Toutes les feuilles sont vertes. Ou sont-ils? Lundquist et al ont récemment étudié une diversité d'espèces végétales et ont découvert au moins 130 ont des feuilles bleues irisées, ce qui les rend plus courants que vous ne le pensez. Ces « joyaux vivants », largement répandus dans les sous-étages sombres des forêts tropicales humides, possèdent des cristaux photoniques dans leurs feuilles qui produisent des teintes bleues métalliques intenses et vives.

La majeure partie du monde visuel est colorée par des pigments – rouges, jaunes, bleus et verts – produits par des molécules réfléchissant la couleur. Par exemple, la chlorophylle est le pigment qui donne l’apparence verte aux feuilles. Mais toutes les couleurs biologiques ne sont pas à base de pigments.

Certaines couleurs, appelées couleurs structurelles, surviennent lorsque la forme d'une cellule animale ou végétale peut plier la lumière incidente pour créer une irisation. Les couleurs éblouissantes que nous voyons sur les plumes des oiseaux et sur le dos des coléoptères et des papillons sont des exemples de couleurs structurelles chez les animaux. Chez les plantes, les couleurs structurelles se retrouvent dans les fleurs, les fruits et même les feuilles, mais jusqu’à présent, il était difficile d’étudier leur prévalence parmi les genres végétaux. Comme le rapportent Lundquist et al :

« La plupart des espèces ne sont pas cultivées et sont largement réparties à travers les tropiques, souvent sous forme d’endémiques restreintes limitées à des endroits inaccessibles tels que les tepuis vénézuéliens les plus éloignés. »

Pour surmonter cet obstacle et réaliser la première étude approfondie de la structure photonique des feuilles, Lundquist et al. ont rassemblé des spécimens vivants de Brunei ainsi que du matériel séché de l'herbier des Royal Botanic Gardens de Kew au Royaume-Uni. Ils ont spécifiquement recherché des nanostructures appelées couches de paroi cellulaire hélicoïdales, constituées de molécules de cellulose disposées en forme de vis hélicoïdale. Ces structures hélicoïdales sont courantes dans l'épiderme des feuilles et peuvent agir comme des cristaux photoniques pour produire une couleur structurelle.

Herbiers, avec leurs échantillons de feuilles brunes et sèches, ne semble peut-être pas être l'endroit le plus logique pour étudier la couleur des plantes, mais les couches hélicoïdales, si elles sont présentes, restent intactes pendant le processus de séchage et leur réflectance peut être étudiée après réhydratation avec de l'eau pendant la nuit. Lundquist et coll. mesuré si les échantillons transmettaient une lumière polarisée circulairement vers la gauche ou vers la droite et observé des structures hélicoïdales en utilisant la microscopie électronique.

À leur grande surprise, ils ont pu détecter les structures hélicoïdales dans 20 genres et ont pu récupérer la couleur enregistrée lors de la première collecte de l'échantillon d'herbier :

"La capacité des spécimens d'herbier à récupérer leur couleur structurelle après hydratation n'était pas prévue avant cette étude... pourtant la plupart des échantillons de feuilles étudiés ici ont retrouvé les couleurs approximatives des feuilles indiquées sur les étiquettes de l'herbier."

La plupart des espèces réfléchissaient la lumière bleue, mais la lumière verte et/ou violette était également courante.

Lundquist et coll. on trouve principalement les structures hélicoïdales chez les fougères et les monocotylédones (famille des Orchidaceae et trois familles des Poales, Cyperaceae, Eriocaulaceae et Rapateaceae).

De plus, sur la base de la phylogénie de ces espèces, Lundquist et al. déterminé que les structures hélicoïdales ont évolué au moins 38 fois, dans un exemple remarquable d'évolution convergente. Lundquist et coll. supposent que ces structures pourraient avoir un avantage adaptatif en matière de photoprotection et/ou de minimisation des herbivores en confondant les insectes prédateurs.

LIRE L'ARTICLE

Lundquist, CR, Rudall, PJ, Sukri, RS, Conejero, M., Smith, A., Lopez-Garcia, M., Vignolini, S., Metali, F. et Whitney, HM (2024) «Joyaux vivants : évolution itérative de feuilles bleues irisées à partir d'une paroi cellulaire hélicoïdales, " Annals of Botany, p. mcae045. Disponible à l'adresse : https://doi.org/10.1093/aob/mcae045.