Les Secrets des Motifs des Pétales de Hibiscus

Des fleurs telles que l’hibiscus possèdent un schéma invisible établi très tôt dans la formation des pétales, qui détermine la taille de leurs cibles centrales. Ce pré-modèle est essentiel, car il influence considérablement leur capacité à attirer les abeilles pollinisatrices.

Préférences des Abeilles et Efficacité de Pollinisation

Une étude menée par des chercheurs du Sainsbury Laboratory de l’Université de Cambridge a révélé que les abeilles privilégient les cibles plus grandes par rapport aux plus petites. De plus, elles se déplacent 25 % plus rapidement entre des disques floraux artificiels présentant de plus grandes cibles, ce qui pourrait améliorer l’efficacité tant pour les abeilles que pour les fleurs.

Les motifs présents sur les fleurs guident les insectes, comme les abeilles, vers le centre de la fleur, où se trouvent nectar et pollen, augmentant ainsi les chances de pollinisation réussie. Malgré leur importance, peu d’informations sont disponibles sur la formation de ces motifs et leur évolution, qui a donné lieu à la diversité que nous observons aujourd’hui, incluant taches, rayures, veines et cibles.

Étude des Motifs de Pétales

En utilisant une petite plante d’hibiscus comme modèle, les chercheurs ont comparé des plantes étroitement liées ayant la même taille de fleur mais présentant trois motifs de cibles de tailles différentes. Ces motifs incluent H. richardsonii (cible petite couvrant 4 % du disque floral), H. trionum (cible moyenne couvrant 16 %) et une lignée transgénique de H. trionum (cible grande couvrant 36 %).

Ils ont découvert qu’un pré-modèle se forme sur la surface du pétale très tôt dans le développement de la fleur, bien avant que le pétale ne montre une couleur visible. Le pétale fonctionne comme une toile de peinture, où différentes zones sont prédéterminées pour développer des couleurs et textures spécifiques avant même de commencer à se différencier.

Contrôle Précis des Motifs

La recherche a également démontré que les plantes peuvent contrôler et modifier avec précision la forme et la taille de ces motifs par divers mécanismes, ce qui pourrait avoir des implications pour l’évolution des plantes. En ajustant ces designs, les plantes pourraient obtenir un avantage compétitif dans la quête d’attraction des pollinisateurs ou commencer à attirer différentes espèces d’insectes.

Ces résultats sont publiés dans Science Advances.

Exploration des Mécanismes de Formation des Motifs

Dr Edwige Moyroud, qui dirige une équipe de recherche sur les mécanismes de formation des motifs dans les pétales, a expliqué : « Si un trait peut être produit par différentes méthodes, cela offre à l’évolution plus d’options pour le modifier et créer de la diversité, semblable à un artiste avec une large palette ou un constructeur avec un ensemble d’outils varié. En étudiant comment les motifs de cibles changent, nous cherchons à comprendre comment la nature génère la biodiversité. »

La chercheuse principale, Dr Lucie Riglet, a examiné le mécanisme derrière le motif des pétales d’hibiscus en analysant le développement des pétales dans les trois fleurs d’hibiscus ayant la même taille totale mais des motifs de cibles différents.

Elle a constaté que le pré-modèle commence comme 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 de taille.

Dr Riglet a déclaré : « À l’étape la plus précoce que nous avons pu disséquer, les pétales contiennent environ 700 cellules et sont encore verdâtres, sans pigment violet visible et sans différence de forme ou de taille des cellules. Lorsque le pétale se développe davantage pour atteindre 4000 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. C’est le pré-modèle. »

Importance des Cellules dans la Définition des Motifs

Ces cellules sont cruciales 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 cette limite, il n’y a pas de cible !

Un modèle computationnel développé par Dr Argyris Zardilis a fourni des informations supplémentaires. En combinant les modèles computationnels et les résultats expérimentaux, les chercheurs ont montré que l’hibiscus peut varier les dimensions de la cible très tôt durant la phase de pré-modélisation 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.

Attraction des Pollinisateurs et Implications Écologiques

Dr Riglet a ensuite comparé le succès relatif des motifs de cibles dans l’attraction des pollinisateurs en utilisant des disques floraux artificiels imitant les trois dimensions de cibles différentes. Elle a expliqué : « Les abeilles préféraient non seulement les cibles moyennes et grandes par rapport à la petite cible, mais elles étaient également 25 % plus rapides à visiter ces disques floraux plus grands. La recherche de nourriture nécessite beaucoup d’énergie, donc si une abeille peut visiter 4 fleurs plutôt que 3 dans le même temps, cela est probablement bénéfique pour l’abeille et aussi pour les plantes. »

Les chercheurs pensent que ces stratégies de pré-modélisation pourraient avoir des racines évolutives profondes, influençant potentiellement la diversité des motifs floraux à travers différentes espèces. La prochaine étape pour l’équipe de recherche d’Edwige Moyroud est d’identifier les signaux responsables de la génération de ces motifs précoces et d’explorer si des mécanismes de pré-modélisation similaires sont utilisés dans d’autres organes végétaux, tels que les feuilles.

Conclusion et Perspectives Futures

Cette recherche non seulement enrichit notre compréhension de la biologie végétale, mais met également en lumière les connexions complexes entre les plantes et leur environnement, montrant comment des designs naturels précis peuvent jouer un rôle crucial dans la survie et l’évolution des espèces.

Par exemple, H. richardsonii, qui possède la plus petite cible des trois plantes d’hibiscus étudiées, est une plante gravement menacée originaire de Nouvelle-Zélande. H. trionum se trouve également en Nouvelle-Zélande, mais n’est pas considéré comme indigène, et est largement distribué en Australie et en Europe, devenant une plante naturalisée envahissante en Amérique du Nord. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer si la taille plus grande de la cible aide H. trionum à attirer davantage de pollinisateurs et à améliorer son succès reproductif.