Les plantes passent la majeure partie de leur vie enracinées au même endroit, mais leurs graines peuvent voyager étonnamment loin. Ce processus, appelé dissémination des graines, peut sembler une étape brève dans la vie d'une plante, mais il est loin d'être anodin. Pour une graine, ce voyage peut signifier échapper à la concurrence de ses congénères, atteindre un lieu plus sûr pour germer ou trouver des endroits où le climat reste favorable malgré les changements climatiques.

Les plantes à fleurs, ou angiospermes, ont développé de nombreuses stratégies pour disséminer leurs graines. Certaines sont transportées par des animaux frugivores, d'autres sont emportées par le vent, d'autres encore flottent sur l'eau, et d'autres enfin sont propulsées par des gousses qui s'ouvrent comme de minuscules catapultes. Ces stratégies, appelées modes de dispersion, influencent la répartition des plantes, les liens entre les populations et la manière dont les espèces peuvent s'adapter aux changements climatiques futurs.

Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps que la dispersion par les animaux a contribué au succès des plantes à fleurs, faisant d'elles le groupe végétal le plus diversifié et dominant aujourd'hui. Les fossiles suggèrent que les premières graines et les premiers fruits des angiospermes étaient souvent petits, et que la dispersion par les animaux s'est généralisée par la suite, notamment au Crétacé, il y a environ 105 millions d'années. Cette période correspond à l'époque où les forêts se transformaient et où les oiseaux et les mammifères devenaient des acteurs écologiques de plus en plus importants. Des études antérieures suggéraient également que la dispersion par le vent serait favorisée dans les milieux secs et ouverts, tandis que la dispersion par les animaux serait courante dans les forêts tropicales chaudes et humides. Cependant, nombre de ces hypothèses reposaient sur des fossiles, des études locales ou des groupes végétaux particuliers. Il manquait encore une étude globale portant sur des milliers d'espèces, établissant un lien entre les modes de dispersion, l'évolution des plantes, l'histoire climatique et la géographie actuelle.

Dans une étude récente publiée dans New PhytologistUne équipe de recherche dirigée par Lu Jin s'attaque à cette lacune en examinant la répartition mondiale et l'histoire évolutive des modes de dissémination des graines. Pour ce faire, l'équipe a combiné des informations sur la dissémination des graines provenant de diverses sources avec des données sur la répartition des espèces, leurs relations évolutives et le climat, et a classé chaque espèce dans l'une des quatre catégories suivantes : dissémination animale, éolienne, aquatique ou naturelle. Au final, ils ont constitué un ensemble de données de 35 131 espèces de plantes à fleurs appartenant à 297 familles, représentant plus de 70 % des familles d'angiospermes actuelles.

L'étape suivante consistait à positionner ces espèces sur l'arbre phylogénétique des plantes à fleurs. Cela a permis à l'équipe de déterminer non seulement quelles plantes utilisent quels modes de dispersion aujourd'hui, mais aussi comment ces stratégies ont pu évoluer au cours du temps. En comparant les modes de dispersion actuels aux relations entre les espèces, l'étude a reconstitué les états ancestraux probables et estimé à quel moment les lignées sont passées d'un mode de dispersion à un autre. 

Ils ont ensuite cartographié les espèces et calculé la fréquence de chaque mode de dispersion à travers le monde. Ces schémas géographiques ont ensuite été comparés au climat actuel, aux vents, à l'altitude et aux estimations du changement climatique depuis le dernier maximum glaciaire, la période froide d'il y a environ 21 000 ans où les calottes glaciaires étaient à leur extension maximale.

Enfin, ils ont utilisé plusieurs modèles statistiques pour tester si le mode de dispersion était lié à une formation d'espèces plus rapide ou à des taux d'extinction plus faibles. Grâce à ces outils, l'étude a pu passer des cartes mondiales et des arbres phylogénétiques à une question plus vaste : quel a été l'impact réel des modes de dispersion des graines sur l'évolution des plantes à fleurs ?

Jin et ses collègues ont découvert que l'histoire de la dissémination des graines chez les plantes à fleurs est loin d'être statique. Les premières angiospermes étaient très probablement disséminées par les animaux ou par autodissémination, mais leurs descendants ont changé de mode de dissémination à plusieurs reprises au cours de millions d'années. La dissémination par l'eau était rare et semblait particulièrement instable, cédant souvent la place à d'autres modes de dissémination.

Un changement majeur s'est amorcé il y a environ 105 millions d'années, lorsque la dispersion animale a commencé à se généraliser, connaissant une forte augmentation il y a environ 85 millions d'années, à peu près au moment où les plantes à fleurs remodelaient de nombreux écosystèmes terrestres. Ce changement était lié à d'anciennes variations de température, mais de façon complexe. Dans un premier temps, le réchauffement climatique était associé à une plus grande adoption de la dispersion animale par les lignées. Cependant, ces transitions se sont poursuivies même avec le refroidissement des températures mondiales, ce qui suggère que d'autres facteurs, tels que l'évolution des forêts et l'essor des oiseaux et mammifères frugivores, ont probablement joué un rôle déterminant.

Étonnamment, l'étude n'a pas confirmé l'idée longtemps admise selon laquelle la dispersion par les animaux favorisait une diversification plus rapide des plantes à fleurs. Le mode de dispersion peut néanmoins avoir son importance chez certains groupes de plantes, mais il ne semble pas constituer un moteur simple de la formation des espèces chez toutes les angiospermes.

Les tendances mondiales étaient plus nettes. La dispersion animale était plus fréquente dans les régions tropicales chaudes, notamment en Amérique du Sud et en Asie tropicale. L'autodispersion devenait plus courante vers les latitudes plus froides et plus élevées. La dispersion par le vent atteignait son maximum aux latitudes intermédiaires et était davantage liée aux précipitations qu'à la vitesse du vent elle-même. Les régions ayant connu d'importantes variations climatiques depuis le dernier maximum glaciaire tendaient également à abriter davantage d'espèces à dispersion animale et anémophile.

Ensemble, ces résultats suggèrent que la dispersion des graines est façonnée par une longue histoire évolutive, le climat actuel et les bouleversements climatiques passés, et non par une règle universelle unique. Il ne s'agit pas simplement d'une stratégie supérieure à une autre, mais de la manière dont les plantes s'adaptent à l'évolution des forêts, aux variations climatiques et à leur environnement (animaux, vents et eaux). Une plante peut être solidement enracinée, mais son avenir dépendra de la dispersion de ses graines et des moyens qu'elles mettent en œuvre pour y parvenir.

LIRE L'ARTICLE:

Jin L, Li M, Wang Z, et al.. 2026. Histoire évolutive et répartition mondiale des modes de dispersion des graines chez les angiospermes. New Phytologist 250: 1217-1230. https://doi.org/10.1111/nph.70967

Traduction espagnole et portugaise par Erika Alejandra Chaves-Diaz

Photo de couverture: Calotropis gigantea by Dinesk Valke (Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0).