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La coévolution est une évolution qui se déroule de manière conjointe et synchrone. Si nous gardons à l'esprit que l'évolution agit en sélectionnant des organismes tout au long d'un processus historique, nous pouvons donc croire que l'évolution peut impliquer une coévolution. C'est pourquoi les biologistes intéressés par l'évolution définissent généralement la coévolution comme suit : la coévolution peut être utilisée lorsque deux populations différentes, chacune soumise à un ensemble spécifique de contraintes, ont leurs histoires évolutives qui interagissent. Cette relation pourrait conduire à la spécialisation, au mutualisme, et parfois à la cospéciation (lorsque deux espèces émergent mutuellement, l'une grâce à l'autre). Nous caractériserons donc ces relations selon leur intensité et leur nature. Mais il ne faut pas oublier que la coévolution a une base génétique forte : « dans une relation plante-insecte, il faut démontrer qu'il existe une relation causale réciproquement entre une action sélective exercée par l'insecte et une caractéristique de la plante ».^[1]

De nombreux insectes ont développé des relations particulières avec les fleurs, s'intégrant à leur mode de reproduction grâce à la pollinisation. De nombreuses familles de plantes sont devenues entomophiles (c'est-à-dire pollinisées par des insectes) au cours de leur histoire évolutive. Un insecte transporte des grains de pollen d'une étamine vers un stigmate. En échange de ce transport, l'insecte peut prélever du nectar, une substance très nourrissante sécrétée par les glandes nectarifères de la fleur. On peut remarquer que beaucoup d'Angiospermes sont pollinisées par de nombreux ordres d'insectes parmi lesquels sont représentés les Lépidoptères (papillons), les Hyménoptères (abeilles et guêpes), les Diptères (mouches) et les Coléoptères.

Le concept de coévolution a été introduit par Ehrlich et Raven en 1964^[1]  modéliser la relation intime qui s'est développée entre certains Lépidoptères et les plantes. Cette coévolution a pris diverses formes, techniques et astuces de la part des plantes et des insectes pour profiter pleinement de cette relation, encadrée par l'évolution et la sélection des organismes les plus adaptés.

A propos de la séduction entre plantes et insectes : quelques mots d'amour ne font pas de mal

Avant toute chose, il faut savoir que les fleurs et les insectes peuvent se parler ! Et leurs langues sont aussi complexes et diversifiées que les nôtres. Pour attirer les insectes, les fleurs sont capables de se transformer en véritables « panneaux publicitaires ». Ils indiquent aux insectes qu'ils possèdent du nectar et comment s'en procurer.

Par exemple, de nombreuses fleurs ont évolué pour former des inflorescences en capitule ou arborent encore des couleurs vives pour se distinguer. Les insectes perçoivent l'ultraviolet mais pas le rouge, et certaines fleurs pourraient devenir rouges après fécondation, se rendant invisibles aux insectes qui vont alors se concentrer sur d'autres fleurs. Bien sûr, les insectes ne sont pas conscients de leur acte de pollinisation et ils ne recherchent que du jus nourrissant. Par conséquent, les fleurs doivent développer des stratégies si elles veulent qu'un insecte se pose sur leurs étamines et s'empare du précieux pollen, gage de la survie de leurs gènes. Vincent Albouy, du laboratoire d'entomologie du MNHN à Paris, raconte la fleur d'onagre dans un article intitulé Les fleurs parlent aux insectes^[2] : « [cette fleur] nous paraît jaune ; aucune trace de signal de nectar. En réalité, il réfléchit le rayon ultraviolet. Jaune + ultraviolet donnent une couleur visible pour les insectes, que les scientifiques appellent « violet des abeilles ». De plus, la fleur présente un gradient croissant de rayons ultraviolets de la périphérie jusqu'à son centre, par conséquent les insectes sont naturellement guidés vers les glandes nectarifères.

Mais les plantes peuvent aussi communiquer et séduire les insectes grâce à des voies chimiques, en sécrétant des composés odorants que les insectes peuvent percevoir à des distances importantes. De plus une étude récemment publiée dans Annals of Botany^[3] ont étudié cette approche, pour expliquer comment deux espèces sympatriques de figuier (deux espèces issues d'une même population initiale dans une même aire de répartition géographique) pouvaient développer une pollinisation spécifique avec deux guêpes différentes. Les compositions des parfums de ces deux fleurs sont différentes, elles permettraient donc de conserver un attrait différent selon l'insecte. En conclusion, la spécificité de la relation plante-insecte pourrait avoir un rôle dans la spéciation (création de nouvelles espèces), et peut générer de la biodiversité.

Un autre mode de communication est l'électromagnétisme le plus récemment découvert. Les insectes volants sont chargés positivement tandis que les fleurs sont chargées négativement. Une équipe de biologistes de Bristol a montré que un bourdon, Bombus terrestris,^{[4] [5]} identifie certaines fleurs de cette façon: lorsqu'elle s'approche des fleurs ou se pose dessus, le potentiel électrique de la fleur est modifié pendant une courte période par induction électrostatique. Ces changements pourraient être perçus par d'autres pour identifier les fleurs déjà visitées.

Qui vous a dit que le physique ne comptait pas ?

Et mieux vaut être original ! Un cas très célèbre a été présenté en 1862 à Charles Darwin. Ils lui ont apporté une orchidée très spéciale Agraecum sesquipédale, qui a des glandes à miel au fond d'un long tube à 30 cm sous la fleur. Conscient des processus de pollinisation, Darwin a émis l'hypothèse qu'il devait y avoir un papillon avec une longue trompe. Cette hypothèse fut longtemps critiquée par ses pairs, jusqu'à ce que l'hypothétique papillon soit découvert en 1903, avec une trompe de 22 cm de long ; ça s'appelait Xanthopan morgani praedicta en hommage à la célèbre prédiction. Cette trompe a probablement été acquise par des modifications progressives de l'anatomie des deux espèces afin de coévoluer ensemble vers un système de pollinisation spécifique.^[6] Cela rappelle le cas particulier de la pollinisation de A. cadetii, dans les Mascareignes, spécifiquement contrôlé par une sauterelle.⁷

Comme on séduit, on peut aussi tromper, et les fleurs ne démentent pas !

Les fleurs ont mis au point une série d'astuces pour être efficacement visitées par les pollinisateurs sans avoir à produire de nectar, qui coûte beaucoup d'énergie. Mais ces astuces, issues de changements évolutifs, sont sans cesse menacées par l'adaptation des insectes, par la sélection et l'apprentissage qui peuvent finir par découvrir le mensonge. Donc ces orchidées mimétiques récemment découvertes^[7] ont adapté leur morphologie pour ressembler à une autre espèce populaire d'insectes remplis de nectar qu'ils ne produisent pas. Le mimétisme est celui découvert par Darwin (encore et encore…) et a été observé à de nombreuses reprises. D'autres fleurs misent sur la séduction : elles ont pris la forme d'individus femelles d'une espèce d'insecte. Puis l'insecte mâle tente de s'accoupler avec la fleur, bien sûr sans grand succès, ce qui a pour effet de secouer les anthères qui peuvent expulser du pollen qui se fixera sur le corps de l'animal dupé et tentera sa chance ailleurs. Cependant, cette technique est réservée aux jeunes insectes, les chercheurs ayant remarqué qu'une forme d'apprentissage s'opère : les insectes plus âgés déjà émerveillés n'y reviendront pas deux fois !

Alors vous sont exposées ici les péripéties d'une relation remarquable développée par les insectes pollinisateurs et les plantes à fleurs. Comme vous le découvrirez dans notre prochain article le lien intime qui se crée au cours de l'évolution et conduit à des situations pour le moins originales… A suivre !

Images

Bombus terrestris. Photo de Gennaro Pascale Caicedo. [cc]by-nc-nd/[/cc]
Papillon. Photo par Amy Lloyd. [cc]by-nc-nd/[/cc]
Onagre. Photo prise par le doyen Gugler. [cc]par-nc[/cc]
Papillon monarque. Photo de Kevin Cole. [cc]par[/cc]

Bibliographie

1. Harry M. 2008. Génétique moléculaire et évolutive 2e édition. Maloine. pages 379-380
2. Albouy V., Les fleurs parlent aux insectes , http://www7.inra.fr/opie-insectes/pdf/i133albouy.pdf
3. Wang G., G. Compton SG & Chen J., 2013. Le mécanisme de spécificité des pollinisateurs entre deux variétés de figues sympatriques : une combinaison de signaux olfactifs et d'indices de contact, Annals of Botany 111: 173-181. EST CE QUE JE: 10.1093/aob/mcs250
4. Morin H., Le bourdon électrifié par les fleurs http://www.lemonde.fr/sciences/article/2013/02/21/le-bourdon-electrifie-par-les-fleurs_1836608_1650684.html
5. Clarke D., Whitney H., Sutton G. & Robert D. , Détection et apprentissage des champs électriques floraux par les bourdons, Science 340 (6128). p. 66-69. EST CE QUE JE: 10.1126 / science.1230883
6. Le sphinx et l'orchidée (l'évolution prévisible), http://www.docsciences.fr/Le-sphinx-et-l-orchidee
7. Vale A., Rojas D., Acanda Y., Sanchez-Abad NL. & Navarro L., 2012 Une nouvelle espèce de Tetramicra (Orchidaceae : Laeliinae) de Baracoa, dans l'est de Cuba. Botanique systématique 37(4): 883-892. EST CE QUE JE: 10.1600 / 036364412X656491