Parmi les innombrables éléments naturels qui attirent l’attention de l’homme, l’univers coloré formé par les fleurs occupe certainement une place privilégiée. Ce n’est pas pour rien que la diversité des couleurs des fleurs, leur répartition et leur organisation dans la nature fascinent depuis longtemps les scientifiques. Parmi ces chercheurs figurent Dr Roman T. Kellenberger et Dr Beverley J. Glover du Département des sciences végétales de l'Université de Cambridge au Royaume-Uni, qui souhaitent approfondir les mécanismes à l'origine des différentes caractéristiques des fleurs et comment ces caractéristiques façonnent l'interaction entre les fleurs et leurs pollinisateurs. Dans l'un de leurs récents travaux en Current Biology, ces chercheurs nous apportent un aperçu passionnant de l'évolution kaléidoscopique des couleurs des fleurs: fouiller dans les racines mêmes de sa formation, décoder les mécanismes moléculaires et biochimiques complexes qui la sous-tendent et dévoiler son évolution dynamique à travers des échelles temporelles distinctes.

Les éléments constitutifs des couleurs

La couleur résulte de l’interaction entre deux composants d’égale importance. Le premier est le reflet de longueurs d'onde lumineuses. Vous avez probablement entendu dire que la couleur blanche est une combinaison de toutes les couleurs et que le noir résulte de leur absence, n'est-ce pas ? Eh bien, c’est en partie vrai car les surfaces blanches réfléchissent intensément toutes les longueurs d’onde, ce qui entraîne l’absence de couleur. En revanche, la réflexion sur les surfaces noires est presque négligeable, ce qui conduit à une absorption prédominante et donc à un manque de couleur. Cela soulève une question fondamentale : qu’est-ce qui détermine la couleur d’une fleur ? Voici la deuxième composante : l’œil de l’observateur (Figure 1). Lorsque nous, les humains, voyons une fleur rouge, notre vision trichromatique nous permet de percevoir la lumière réfléchie à des longueurs d'onde comprises entre 400 et 700 nm (qui représentent respectivement le bleu, le vert et le rouge), créant ainsi la perception du rouge. Cependant, pour une abeille, qui a une sensibilité limitée au rouge, cette même fleur rouge peut apparaître noire. Avez-vous déjà imaginé voir du spectre UV au rouge ? Eh bien, chanceux sont les oiseaux qui profitent de cette vue privilégiée !

Bien que nous puissions identifier une palette de couleurs large et hétérogène dans les fleurs, la vérité est que la liste des pigments qui en sont responsables est assez courte, comprenant les chlorophylles, les caroténoïdes et les anthocyanes. Les variations subtiles des nuances de couleurs résultent de modifications spécifiques à l'espèce dans les voies métaboliques qui produisent ces pigments. Par exemple, la cyanidine qui donne naissance aux roses rouges pourrait ressembler à la cyanidine responsable des dahlias rouges. Cependant, la structure de chaque pigment peut subir de petites modifications qui donnent lieu à des différences. De plus, les pigments (et leurs combinaisons) peuvent être intégrés à d'autres caractéristiques florales, telles que les propriétés biophysiques des cellules des pétales (par exemple, les surfaces veloutées), créant des combinaisons infinies qui culminent dans le spectacle de couleurs que nous voyons (Figure 2).

Comment et pourquoi la couleur des fleurs est-elle apparue ?

Kellenberger et Glover soulignent que la couleur des pétales doit provenir de structures ressemblant à des feuilles destinées à protéger les organes reproducteurs des plantes. Par exemple, chez les gymnospermes, comme le mélèze européen (Larix decidua) et le raisin de mer (Éphédra distachya), les cônes de graines affichent une teinte frappante en raison à l'accumulation de pigments rouges dans les écailles (Figure 3). Il est donc possible que les organes protecteurs stériles de l’ancêtre commun des angiospermes et des gymnospermes aient déjà eu des couleurs vives.

Dans les premières lignées d’angiospermes, les fleurs affichaient principalement des couleurs claires, mais certaines espèces pouvaient présenter des couleurs plus vives, comme l’orange, le rose et le bleu. Comme les pigments responsables de ces couleurs étaient déjà présents dans les plantes, bien qu'avec d'autres fonctions telles que la récolte de la lumière et la réponse au stress, on pense que tout au long de l'évolution des plantes, ils ont été exploités pour teindre les structures qui donneraient naissance aux fleurs et diversifieraient leurs couleurs. . Vous vous demandez peut-être pourquoi faire cela ? La réponse la plus probable est que ces caractéristiques feraient ressortir les fleurs au milieu du kaléidoscope vert des feuilles, les rendant plus frappantes pour leurs pollinisateurs, en particulier les insectes, qui ont une capacité visuelle remarquable. Cette interaction naissante entre les fleurs et leurs pollinisateurs fut l’un des précurseurs du succès des plantes à fleurs sur notre planète. En conséquence, la couleur florale apparaît comme l’une des étoiles de ce récit évolutif, aux côtés d’autres indices susceptibles de façonner de telles interactions, tels que la morphologie et l’arôme des fleurs.

Comment les animaux interagissent-ils avec les fleurs ?

Pour comprendre la relation entre la diversité florale et animale, les chercheurs ont inventé le concept de «syndromes de pollinisation», qui décrivent les combinaisons de caractéristiques florales qui ont évolué indépendamment chez des espèces possédant le même groupe de pollinisateurs. Naturellement, la couleur des fleurs est l’un des principaux éléments de cette catégorisation, les fleurs bleues et jaunes étant pollinisées par les abeilles, tandis que les fleurs rouges et blanches étant visitées par les oiseaux et les papillons de nuit. Cependant, le concept de syndromes de pollinisation a fait l'objet de nombreux débats et même d'un récent analyse à grande échelle ont indiqué que la couleur est l'une des caractéristiques les moins informatives pour identifier le pollinisateur d'une espèce donnée. Cela a soulevé de nombreux doutes sur le rôle de la couleur florale dans l’évolution des plantes.

Cette controverse a donné lieu à des études de plus en plus détaillées sur l'évolution de la couleur des fleurs, même à des échelles plus petites. Par exemple, cette recherche montre que les changements de couleur florale sont plus fréquents que ceux d’autres attributs floraux. Les mutations des pigments floraux ne nuisent pas à la plante, car elles perturbent rarement les processus physiologiques clés. De cette manière, de nouvelles mutations peuvent facilement apparaître, donnant naissance aux variations de couleur que nous connaissons, qui peuvent alors être soumises à des sélections évolutives.

Fleurs, couleurs et personnes

Laissant derrière nous sa biologie et son évolution, nous ne pouvons négliger la relation intrinsèque et ancienne entre l’homme et les fleurs. Depuis longtemps, les humains s'intéressent aux fleurs et à leurs couleurs, comme en témoignent les objets à motifs floraux présents dans plusieurs civilisations anciennes : de l'Antiquité Fresques minoennes de la Grèce antique aux textiles incas et quechua d'Amérique du Sud. Cette attirance peut être attribuée, en grande partie, aux émotions positives que suscitent les fleurs, remontant aux premiers humains, qui associaient des couleurs vives soit à des fruits savoureux et précieux, soit à des objets toxiques qui devraient être évités. De plus, tout au long de l’histoire, les humains ont développé plusieurs façons d’incorporer des fleurs dans leur vie quotidienne, créant artificiellement des couleurs florales. Il n'est pas surprenant que les fleurs et leurs couleurs fassent l'objet de certaines des œuvres d'art les plus reconnaissables, telles que Les Tournesols de Van Gogh et la Les Nymphéas de Monet.

Cependant, ce scénario coloré et optimiste contraste avec la sombre réalité de la perte de biodiversité et de la destruction des habitats à laquelle nous sommes actuellement confrontés, y compris la réduction inquiétante des pollinisateurs. Espérons que les futures recherches et progrès des connaissances visant à comprendre l’évolution et l’écologie de la couleur florale ouvriront la voie à une meilleure compréhension des pollinisateurs et à des moyens efficaces de prévenir leur perte.

A PROPOS DE L'AUTEUR

Ana Carolina S. Oliveira est un biologiste de la pollinisation passionné par la compréhension du choix des pollinisateurs à travers les signes visuels des fleurs, notamment la façon dont les abeilles interprètent l'univers des couleurs florales. Actuellement, dans son doctorat, elle tente de comprendre comment la couleur florale module la reproduction et la structuration des communautés de fleurs oléagineuses et la préférence des abeilles dans ce contexte. Pour plus d'informations, suivez-la sur Twitter à @CarolSabino06.

LECTURE SUGGÉRÉE

Kellenberger, RT, Glover, BJ (2023). L'évolution de la couleur des fleurs. Current Biology. https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.01.055