelles.

Le ginkgo, seul de sa famille à avoir survécu, et Welwitschia² ne représentent qu’une petite part des plantes à graines (mais sans fleurs) qui nous sont familières. Les espèces que nous connaissons beaucoup mieux peuplent les forêts de nos montagnes, les bords de la Méditerranée ou les Landes ; et elles décorent nos maisons à Noël. Ce sont les conifères : araucarias, épicéas, ifs, genévriers cades, mélèzes, pins parasols, sapins, séquoias. Il en existe un millier d’espèces à travers le monde. On trouve parmi les plus beaux et les plus émouvants spécimens sur la petite île de Meares, collée à l’île de Vancouver, en Colombie-Britannique : ce sont des épicéas ou des cèdres rouges géants, épargnés par les bûcherons canadiens. Pour se reproduire, les conifères aussi possèdent des cônes, d’où leur nom. En se développant, les cônes femelles donnent les pommes de pin. Les cônes à pollen sont des structures plus petites, parfois présentes sur les branches inférieures d’un épicéa, ou à proximité des cônes femelles chez le mélèze. Il en émane une poussière jaune, lorsqu’on les frôle au printemps. À la différence du ginkgo ou de Welwitschia, la plupart des conifères possèdent à la fois des cônes mâles et des cônes femelles sur un même arbre – ils sont dits « monoïques ». Des millions de grains de pollen volent au vent et certains vont tomber par hasard sur un ovule pour le féconder et donner un pignon dans une pomme de pin. Les ovules sont en général posés sur des écailles. On les dit « nus » car ils ne sont entourés d’aucune protection, d’où le nom scientifique de ce grand groupe de plantes : les gymnospermes ; du grec gumnos, « nu », et sperma, « graine ». Pour simplifier, je me référerai parfois au groupe des gymnospermes, sous le terme de conifères, car ce sont celles qui nous sont familières. La reproduction des conifères par le vent fonctionne très bien, mais au prix d’un gros gaspillage : beaucoup de grains de pollen sont inutilement produits. Ceci dit, ces arbres ont glorieusement traversé les âges et dominent la végétation dans bien des endroits du globe où ils représentent, en quelques espèces, la majorité de la masse vivante. Il fut une époque où ces plantes régnaient en maître sur l’ensemble de la Terre, jusqu’à ce qu’une dernière innovation, il y a quelque cent trente millions d’années, vienne profondément bouleverser les équilibres. Est alors apparu un groupe de plantes à expansion rapide, qui concurrence dorénavant les conifères dans les moindres recoins de la planète : le groupe des plantes à fleurs. La fleur, c’est la séduction qui s’invite dans la reproduction végétale !

CHAPITRE 2

UNE ENTRÉE EN BEAUTÉ
DANS LE MONDE
DE LA SÉDUCTION

« Corolles, bouches des moires : le deuil qui point et s’épanouit ! Ce sont de grandes fleurs mouvantes en voyage, des fleurs vivantes à jamais, et qui ne cesseront de croître par le monde… »

« La Ville », Images à Crusoé,
SAINT-JOHN PERSE

« À présent laissez-moi, je vais seul. Je sortirai, car j’ai affaire : un insecte m’attend pour traiter. Je me fais joie du gros œil à facettes : anguleux, imprévu, comme le fruit du cyprès. »

« Éloges, XVIII », Éloges,
SAINT-JOHN PERSE

Un abominable mystère

Charles Darwin, célèbre père de la théorie de l’évolution, ne s’est pas intéressé qu’aux animaux. Bien au contraire, il était au moins autant fasciné par les plantes, leur fonctionnement et leur évolution. Son observation des êtres vivants lui a appris qu’il existe, au sein de chaque espèce, de petites variations entre les individus, qui peuvent par exemple changer la forme d’un organe (comme le bec d’un oiseau) ou leur résistance à une maladie. La sélection naturelle favorisera les individus d’une population qui sont les mieux adaptés au milieu dans lequel ils vivent.

Un exemple familier de ce processus est l’adaptation de la couleur de la peau des hommes à l’intensité du soleil. Trop de lumière détruit une précieuse substance, le folate (essentiel en particulier à la synthèse de l’ADN des chromosomes). Mais trop peu de lumière provoque un manque de vitamine D, importante pour le développement du squelette. Ainsi, lorsque des Hommes, en changeant de territoire, rencontrèrent moins de lumière, les individus à la peau la plus claire, filtrant moins la lumière, furent avantagés : ils formèrent la majorité de la population, après quelques centaines de générations. Ainsi la peau des Hommes s’est éclaircie à partir de la sortie d’Afrique et la conquête du nord de l’Europe.

De même, pour les plantes, de petites particularités ont été conservées et amplifiées si, d’une façon ou d’une autre, elles favorisaient le succès de leur reproduction. Darwin observa dans le monde vivant et parmi les fossiles des changements assez petits, assez graduels – une évolution progressive. Mais, lorsqu’il s’intéressa à l’évolution des plantes, une chose le chiffonna. Il connaissait les gymnospermes avec leur mode de reproduction basé sur les cônes ; des gymnospermes vivantes, et la multitude de gymnospermes fossiles et disparues. Il connaissait les plantes à fleurs ; une profusion de plantes vivantes, et aussi des exemplaires fossiles. Mais il ne trouvait nulle trace de plantes intermédiaires (ni dans les plantes vivantes, ni dans les fossiles) qui pourraient aider à retracer le chemin progressif, suivi par l’évolution, pour créer ces deux grands groupes de plantes à partir de leur ancêtre commun.

C’était comme si l’évolution avait fait un grand saut ; ou comme si les traces des étapes intermédiaires avaient été effacées. Ce hiatus déplut à Darwin et l’interpella. Il alla même jusqu’à imaginer un continent dans l’hémisphère sud, sur lequel se seraient diversifiées les espèces de plantes à fleurs avant qu’il ne soit englouti, effaçant ainsi toute trace des états intermédiaires. Mais il était bien conscient du caractère spéculatif de cette hypothèse, que rien ne venait étayer. En 1879, il fut séduit par les thèses de l’alpiniste et botaniste irlandais John Ball : selon lui, les plantes à fleurs se seraient diversifiées dans les montagnes, peut-être parce que le taux de dioxyde de carbone y était inférieur à celui des plaines. Or, les montagnes sont un piètre terrain pour la sédimentation et la fossilisation. Ainsi, les plantes à fleurs auraient peut-être pu évoluer sans laisser de traces, jusqu’à ce qu’elles descendent vers des terrains plus propices à la fossilisation. Reste que, devant ce saut apparent de l’évolution et sans explication solidement étayée, Darwin demeura perplexe. Dans une lettre restée célèbre, écrite à son collègue et grand ami, l’explorateur et botaniste anglais Sir Joseph Hooker, en 1879, il écrivait : « Les plantes à fleurs sont pour moi un abominable mystère. » Cette formule fait encore recette aujourd’hui : nombre de chercheurs (dont je fais partie) tentent d’éclaircir cet abominable mystère ! Certains le servent un peu à toutes les sauces, dénaturant quelque peu la pensée de Darwin ; d’autres prétendent même l’avoir résolu, alors qu’il reste encore tant à comprendre. Élucider ce qui étonnait le père de la théorie de l’évolution est un enjeu mythique. Et cet abominable mystère est triple ; les fleurs constituaient en effet trois sources d’étonnement pour le père de la théorie de l’évolution : en plus de l’absence d’intermédiaires déjà évoquée, Darwin ne comprenait pas pourquoi les plantes à fleurs s’étaient apparemment si vite diversifiées, formant la plupart des grands groupes existant sur Terre en quelques millions d’années ; et pourquoi elles avaient si vite conquis le monde, s’adaptant ingénieusement à tous les types d’habitat. Mais avant de se pencher en détail sur ce triptyque du mystère, il nous faut exposer quelques notions de base sur la fleur et son rôle.

Portrait d’une fleur

« Enfin poussant le vice jusqu’au bord du calice,
D’un doigt sex-symbol s’écartant la corolle,
Sur fond de rock’n roll s’égare mon Alice
Au pays des malices de Lewis Caroll. »

« Variations sur Marilou »,
SERGE GAINSBOURG

On a tous vu des fleurs et leurs organes, dont le plus familier est sans aucun doute le pétale. Les pétales sont les plus visibles, les plus caractéristiques.

Dessin d’une fleur idéalisée avec ses quatre couronnes d’organes. De l’extérieur vers l’intérieur : sépales, pétales, étamines et carpelles.

L’Homme a sélectionné des fleurs pour la couleur de leurs pétales, pour leurs formes ou leur parfum. Les pétales sont propres aux plantes à fleurs et n’existent pas chez les conifères. Lorsque la fleur est très jeune et encore en bouton, les pétales sont recouverts par des sortes de feuilles vertes : ce sont les sépales. Ils ressemblent à des feuilles mais, observés au microscope, leurs cellules sont un peu différentes. Leur rôle supposé est essentiellement de protéger le jeune bouton floral. Les pétales et les sépales sont en général disposés en cercles concentriques, que l’on appelle « couronnes » ou « verticilles » – leur élégant nom scientifique. La couronne de sépales constitue le calice et la couronne de pétales, la corolle. Au centre des pétales se trouvent les organes sexuels qui, eux aussi, peuvent émettre des parfums, mais dont la fonction principale est la reproduction : les étamines portent à leur sommet les sacs à pollen et, au centre, le pistil renferme les ovules. À la différence des gymnospermes avec leurs ovules nus, la famille des plantes à fleurs s’appelle les angiospermes (du grec ancien angeîon qui signifie « réceptacle » et sperma, « graine ») : les « graines dans une boîte ». Un pistil est fait de carpelles, qui peuvent être libres ou fusionnés comme sur la figure. Les organes qui produisent le nectar (jus sucré et nourrissant pour les insectes) sont les nectaires présents à la base des organes de la fleur, mais en des positions variables d’une espèce à l’autre.

Lors de la reproduction, le pollen produit par les étamines d’une fleur atterrit sur un pistil (le plus souvent d’une autre fleur ou d’une autre plante), le grain de pollen se colle sur le stigmate (le sommet du pistil) et germe. Alors, un tube pollinique grandit à l’intérieur des carpelles pour aller féconder les ovules. Le pistil va alors se transformer en fruit, qui peut être sec comme chez le pois chiche ou charnu comme chez la tomate, chacun contenant les graines qui constitueront la génération suivante.

Cette description sommaire de la fleur suffit à montrer des différences essentielles avec le système reproducteur des conifères. La grande nouveauté ici est que le pollen et les ovules sont réunis, regroupés sur une même structure hermaphrodite. C’est là un élément essentiel. Également, les sépales et les pétales n’existent pas chez les conifères, et les différents organes, au lieu d’être placés en couronne comme chez la plupart des fleurs, sont disposés en spirales, visibles en observant les écailles sur une pomme de pin. Enfin, comme déjà mentionné, les ovules sont enfermés chez les plantes à fleurs, alors qu’ils sont nus chez les conifères. Les différences sont donc considérables !

Un peu trop pour Charles Darwin : il s’étonna de l’absence de plantes avec des caractères intermédiaires qui connecteraient les angiospermes et les gymnospermes, en témoignant des petites touches par lesquelles aurait procédé l’évolution. C’est là le premier volet du mystère. Comment a-t-on pu passer d’une plante primitive qui devait, grossièrement, se reproduire comme une gymnosperme (sans doute sous une forme désormais éteinte), à la fleur dans toute sa splendeur ?

Un second aspect étonnait Darwin : d’après les fossiles, la diversification des plantes à fleurs semblait très rapide ; il n’avait fallu que quelques millions d’années pour que toutes sortes de plantes à fleurs soient présentes dans les fossiles et sur la plupart des terrains. Ces plantes s’étaient apparemment mises à dominer la flore terrestre. Elles semblaient avoir bénéficié d’avantages qui en firent des concurrents très sérieux des conifères, des fougères et des mousses. Comme si, soudainement, l’évolution s’était mise à fonctionner à plein régime et de façon conquérante ! Cette origine d’apparence brutale, cette diversification et ce succès rapides interrogèrent profondément Darwin.

De redoutables séductrices

Pourquoi ces plantes à fleurs sont-elles si extraordinaires, au point d’avoir conquis le monde sous la forme de centaines de milliers d’espèces ? Qu’est-ce qui les rend si efficaces ? Ce qui compte pour la survie d’une espèce dans la nature, c’est d’assurer sa descendance, se reproduire et brasser son patrimoine génétique avec les autres individus de son espèce. Mais comment faire cela en restant immobile ? Imaginez un humain qui devrait se nourrir, se défendre et se reproduire sans bouger. Un véritable défi ! C’est pourtant la prouesse que les plantes réussissent tous les jours. Elles puisent leur nourriture dans l’air et le sol ; elles se protègent en produisant des substances dissuasives pour leurs prédateurs (du puceron à la girafe) ; elles se défendent aussi par une stratégie de terre brûlée, où leurs cellules se suicident pour éviter la propagation de certains envahisseurs pathogènes, comme les bactéries.

Mais comment parviennent-elles à se reproduire ? Les mousses et les fougères se reproduisent dans l’eau où les gamètes circulent ; les conifères sont tributaires du vent qui transporte le pollen vers les ovules. Les plantes à fleurs, elles, exploitent les insectes et c’est là une grande partie de leur génie : les insectes circulent de fleur en fleur, inlassablement, de l’une à l’autre. Comme le pollen et le pistil sont présents sur une même fleur, les insectes déposent et prélèvent du pollen à chacun de leurs passages. Ils se couvrent parfois de centaines de grains qu’ils redistribuent lors de leurs incessants voyages.

Afin de s’assurer leur aide pour leur propre reproduction, les fleurs séduisent les insectes. Une stratégie somme toute assez banale, puisque séduction et reproduction sont intimement mêlées dans le monde animal : le paon fait la roue, le rossignol chante, les bouquetins font des démonstrations de force. On peut séduire aussi avec de petits cadeaux, comme sur l’allée décorée de brindilles que bâtit le jardinier satiné (un oiseau australien), ou la nourriture offerte par certaines araignées avant l’accouplement. L’être humain, lui, joue un peu sur tous les registres : l’apparence, les beaux discours, parfois le chant et, bien sûr, les cadeaux et les bons repas.

La différence chez les plantes, c’est que la séduction n’est pas orientée vers le partenaire, mais s’adresse à l’entremetteur ! Il leur faut séduire celui qui fera le lien entre les fleurs, en transportant à son insu le pollen bien plus efficacement que ne le fait l’eau pour les fougères, ou le vent pour les conifères. Un peu comme si nos ados cloîtrés dans leurs chambres devaient séduire les livreurs à vélo pour assurer leur alimentation. L’animal qui assure la pollinisation est le plus souvent un insecte³, mais ce n’est pas toujours le cas : il peut aussi s’agir d’un oiseau, comme le colibri ou la caille, d’un mammifère comme la musaraigne, la souris, ou encore la chauve-souris – laquelle pollinise des agaves au Mexique. Mais le cas le plus courant reste l’insecte.

« Les parfums, les couleurs et les sons se répondent⁴ »

La stratégie de la plante est double : d’une part, la fleur offre des récompenses au pollinisateur qui l’incitent à la visiter et à revenir ; ses deux principales récompenses sont le nectar, une substance sucrée produite par des organes spécialisés (souvent à la base des organes floraux), et le pollen, source de protéines – pour nourrir les larves des abeilles, par exemple. Par ailleurs, la plante facilite également son repérage par le pollinisateur, pour qu’il la reconnaisse aisément et du plus loin possible.

L’identification de la fleur par l’insecte se base sur les formes, les parfums, les couleurs et parfois même la température. Tout est bon pour être repérée. Le parfum d’une fleur lui permet d’être détectée à l’odorat, de nuit comme de jour, de loin ou cachée. Les couleurs des pétales, adaptées à la vision des insectes (qui diffère de la nôtre), jouent aussi un grand rôle : elles sont évidemment plus importantes si la pollinisation a lieu de jour, plutôt que de nuit. Des plantes même étroitement apparentées peuvent utiliser des stratégies différentes de séduction. Il existe par exemple en Amérique du Sud trois espèces de pétunias ayant divergé relativement récemment, mais qui ont des fleurs assez différentes. Elles ont toutes des pétales fusionnés qui forment une corolle en forme de tube. Mais la forme et la couleur de cette corolle varient : l’espèce pollinisée par un papillon de nuit a des fleurs blanches avec un tube profond et étroit adapté à la longue trompe de l’animal ; l’espèce pollinisée par les abeilles de jour est d’un séduisant violet avec un tube très ouvert pour attirer et laisser entrer l’insecte ; la troisième espèce, pollinisée également pendant la journée par un oiseau-mouche, possède une fleur rouge et un tube assez profond adapté au long bec fin de l’oiseau. Ainsi, à partir d’un ancêtre commun, différentes espèces de pétunias ont divergé pour s’adapter intimement à leur pollinisateur.

La note bleue à l’école des bourdons

Pour produire les couleurs de leurs pétales, les plantes utilisent des pigments : les anthocyanes pour les couleurs violette, jaune ou rouge ; les flavonols pour d’autres jaunes, ou les caroténoïdes pour l’orange. La couleur bleue est souvent plus difficile à produire, même si elle est très bien adaptée à la vision des insectes. Ainsi, la production d’une rose bleue a toujours résisté aux horticulteurs. Pour faire du bleu, la plante peut exploiter des cellules à l’acidité particulière ou utiliser des composés métalliques, mais cela reste assez exceptionnel. Une autre stratégie possible recourt à des couleurs sans pigment, comme chez le scarabée ou sur la surface inférieure d’un CD. Ces couleurs, appelées structurelles, proviennent du jeu de la lumière sur les stries du CD, un phénomène nommé « iridescence » et qui fait intervenir la diffraction de la lumière. Comme le CD, les scarabées et certains pétales sont eux aussi couverts de petites rainures, visibles avec un microscope puissant, appelé « microscope électronique à balayage ». Pourtant, ces pétales ne donnent pas toutes sortes de couleurs structurales comme le CD ; ils produisent plutôt des couleurs proches du bleu, une sorte de halo réalisé sans pigments complexes.