MAXINE SINGER

LA FABRIQUE
DES FLEURS

Génétique, évolution et séduction

Traduit de l’anglais (États-Unis) par
CÉLINE ALEXANDRE

Comment les plantes devinent-elles à quel moment fleurir ? Qu’est-ce qui les pousse à créer ces organes variés, colorés et parfumés, et pourquoi cette débauche d’inventivité ? Dans quel but dépensent-elles autant d’énergie ?

L’origine et les mécanismes de la floraison sont étonnants et résultent de multiples interactions chimiques et environnementales. Leur découverte met en lumière le pouvoir de séduction et d’attraction des fleurs et permet de comprendre comment elles attirent les pollinisateurs, et parviennent ainsi à se reproduire et à se disperser.

Mais, aujourd’hui, avec le changement climatique, la synchronisation subtile des cycles de reproduction est perturbée, menaçant ainsi toute la biodiversité.

Une exploration fascinante des mécanismes qui se cachent derrière la beauté des fleurs…

Maxine Singer est une scientifique américaine renommée pour ses contributions dans le domaine de la génétique. En 2002, le magazine Discover l’a reconnue comme l’une des 50 femmes les plus importantes en sciences.

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ISBN : 978-2-283-03419-4

Pour Luna, Kapp, Elliot, Emma
et les jardins qu’ils aimeront de tout leur cœur.

Introduction

« Il arrive que vous les voyiez passer des heures à détruire une jolie fleur avec des instruments pointus, curieux de savoir de quoi la fleur est faite. Sa couleur est-elle plus belle et son parfum est-il plus doux une fois que vous le savez ? »

Wilkie Collins, Pierre de lune (1868)

Comment ne pas adorer les fleurs ? Partout dans le monde, elles brillent et illuminent la vie de quantité de personnes. Même dans les cours en terre battue des bidonvilles les plus pauvres, il n’est pas rare de voir un vieux bidon d’huile plein de magnifiques plantes fleuries. Les premières choses que dessinent les enfants sont souvent des fleurs de toutes les couleurs éclairées par un soleil jaune, comme s’ils avaient compris l’importance de la lumière. Les artistes ne se lassent jamais du plaisir de célébrer la nature. Il y a des siècles qu’ils peignent des fleurs sauvages et des vases débordant de bouquets resplendissants. Mais combien d’entre nous se sont déjà demandé comment une plante réussit à produire une fleur ?

Les chercheurs se penchent sur la question depuis plusieurs dizaines d’années. Grâce à la biochimie et à la génétique modernes, et avec l’aide d’une plante modèle, une minuscule herbe appelée arabette des dames ou arabette de Thalius, ou, plus officiellement, Arabidopsis thaliana, c’est une histoire que nous sommes maintenant capables d’écrire : quand et comment une plante donne-t-elle naissance à une fleur ? Les botanistes ont donc répondu aux doléances de Wilkie Collins, prolongeant ainsi le commentaire de Richard Feynman sur la planète Jupiter : « Quels hommes sont ces poètes qui peuvent parler de Jupiter comme si c’était un homme, mais qui, si c’est une immense sphère de méthane et d’ammonium en rotation, sont silencieux 1 ? »

Cette histoire n’aurait pas pu être écrite il y a trente ans. À l’époque, personne ne savait quand ni comment une plante commençait à produire une fleur. Personne ne savait dire comment, au moment opportun, les végétaux se paraient de fleurs colorées et parfumées.

Les fleurs n’ont pas évolué pour notre plaisir. Leur rôle est d’assurer la production de graines. Plus il y a de graines, plus de nouvelles plantes peuvent être produites si l’environnement est hospitalier et fournit de la lumière, de l’eau et des substances nutritives. Les plantes ont évolué pour optimiser la production de graines en attirant des insectes ou des oiseaux grâce aux couleurs, aux odeurs et à la forme de leurs fleurs. Ces petites bêtes s’invitent et récoltent du pollen qu’elles épandent pour fertiliser les ovules d’une plante qui formeront ensuite des graines. Ces œufs se trouvent soit dans la même fleur, soit dans une autre fleur de la même espèce. Certaines plantes n’ont pas besoin de pollinisateur ; elles épandent leur pollen dans les airs.

Si nous aimons autant les fleurs, ce n’est pas seulement pour leur beauté. Les fleurs sont une source d’alimentation pour les êtres humains et les animaux. La nourriture de base des hommes, où qu’ils soient, est composée de graines, notamment le riz, le maïs, le blé et les haricots. Les fruits qui contiennent les graines sont une autre ressource essentielle : les tomates, les courges, les pommes, les oranges et tant d’autres.

Les fleurs représentent un énorme marché. C’est une industrie qui remonte aux Romains, voire plus, et qui est à l’origine de toutes les fleurs que vendent les fleuristes et de toutes les plantes que proposent les pépiniéristes. Les tulipes importées de l’Empire ottoman ont séduit l’Europe dès le XVIe siècle, à tel point qu’au milieu du XVIIe siècle, la Hollande a connu une crise connue sous le nom de « tulipomanie ». Les spéculateurs ne misaient plus sur des actions, mais sur des oignons de tulipe. Des collectionneurs frénétiques hypothéquaient leurs maisons, leurs propriétés, voire leurs chevaux, pour acheter des tulipes avant même que les bulbes soient disponibles. Jusqu’au jour où, comme à la Bourse, le marché s’est effondré. La réserve de tulipes avait été décimée par un virus.

Aujourd’hui les fleurs représentent un marché planétaire de plusieurs milliards d’euros. En 2005, aux États-Unis, les gens dépensaient en moyenne 26 $ par personne en fleurs, un chiffre très inférieur à celui des pays européens. Les Suisses arrivent en tête, avec une somme quatre fois plus importante que celle des Américains. Alors faut-il s’étonner de voir que les pépiniéristes payent autant pour expédier par avion des fleurs fraîches dans le monde entier ? Ils savent que c’est un marché juteux. La plupart des fleurs coupées vendues aux États-Unis viennent d’Amérique du Sud. D’immenses floralies, notamment le festival annuel de Philadelphie, rapportent plusieurs milliards de dollars aux villes qui cherchent à attirer les touristes. L’étude de la floraison est donc une science importante, non seulement pour l’agriculture, mais pour l’industrie.

C’est au milieu du XIXe siècle, à Brno, aujourd’hui en République tchèque, qu’un moine du nom de Gregor Mendel fit ses premières expériences sur les fleurs. Il découvrit que les graines contenaient des informations, qu’il qualifiait de « facteurs », permettant de créer une plante, et de déterminer la couleur des inflorescences et l’allure des graines. Ces facteurs sont ce que nous nommons des gènes. Nous savons aujourd’hui qu’ils déterminent non seulement la couleur des fleurs, mais leur forme, leurs différentes parties, leur parfum, et même le moment où la plante fleurit. Nous savons aussi que les gènes, qu’ils soient dans les plantes ou les animaux, dans les bactéries ou les virus, sont des composants de l’ADN, cette belle molécule en double hélice qui est devenue l’emblème du XXe siècle. Quand et comment une plante produit-elle des fleurs ? La découverte des gènes et de l’ADN a permis de répondre à cette question. Ce livre propose une synthèse de ce que nous connaissons aujourd’hui sur la façon dont l’ensemble fonctionne.

Malheureusement, la plupart des gens découvrent les gènes à travers les médias qui parlent surtout de ceux qui posent problème, parce qu’ils provoquent des maladies humaines, ou à cause des dangers hypothétiques associés aux organismes génétiquement modifiés. Ce travers nuit à la réputation des gènes, alors qu’ils méritent beaucoup mieux. Les gènes ne sont-ils pas responsables de la beauté des roses et du parfum du jasmin ?

Les fleurs sont apparues assez tard à l’échelle de l’évolution de la vie sur Terre. L’étude des fossiles permet de dater le début des plantes terrestres approximativement à 500 millions d’années. Les premiers fossiles de fleurs, quant à eux, remontent à 130 millions d’années environ. Cependant, étant donné que les fleurs sont fragiles et peuvent se flétrir avant que les fossiles se forment, elles ont peut-être évolué légèrement plus tôt sans que leur trace soit préservée. Quoi qu’il en soit, les plantes à fleurs se sont parfaitement épanouies, investissant toutes sortes d’habitats, des régions polaires glaciales aux tropiques, en passant par les basses terres et la cime des montagnes. Et la variété de leurs couleurs, de leurs formes et de leurs parfums est époustouflante.

Charles Darwin, qui ignorait tout des gènes et du rôle qu’ils jouent dans l’évolution, se sentait frustré devant l’immense diversité des fleurs. L’histoire des fleurs est « un mystère abominable », écrivait-il. Il se réjouirait sûrement d’apprendre qu’une grande partie de ce mystère a été élucidée grâce à la découverte de nouveaux fossiles et, surtout, grâce aux recherches sur l’ADN. Il est probable que les ancêtres des plantes à fleurs soient des fougères. L’arbuste à fleurs appelé Amborella, qui pousse sur une île du Pacifique Sud, serait très proche du plus vieil ancêtre des plantes à fleurs telles que nous les connaissons. Sinon, les nénuphars sont l’espèce végétale la plus ancienne que nous puissions contempler.

Une fois amorcée, l’évolution des plantes à fleurs suit un scénario comparable à celui de l’évolution des animaux. Les gènes de ces plantes ne cessent de donner naissance à de nouvelles variétés parce que leur ADN connaît des mutations à la suite de radiations, d’exposition à des produits chimiques spécifiques, ou d’erreurs de reproduction de l’ADN au moment où la cellule se divise. Si ces modifications produisent des traits qui se révèlent avantageux pour la plante dans son environnement, ou dans celui où ses graines atterrissent, les gènes modifiés se transmettent aux nouvelles générations de plantes. Si les mutations diminuent l’adaptation de la plante à son milieu, celle-ci risque de mourir sans laisser de graines porteuses de ces gènes modifiés. C’est ainsi que de nouvelles variétés et, finalement, de nouvelles espèces bien adaptées à leur biotope émergent et s’épanouissent – du moins tant que cet environnement dure. Ce qui est une définition succincte de la sélection naturelle. Depuis plus de cent millions d’années, ce processus, ainsi que les variations climatiques et l’évolution des animaux, a façonné l’immense diversité de végétaux qui fleurissent sur la Terre.

Tous les composants d’une fleur naissent des gènes encapsulés dans les graines de la plante. Comme pour la sexualité animale, il s’agit d’un phénomène circulaire : les gènes produisent la plante et ses fleurs de façon à être eux-mêmes préservés dans des graines qui engendreront davantage de plantes et de fleurs. Les fleurs sont les organes sexuels des plantes.

Un artiste qui réfléchit en peignant une fleur se pose sans doute des questions sur son espèce, ses couleurs, sa forme, sa taille, le nombre de ses pétales… Les choix qui se présentent à lui sont sans limites, sinon celles de son imagination et de son matériau. Les choix d’une plante, quant à eux, sont limités par ses gènes.

Comme je suis une fleur de bitume, j’avais déjà un certain âge quand je me suis mise à apprécier les jardins et les fleurs. Plus tard, après avoir passé plusieurs étés dans les montagnes de l’Idaho, j’ai commencé à m’intéresser de plus près aux fleurs sauvages. À cette époque, cela faisait déjà longtemps que je travaillais sur les gènes et l’ADN, puisque c’était mon principal sujet de recherches depuis plus de cinquante ans, même si je me concentrais sur les gènes des bactéries, des virus et des animaux, pas sur ceux des plantes.

Bien avant que l’on découvre l’existence des gènes, on savait que les plantes manifestent parfois des traits inattendus. Depuis toujours, les agriculteurs et les jardiniers tirent profit de ces nouvelles propriétés pour améliorer la qualité de leurs récoltes alimentaires et valoriser l’attrait et la diversité des fleurs qu’ils cultivent. Ils savent que les graines de plantes inédites donnent naissance à des rejetons également inédits. Ils sélectionnent donc et réservent ces graines. Cette sélection artificielle a servi de modèle à Darwin pour imaginer la théorie de la sélection naturelle comme moteur de l’évolution de la nature. C’est lorsque Mendel a découvert les gènes que cette sélection a pris tout son sens. Les deux savants ont beau avoir été contemporains, Darwin n’avait jamais entendu parler des expériences de Mendel. C’est dommage, car la découverte de l’existence des gènes aurait permis de résoudre l’un de ses grands problèmes : quelle est l’origine de la variété à partir de laquelle la sélection opère ?

Si les gènes contenus dans les graines sont différents de ceux des plantes qui les ont produites, c’est que la plante a été fécondée par le pollen d’une plante proche, mais différente, et non par son propre pollen. Si les deux plantes appartiennent à deux espèces entièrement différentes, il n’y a aucune chance qu’elles profitent d’une pollinisation croisée. En revanche, les mutations aléatoires des gènes de deux plantes de la même espèce donnent naissance à des plantes dont les gènes sont légèrement différents de ceux de chacun des parents. Même si la plante se pollinise elle-même, les gènes contenus dans l’ovule et les gènes contenus dans le pollen peuvent légèrement différer. Par exemple, les graines de plantes ayant des fleurs roses peuvent produire des plantes dont les fleurs sont blanches, voire blanches et tachetées de rose. L’évolution tire parti de ce type de modifications pour créer de la variété.

La première partie de ce livre est une introduction à certaines notions qui sous-tendent les parties scientifiques qui suivent. La deuxième se penche sur les gènes et leur fonctionnement à partir des recherches existantes. La troisième explique pourquoi et comment une plante sait que c’est le moment de fleurir. La quatrième partie se concentre sur la production des fleurs. Enfin, la cinquième évoque les différentes stratégies d’une plante pour mettre en valeur ses fleurs et attirer des pollinisateurs. Le lecteur découvrira de nouveaux concepts et des termes rares : c’est inévitable quand on aborde des idées neuves ou des gènes et des processus qui viennent d’être élucidés. La définition de ces mots figure dans le glossaire placé à la fin du livre.

La naissance d’une fleur résulte d’une série d’étapes et de processus qui ne sont pas toujours très logiques, et dont certains peuvent paraître inutilement complexes. Car l’évolution est aveugle, désordonnée, souvent ratée ; elle peut profiter de changements de gènes inattendus suivant la façon dont lesdits changements supportent un environnement spécifique : température, luminosité, présence essentielle de pollinisateurs, insectes ou oiseaux. Comme n’a cessé de le rappeler le biologiste et essayiste Stephen Jay Gould, l’évolution est « contingente » : elle dépend d’un changement de gène particulier dans un environnement particulier.

Le lecteur ne trouvera, dans les lignes qui suivent, aucun des noms des dizaines des scientifiques qui sont les auteurs des expériences et des récits qui nous intéressent. Pour plusieurs raisons. La compréhension d’un processus ou le savoir sur un gène précis est souvent le fruit d’une longue histoire de recherche ou de développement. Il n’est pas toujours facile de déterminer qui exactement est l’auteur de telle ou telle découverte. Il arrive que différents chercheurs fassent des découvertes qui s’étendent au fil de décennies avant de former un ensemble cohérent des années plus tard. L’histoire de la naissance d’une fleur est suffisamment compliquée pour ne pas y ajouter la complexité de l’histoire de la découverte. Les lecteurs intéressés peuvent consulter la liste d’ouvrages proposée à la fin du livre pour en apprendre plus sur les nombreux savants qui ont joué un rôle dans cet essai.

Nous sommes loin d’avoir tout compris sur le pourquoi et le comment de la floraison des plantes. Il reste beaucoup de questions à étudier et à explorer. Certaines explications que vous trouverez ici sont fondées sur les recherches scientifiques en cours les plus sérieuses, il n’empêche que, plus tard, elles se révéleront peut-être inexactes ou, pire, fausses. C’est le propre de la science. Les nouvelles expériences et les nouveaux concepts sont là pour que nous nous rapprochions toujours plus près du fonctionnement des choses de la nature.

Avec un peu de chance, après avoir lu ce livre, quand vous verrez de belles roses rouges en vente dans la rue, des tulipes jaunes dans un jardin au printemps, ou des asters sauvages mauves sur le flanc d’une montagne à la fin de l’été, vous vous souviendrez que ces fleurs sont nées du travail et de l’évolution des gènes au fil de la longue histoire de la vie sur la Terre.

1. Feynman, Leighton & Sands, Le Cours de physique de Feynman, Mécanique 1, Dunod, 2018.

PREMIÈRE PARTIE

LES PLANTES ET LEURS POUVOIRS

« Marie, Marie toute contraire,

Comment pousse ton jardin ?

Avec des cloches d’argent,

des coquillages élégants,

Et des jolies jeunes filles en rang. »

Comptine anglaise

Les plantes ont beau être fixées à un endroit précis, elles possèdent de nombreux pouvoirs. Nous nous pencherons sur un certain nombre d’entre eux dans cette première partie, et, au passage, nous introduirons certains mots et certains concepts qui permettront au lecteur d’apprécier les pages qui suivront.

Le premier chapitre est consacré aux noms : ceux des plantes, ceux des différentes parties des fleurs et ceux des gènes.

Mais quel vocabulaire choisir ? C’est l’un des problèmes des livres de vulgarisation scientifique, en particulier quand il est question de gènes. Personne ne s’étonne de tomber sur des noms compliqués dans un roman étranger. En revanche, dans un ouvrage scientifique, les noms semblent plus difficiles que ceux de Guerre et Paix, et le jargon technique rebute beaucoup de lecteurs. Il y a longtemps, un de mes collègues a découvert que les étudiants d’un cours d’introduction à la biologie de première année avaient plus de mots à apprendre que ceux d’un cours de français débutant ! Il n’est donc pas très étonnant qu’autant d’élèves tournent le dos à la biologie. Les choses et les procédés que l’on découvre ont pourtant besoin d’être nommés – comme le verbe « googleliser », par exemple. Car sans noms, nous serions muets.

Le lecteur trouvera un certain nombre de termes inconnus dans le livre, même si j’ai tâché de les réduire au minimum. Il n’empêche, toutes les plantes et les parties qui les composent, ainsi que les gènes et les molécules qui les forment, doivent avoir un nom précis, dont beaucoup datent d’il y a quelques décennies. Nommer les plantes a toujours été un défi. Aujourd’hui, un même gène porte différents noms, suivant qu’il a été découvert dans deux ou plusieurs laboratoires, ou dans deux ou plusieurs organismes. C’est assez frustrant pour les chercheurs qui lisent les publications. Malgré le travail de comités scientifiques qui essayent d’y remédier en uniformisant la nomenclature, le problème n’a fait qu’augmenter au fil des siècles.

Le chapitre II est consacré aux similitudes et aux différences entre les plantes et les animaux. Autant les différences sautent aux yeux de la plupart d’entre nous, autant les ressemblances nous surprennent régulièrement, alors que le lien entre les plantes et nous, êtres humains, est très profond. Nous sommes cousins – cousins lointains, certes, mais cousins quand même. À quel degré ? Personne ne sait exactement, mais ce lien, ce qu’on appelle notre « dernier ancêtre commun », aurait vécu il y a un milliard d’années, à l’époque où les ancêtres des plantes terrestres sont apparus dans la mer.

Les plantes en savent beaucoup sur leur environnement. Elles n’ont peut-être pas nos organes sensoriels, mais elles réagissent aux variations d’amplitude de la durée du jour, à l’orientation de la lumière du soleil, aux fluctuations de température et à la force de gravité, voire, dans certains cas, au toucher. Elles sont également sensibles à leur âge et à leur niveau de maturité. Le chapitre III résume la façon dont les plantes perçoivent ces différents éléments alors qu’elles ne possèdent pas les mêmes organes que les animaux. Comme nous le verrons plus loin, tous ces paramètres entrent en compte dans la floraison.

Chapitre I

Les noms

Le premier à avoir essayé de mettre un peu d’ordre dans les noms de plantes est un certain Théophraste, baptisé à juste titre le « père de la botanique ». C’était un savant grec qui vivait autour de 300 av. J.-C. et qui eut la chance de suivre l’enseignement d’Aristote. Il existe un monument à sa mémoire sur l’île de Lesbos, à Eresós, un village qui devait être spécial, puisque c’est là qu’est née la poétesse Sapho, trois cents ans avant Théophraste. Le travail de ce dernier ne nous est plus très utile, mais sa classification en arbres, arbustes, herbes, céréales et présence ou absence d’épines a été une réelle innovation. Curieusement, il ne dit pas grand-chose des fleurs, et personne ne sait vraiment pourquoi.

Il a fallu attendre dix-huit siècles pour que les herboristes et les botanistes européens, afin d’éviter les confusions, commencent à imaginer et promouvoir l’uniformisation des différentes appellations d’une même plante dans différents lieux. La découverte de l’Amérique par Christophe Colomb, en 1492, et l’aube de ce que l’on nommera l’époque des « grandes découvertes » avaient permis l’importation de nombreux végétaux indéterminés, depuis l’hémisphère occidental. Les jardins botaniques ont d’ailleurs été créés à cette date, pour collectionner les plantes connues et inconnues.

Le problème de la nomenclature a été résolu au XVIIIe siècle par Carl Linné, un botaniste suédois qui reprit des idées qui avaient déjà cours, dont l’usage du latin, la langue des érudits et des médecins, et se concerta avec les savants de son temps pour mettre sa systématique au point. Chaque plante (et chaque animal) devait être définie par deux noms. Le premier représentait le groupe général auquel appartenait la plante : le genus (pluriel genera), ou genre. Le second désignait la plante en particulier : l’espèce. Les appellations usuelles et locales continuaient à être utilisées, mais les horticulteurs professionnels et les scientifiques pouvaient désormais communiquer au-delà des frontières sans qu’il y ait de confusion. Le système linnéen est celui que nous employons toujours : les deux noms (latins) sont inscrits en italiques, le genre porte une majuscule, l’espèce commence avec une minuscule.

La pulmonaire qui vient de déployer ses feuilles tachetées dans mon jardin à l’heure où j’écris, mi-mars, s’appelle Pulmonaria officinalis. Le mot « pulmonaire » n’est pas particulièrement joli, en revanche, la plante, dont les fleurs sont rose pourpre, est l’une de mes préférées. Les pissenlits qui vont bientôt éclore sont des Tavaxacum officinale. Ces deux plantes portent le même nom d’espèce, mais elles appartiennent à deux genres différents et ne sont pas apparentées.

Dans ce livre, nous utiliserons les noms français courants, ou « noms vernaculaires », des fleurs et des plantes qui les produisent. Ces noms sont pour la plupart connus des jardiniers et autres amateurs de fleurs : ainsi les roses, les pétunias et les gueules-de-loup (Antirrhinum majus). Une grande part de ce que nous savons sur les couleurs des fleurs vient, par exemple, de l’étude des pétunias et des gueules-de-loup. Nouvel exemple : Arabidopsis est le nom d’une plante qui ne dira rien à la plupart alors qu’il fait partie du vocabulaire quotidien des botanistes du monde entier. Comme la souris qui est un modèle pour toute recherche en génétique fondamentale des mammifères – y compris nous-mêmes – la petite herbe Arabidopsis thaliana que l’on retrouve sur toute la planète est le modèle expérimental favori des botanistes. Son nom français est « arabette des dames » ou « arabette de Thalius », mais nous nous y référerons sous le nom d’Arabidopsis.

La majorité des horticulteurs connaissent les termes « annuel » et « pluriannuel » ou « vivace ». Les graines des plantes annuelles se plantent tous les ans, et elles germent, poussent, fleurissent et produisent d’autres graines dans une période de temps relativement courte. Beaucoup de fleurs sauvages sont annuelles. Les zinnias et les pétunias sont des plantes annuelles que l’on voit souvent dans les jardins des zones tempérées. Les plantes annuelles meurent après avoir fleuri, ou quand la température est plus fraîche et que les jours raccourcissent, et elles ne laissent que leurs graines pour assurer leur pérennité. Les plantes pluriannuelles, par exemple, le cyclamen, le myosotis ou l’ancolie, émergent et fleurissent chaque année. Sont aussi pluriannuels, ou pérennes, les arbres et les arbustes qui fleurissent tous les ans, dont les pommiers, les azalées, les pivoines et le chèvrefeuille ou les vignes. Certaines espèces comprennent à la fois des plantes annuelles, et d’autres, vivaces. L’Arabidopsis en fait partie, et ses différentes formes en font un parfait organisme expérimental.

Les jardiniers, ainsi que les étudiants qui ne s’endormaient pas en cours de biologie, se souviennent sûrement des différentes parties d’une fleur. Les biologistes les appellent des « organes » parce que chacune a une fonction spécifique, comme les organes de notre corps.

Linné est aussi le premier à avoir introduit l’idée que l’on pouvait classer et nommer les plantes à partir du nombre d’étamines et de carpelles de chacune, les parties respectivement mâles et femelles d’une fleur. Il baptisait les étamines, qui contiennent le pollen, les « maris », et les carpelles, les « épouses », et qualifiait les fleurs de « lits ». Certains de ses contemporains trouvaient amusant de découvrir ce « système sexuel » ; d’autres étaient tellement choqués qu’ils parlaient de « pornographie botanique » ; d’autres encore expliquaient que les dames devaient éviter d’observer les parties sexuelles des plantes. Quelles que soient ces réactions, ce système sexuel a très vite été adopté, car il était simple et accessible. Il représentait une forme de démocratisation dans la mesure où il n’y avait pas besoin d’être un savant pour identifier l’espèce d’une plante en comptant le nombre de parties mâles et femelles de ses fleurs.

Les fleurs simples n’ont en général qu’un seul carpelle situé juste au milieu. Il ressemble souvent au pilon d’un mortier, et on le désigne habituellement sous le nom de pistil (du latin pistillum). Les carpelles ont en principe trois parties qui forment les organes femelles reproducteurs. À la base du carpelle se trouve l’ovaire, qui contient les ovules. L’ovaire est surmonté d’un tube, appelé style, au sommet duquel se trouve un nœud, le stigmate, qui sert à capter le pollen. Le carpelle est entouré d’un nombre variable d’étamines. L’étamine est composée d’un filament très mince terminé par un nœud, l’anthère, qui porte le pollen, l’équivalent du sperme animal.

Les organes reproducteurs d’une fleur.

Les pétales, qui sont le plus souvent la partie colorée de la fleur et attirent le regard, entourent le carpelle et les étamines. Sous les pétales, à l’extérieur de la fleur, on trouve des petites structures en forme de feuilles, souvent vertes, qui sont les sépales. Avant que la fleur s’ouvre, les sépales sont fermés et recouvrent le bourgeon. Il arrive que les sépales soient colorés, notamment chez les orchidées et les crocus, ils ressemblent alors à des pétales et forment une partie de la fleur. Les étamines et le carpelle, les organes qui assurent la génération suivante de la plante, sont la composante essentielle de la fleur. Les sépales protègent ces organes, tandis que la fonction des pétales est à la fois d’abriter, mais aussi d’attirer les oiseaux et les insectes pollinisateurs.

Gregor Mendel, le moine du XIXe siècle qui a découvert les facteurs de l’hérédité, a raté l’examen qui devait faire de lui un professeur certifié. Il n’était pas fait pour ce genre d’épreuves, ce qui est assez courant chez les personnes à l’intelligence hors norme. Heureusement, il a continué à enseigner à des élèves plus jeunes, ce qui lui laissait le temps de se consacrer au jardin de son monastère, à Brno. Le principal, mais pas le seul, objet de ses études était les plantes à pois. Comme beaucoup de cultivateurs de son époque, il savait que les graines contiennent les caractéristiques des plantes qui les produisent – des caractéristiques telles que l’aspect des graines, la forme de la fleur et sa couleur. Cela dit, il est le seul à avoir fait ce qui suit : compter, consigner et conserver ses relevés. Il notait la couleur et la forme des graines des pois (les pois) et les fleurs des pois qui produisaient le pollen. Il notait la couleur de la fleur sur le stigmate de laquelle il déposait du pollen en veillant à ce que le propre pollen de la fleur n’effleure pas ce stigmate. Enfin, quand les nouvelles graines apparaissaient, il comptait le nombre de graines jaunes et de graines vertes. Après que les graines avaient été plantées, il comptait le nombre de nouvelles plantes ayant des fleurs blanches et le nombre ayant des fleurs mauves, ainsi que le nombre de leurs pois qui étaient verts, et de ceux qui étaient jaunes. Il répéta l’opération sur plusieurs générations en enregistrant soigneusement les résultats. C’est à partir de ces observations et de diverses expériences exploitant d’autres caractéristiques des plantes à pois qu’il a déduit l’existence et compris le fonctionnement héréditaire de « facteurs », que nous appelons aujourd’hui des gènes.

À Brno, Mendel a donné plusieurs conférences aux personnes que le sujet intéressait et publié un article dans un journal local. Hélas, très peu de gens l’ont lu et très peu ont compris l’enjeu de son entreprise, si bien que lui-même, ainsi que ses travaux, a fini par tomber dans l’oubli.

Il a fallu attendre cinquante ans, au début du XXe siècle, pour que des chercheurs menant le même genre d’expériences sur des plantes et des animaux découvrent les relevés de Mendel et mesurent l’importance de ses découvertes. Un moine inconnu les avait devancés de plusieurs décennies, avant qu’ils entament leurs recherches et ils n’en savaient rien. Désormais, les expériences, les idées et les quelques informations déjà connues sur les gènes allaient progresser à un rythme de plus en plus rapide.

L’une des étapes les plus importantes fut l’identification de l’organisme parfait pour étudier la génétique : la mouche du vinaigre, ou drosophile (Drosophila melanogaster), qui se nourrit de fruits et se reproduit très rapidement. C’est donc un gène de mouche qui fut le premier à avoir un nom. Son découvreur, l’Américain Thomas Hunt Morgan, l’a appelé WHITE parce qu’il donne à ces mouches des yeux blancs au lieu de la couleur habituelle rouge brique (les noms de gènes s’écrivent en lettres majuscules et en italiques).