Comment se développent les fleurs ? C'est une énigme abordée par Wei Lai et Louis Ronse de Craene dans leur article Quelle est la nature des pétales chez les Caryophyllacées ? Les preuves de développement clarifient leur origine évolutive. Dans ce document, les auteurs utilisent la microscopie électronique à balayage pour examiner de près l'intérieur des fleurs. Si le sujet peut sembler être une affaire de morphologues ou de biologistes evo-devo, la question est d'importance à travers la botanique. Louis Ronse de Craene a déclaré : « Le sujet que j'étudie est l'une des questions fondamentales de la morphologie, à savoir 'que sont les pétales ?'. Avec la diversification des plantes à fleurs, un joli périanthe a évolué plusieurs fois indépendamment, soit par la coloration (pétaloïdie) d'une enveloppe florale existante, soit par transformation d'étamines, soit des deux.

Les fleurs étudiées par Wei et Ronse de Craene appartiennent à la famille des Caryophyllacées, parfois appelée famille des Œillets. Ces plantes posent un problème particulier. Ronse de Craene a déclaré : « Dans l’ordre des Caryophyllales, l’origine des pétales n’a jamais été élucidée, et les Caryophyllacées ont été présentées comme un exemple typique où les pétales naissent de la fragmentation des étamines. Notre article démontre que le second verticille floral chez les Caryophyllacées n’est pas fondamentalement différent de la plupart des fleurs pentamères à périanthe différencié, et que le lien apparent avec les étamines résulte d’une tendance à la réduction et à la perte des pétales. »

Le deuxième verticille est constitué des pétales situés à l'intérieur de la plante. Ronse de Craene a déclaré : « Chez la plupart des fleurs, le deuxième verticille est occupé par des pétales ou une corolle, et le premier verticille par des sépales ou un calice, à moins qu'ils ne soient perdus au cours de l'évolution. Certaines fleurs ont perdu leur corolle et possèdent un calice attrayant (de nombreux groupes chez les Caryophyllales, mais pas chez les Caryophyllacées), mais aussi des cas sans calice et des pétales voyants (par exemple, les Santalales). On ne sait pas toujours d'où viennent les pétales. Il est donc important de désigner les organes du deuxième verticille par le terme de pétaloïdes (qui ressemblent à des pétales). »

En observant la famille des Caryophyllacées, on est frappé par sa diversité, certaines plantes possédant des pétales et d'autres non. Si cette diversité permet d'observer l'évolution à l'œuvre, elle peut aussi poser problème. Ronse de Craene a déclaré : « La diversité des Caryophyllacées rend difficile la détermination de l'état des premières fleurs. Au sein de la famille et des groupes frères, on observe des glissements répétés vers la perte de pétales, mais aussi des cas où les pétales se renforcent tardivement. Rien n'indique que les pétales soient nés de rien ou à partir d'étamines. Les Caryophyllacées divergentes les plus anciennes possèdent des pétales, mais ils ne sont pas fortement développés, ce qui reflète la grande diversité de l'expression des pétales. »

L'une des conclusions de Wei et Ronse de Craene est que le moment de l'initiation est crucial pour comprendre le développement des pétales. Ronse de Craene explique : « Le décalage temporel de l'initiation a des conséquences majeures sur le développement des pétales. Un retard dans leur initiation entraîne leur absorption par les tissus des étamines (qui se développent plus rapidement) et leur intégration à l'ADN de ces dernières. Il en résulte une modification de la disposition spatiale et une ressemblance morphologique accrue entre les pétales et les étamines, sous l'effet de l'interaction de tous les organes de la fleur. Ce n'est qu'à mi-développement que les pétales rattrapent leur retard et croissent beaucoup plus vite, ou restent petits et risquent de tomber. »

« Je suis particulièrement intéressé par comment les forces mécaniques façonnent la fleur, avec une référence particulière aux Caryophyllales où les sépales et les carpelles ont tendance à avoir une forte influence sur l'initiation et la croissance des étamines et des pétales.

Un exemple de cette présence physique ayant un effet peut être vu dans un autre article de Ronse de Craene et Wei, "Structure florale et développement de Macarthuria australis (Macarthuriaceae): clé pour comprendre la séquence d'initiation inhabituelle des Caryophyllales." Dans la botanique systématique australienne, les deux premiers pétales commencent à pousser après les sépales extérieurs, mais les autres se développent après l'androcée, l'ensemble des étamines de la fleur. Dans un espace aussi restreint, sans espace de croissance, les pétales restants sont absorbés par le tissu étaminique.

La dynamique physique du développement des fleurs demeure un terrain fertile pour la recherche, et de nouvelles publications sont à paraître. Ronse de Craene a déclaré : « Avec mon collègue, Lai Wei, nous prévoyons d’approfondir ces questions chez les Caryophyllales. Nous rédigeons actuellement un manuscrit sur les fluctuations du nombre et de la position des carpelles chez les Caryophyllacées. Un fait inhabituel chez les Caryophyllacées est que, lorsqu’ils sont en nombre égal à celui des autres organes, les carpelles peuvent être opposés aux sépales ou alterner avec eux. Les changements de position sont causés par de subtiles variations de pression du calice et d’espace disponible dans la fleur. »

Dans le même esprit, nous étudions les fluctuations du nombre d'étamines chez les Caryophyllacées (de 10 à 1), avec une séquence prévisible de perte d'étamines causée par les pressions exercées sur le calice et l'ovaire. Ce manuscrit sera également publié prochainement.

La nécessité de ces travaux s'explique par la grande efficacité des Caryophyllacées à répondre à la pression des pollinisateurs. Cependant, il ne s'agit pas seulement de créer de nouvelles structures pour attirer les visiteurs. Les fleurs peuvent prendre des formes nouvelles et saisissantes en perdant des éléments. Les travaux de Wei et Ronse de Craene offrent un aperçu de ce qui disparaît au fur et à mesure du développement de la fleur.