Pollinisation est un processus vital pour la reproduction des plantes. Cela peut se produire de diverses manières, avec par exemple des insectes, des oiseaux ou encore le vent transportant le pollen d'une fleur à l'autre. Lorsque l’on pense aux pollinisateurs, les insectes – et en particulier les abeilles – nous viennent généralement à l’esprit comme étant les plus importants. Cependant, les animaux, comme les oiseaux et les mammifères, jouent également un rôle clé dans ce processus, en particulier dans régions tropicales du monde.

Toutes ces informations ont été recueillies au fil des années de recherche, mais deux questions demeurent : « Comment les fleurs ont-elles été pollinisées il y a des millions d’années ? Et comment cela a-t-il évolué au fil du temps ? Dans une étude récente publié au New Phytologist journal, Ruby E. Stephens et ses collaborateurs ont étudié les principaux types de pollinisation dans l'histoire évolutive des plantes à fleurs.

Les insectes ont probablement été les premiers animaux à contribuer à la pollinisation des plantes. Pour comprendre pourquoi, penchons-nous sur le processus de pollinisation : les insectes récoltent le pollen d'une fleur et le transfèrent à une autre fleur de la même espèce mais d'un individu différent. C'est ce qu'on appelle la pollinisation croisée et est plus efficace que la pollinisation éolienne, ce qui entraîne moins de gaspillage de pollen.

Dans une interview avec Botany One, Stephens a expliqué : « Les insectes sont d’excellents pollinisateurs car, contrairement aux chauves-souris, aux oiseaux et aux autres vertébrés qui agissent également comme pollinisateurs, les insectes possèdent des traits spécifiques qui les rendent particulièrement adaptés à ce rôle. Ils sont petits, ont des besoins nutritionnels plus simples et n'ont pas besoin de récompenses florales abondantes – comme le nectar ou les huiles – pour être attirés. De plus, la diversité et l’abondance des insectes dans divers environnements ainsi que leur adaptabilité en font des pollinisateurs clés dans une relation symbiotique avec les fleurs. Cela renforce l’idée selon laquelle les insectes ont joué un rôle crucial dans la pollinisation au fil du temps ». Par conséquent, selon les propres mots de Stephens, « la pollinisation par les insectes a été extrêmement avantageuse pour les angiospermes », façonnant les interactions entre ces deux groupes d'organismes tout au long de l'évolution.

Dans cette étude, les auteurs ont exploré si la pollinisation par les insectes est bien le mode ancestral. En d’autres termes, ils ont cherché à savoir si la pollinisation par les insectes était réellement la méthode la plus ancienne et la plus originale. De plus, ils ont examiné comment les facteurs temporels et environnementaux ont façonné les changements dans les processus de pollinisation au fil du temps. Pour ce faire, ils ont non seulement examiné des études antérieures sur l’évolution des plantes et les méthodes de pollinisation, mais ont également pris en compte toute l’histoire évolutive des plantes à fleurs. Comprendre comment cela s'est produit dans le passé et ce qui a conduit à ces changements dans les modes de pollinisation pourrait nous fournir des informations cruciales pour protéger différents types de plantes et leurs habitats.

Stephens et son équipe ont sélectionné 1,201 XNUMX espèces de plantes et attribué à chacune d’elles un type de pollinisation sur la base de diverses sources, notamment des observations sur le terrain, des études sur l’écologie de la pollinisation et diverses bases de données botaniques. Ils ont classé ces espèces en quatre modes de pollinisation :Vent, eau, insectes, ou vertébrés– et construit arbres phylogénétiques modéliser l’évolution des modes de pollinisation.

Sans surprise, les chercheurs ont découvert que les premiers angiospermes étaient probablement pollinisées par des insectes et qu'environ 86 % de l'histoire évolutive de la pollinisation des angiospermes était due aux insectes. Ce rôle des insectes en tant que pollinisateurs est resté prédominant dans plusieurs groupes clés d'angiospermes, notamment magnoliides, monocotylédones, eudicots, astérides et rosides. Cette découverte s’aligne sur les preuves antérieures provenant de fossiles et des premières lignées d’angiospermes, toutes soulignant la nature ancestrale de la pollinisation des insectes. Les résultats de cette recherche sont également alignés sur une étude antérieure dirigée par le directeur de thèse de Stephens, le Dr Hervé Sauquet, qui propose une reconstruction d'un fleur ancestrale, qui présente différentes caractéristiques de pollinisation par les insectes, comme le fait que les fleurs soient bisexuels et exposant symétrie radiale.

Bien que la plupart des espèces aient montré une préférence pour la pollinisation par les insectes, il y a eu quelques exceptions notables, certains groupes démontrant des adaptations à d'autres méthodes de pollinisation. Par exemple, les plantes aquatiques des Ceratophyllales et des Alismatales sont principalement pollinisées par l'eau. En revanche, les Zingiberales ont évolué pour dépendre de la pollinisation des vertébrés, et les Fagales ainsi que les Picramniales ont adopté la pollinisation éolienne. Selon Stephens, « dans le cas des angiospermes aquatiques, la pollinisation de l’eau était probablement une étape évolutive nécessaire pour devenir des plantes à fleurs dont tout le cycle de vie se déroule sous l’eau ». En revanche, dans le cas des Zingiberales, ce changement pourrait avoir été influencé par la large répartition de ce clade dans les régions tropicales. Cette répartition plus large pourrait être liée à la prévalence de la pollinisation par les vertébrés dans cette famille, car les plantes tropicales disposent souvent de plus de ressources pour offrir de plus grandes quantités de nectar aux plus gros pollinisateurs vertébrés.

Les auteurs ont également observé qu’au fil du temps, certaines plantes ont modifié leurs méthodes de pollinisation. Parfois, les plantes pollinisées par les animaux ont commencé à compter sur le vent pour la pollinisation. Cela s’est produit plus souvent que l’inverse, ce qui signifie que les plantes pollinisées par le vent sont devenues dépendantes des animaux. Cependant, il est rare que les plantes reviennent à la pollinisation animale après s'être adaptées à la pollinisation éolienne, d'autant plus que les fleurs doivent subir plusieurs changements majeurs dans leurs fleurs pour s'adapter à la pollinisation éolienne, comme la réduction, voire l'élimination de certaines parties, comme la modification de la forme de la fleur (faire de l'unisexuel fleurs, avec uniquement des organes reproducteurs mâles ou femelles), augmentant la rapport pollen/ovule, ou en changeant le forme du système Catégorie (des styles solides aux styles plumeux). Ces changements sont difficiles à inverser, ce qui explique pourquoi il est rare que les plantes reviennent à la pollinisation animale après s'être adaptées à la pollinisation éolienne.

L'étude a identifié des transitions fréquentes entre la pollinisation des insectes et des vertébrés au cours de l'histoire des angiospermes, conduisant à des interactions spécialisées. Remarquablement, les passages de la pollinisation par les vertébrés à la pollinisation par les insectes étaient presque aussi courants que les transitions initiales. De telles adaptations illustrent un mutualisme dynamique, dans la mesure où la pollinisation par les vertébrés et les insectes offre des avantages. Cela démontre un mutualisme efficace, avec des récompenses florales attirant les vertébrés pour des visites répétées, favorisant une pollinisation croisée dirigée. Les plantes emploient des stratégies similaires pour impliquer les pollinisateurs vertébrés et insectes, comme la production de nectar, le pollen collant et l’apparence florale attrayante. Étonnamment, les espèces qui dépendent principalement de la pollinisation des vertébrés peuvent s’adapter aux insectes, ce qui démontre leur réversibilité. Cela souligne la nature adaptable des interactions plantes-pollinisateurs, façonnant leur dynamique au fil du temps.

En ce qui concerne les facteurs environnementaux qui pourraient avoir façonné les changements dans les modes de pollinisation, les auteurs ont constaté que les plantes pollinisées par le vent étaient courantes dans les zones ouvertes et aux latitudes plus élevées, tandis que celles pollinisées par les animaux prédominaient sous des canopées denses et à des latitudes plus basses. On pense que la pollinisation éolienne évolue lorsque la pollinisation animale est limitée et que l’environnement abiotique permet le vent. Des changements importants dans le climat et l'habitat tout au long de l'histoire des angiospermes peuvent avoir ouvert les habitats et perturbé l'accès aux pollinisateurs. Les plantes se sont donc adaptées pour utiliser le vent comme moyen alternatif pour transmettre leurs messages et assurer leur reproduction.

Il est intéressant de noter que la recherche transcende le domaine de angiospermes, suggérant la possibilité que l'ancêtre de toutes les plantes à graines ait également été pollinisé par des insectes. Alors que de nombreux contemporains gymnospermes sont pollinisées par le vent, il existe des lignées de gymnospermes anciennes et modernes qui sont pollinisées par les insectes, ce qui soulève la question de savoir si la pollinisation par les insectes a pu jouer un rôle dans l'évolution des premières plantes à graines.

Dans l’ensemble, cette étude sur les modes de pollinisation des angiospermes fournit des informations précieuses sur la relation fondamentale et de longue date entre les plantes à fleurs et les insectes pollinisateurs qui les accompagnent. La recherche montre que le partenariat bénéfique entre ces plantes et les insectes a de fortes origines dans l’histoire de l’évolution, la pollinisation des insectes étant un facteur constant pendant la majeure partie de l’existence des angiospermes. L’étude révèle que le lien mutualiste entre ces plantes et insectes est profondément enraciné dans l’histoire de l’évolution. Cependant, face aux défis posés par l’Anthropocène, période caractérisée par des changements environnementaux provoqués par l’activité humaine, le sort de la dynamique de pollinisation reste incertain.

Comprendre la complexité des relations passées et présentes entre les plantes et leurs pollinisateurs est crucial pour les efforts de conservation, la promotion d'une agriculture durable et la préservation de la diversité et de la stabilité des écosystèmes naturels, actuellement influencés par les changements globaux. Cette recherche souligne la nécessité de protéger ces partenariats écologiques inestimables, garantissant la survie et la prospérité continues des plantes et des pollinisateurs dans un monde en constante évolution.

LIRE L'ARTICLE
Stephens, RE, Gallagher, RV, Dun, L., Cornwell, W., & Sauquet, H. (2023). La pollinisation par les insectes pendant la majeure partie de l'histoire évolutive des angiospermes. New Phytologist. https://doi.org/10.1111/nph.18993

Traduction en portugais par Victor HD Silva.
traduction espagnole par Carlos A. Ordóñez-Parra.