Les métabolites secondaires sont les composés produits par une plante qui n'ont pas de rôle immédiat dans la croissance ou la reproduction d'une plante. Ce serait des choses comme des pigments pour les pétales, ou des défenses anti-herbivores. Les métabolites secondaires sont les outils qui donnent aux plantes la capacité de faire plus que de rester passivement dans leur environnement. Mais certaines plantes peuvent avoir plus besoin d'outils que d'autres. Christopher Hatcher et ses collègues ont examiné la fonction des métabolites secondaires chez les plantes carnivores.
L'examen passe par les métabolites secondaires trouvés dans les plantes carnivores, un peu comme le ferait un insecte. Cela commence donc naturellement par attirer la nourriture vers la plante.
Comment attirer des proies ?
Hatcher et ses collègues commencent par examiner les composés organiques volatils (COV). Ce sont des composés qui se transforment en gaz à température ambiante et sont souvent utilisés par les plantes pour leur donner leur parfum. L'équipe a trouvé de nombreuses recherches sur les COV et les plantes utilisent des combinaisons de plusieurs d'entre eux pour produire leurs propres attracteurs uniques. "Kreuzwieser et al. (2014) identifié plus de 60 COV différents émis par Dionée muscipula (Attrape-mouche de Vénus) », écrivent Hatcher et ses collègues. "Leur comparaison des concentrations de COV avant et après la capture des proies a suggéré que 20 composés étaient directement liés à l'attraction des proies, par le mimétisme des odeurs de fruits et de fleurs."
Il y a bien plus dans la production de COV que la puanteur et l'espoir. Comme un chasseur choisissant le bon leurre pour sa proie, N. rafflesiana produit différentes odeurs pour attirer différentes proies vers ses pièges. Les pièges plus hauts sont plus adaptés aux insectes volants, tandis que les pièges plus bas attirent les fourmis.
La complexité des COV signifie qu'ils peuvent soit avoir plus d'une fonction, soit avoir été réaffectés d'autres tâches à l'attraction. Hatcher et ses collègues se réfèrent à des recherches qui montrent que certains COV peuvent étourdir les insectes, d'autres parfums peuvent agir comme insecticides ou aider à la digestion.
Pour la pigmentation, les auteurs soulignent que le rouge n'est probablement pas destiné aux invertébrés, mais ils ont également un motif ultraviolet. « D'autres fonctions pour les pigments pièges ont été suggérées, comme la photoprotection ou le stress lumineux, comme on le voit dans Rossolis rotundifolia et stress nutritionnel comme observé dans Dionée muscipula et Spathulata de rossolis.
Comment capturer des proies ?
Les plantes carnivores produisent de nombreux outils pour piéger leurs proies. Les cires sont courantes dans Nepenthes, tandis que d'autres plantes comme Sundew produire des colles pour coller à la proie. Roridule a aussi de la colle, mais celle-ci est produite d'une manière entièrement différente. Les produits chimiques produits fonctionnent pour piéger la proie, mais ils ne fonctionnent pas isolément.
L'une des caractéristiques les plus surprenantes que Hatcher et ses collègues notent "Plumbagin est un métabolite secondaire trouvé dans tous les genres de Nepenthales et rarement en dehors de ce groupe de plantes, bien que sa fonction spécifique dans le carnivore chez ces espèces n'est pas encore entièrement déterminé.” Les auteurs notent qu'il se trouve sur le bord de Nepenthes et peut fonctionner avec d'autres caractéristiques pour avoir un effet anesthésiant sur les proies. L'ajout d'un effet médicamenteux pourrait aider à rendre les autres caractéristiques d'une plante plus mortelles.
Une fois la proie capturée, d'autres métabolites signalent que la digestion doit commencer. Les jasmonates sont un produit chimique couramment utilisé dans les systèmes défensifs, et également courant pour la signalisation chez les plantes carnivores. Ce sont les jasmonates qui déclenchent une réponse sur Sundew dire à la plante où plier sa feuille pour entourer sa proie.
Comment digère-t-on les proies ?
Hatcher et ses collègues commencent la couverture des métabolites de la digestion en discutant de la façon dont les jasmonates déclenchent la production d'enzymes digestives. Bien que les enzymes aident à attirer les nutriments, il existe également un danger que la digestion puisse également donner accès aux agents pathogènes.
Les auteurs soulignent l'importance des naphtoquinones et des phénoliques. "Chez les espèces végétales non carnivores, ces métabolites secondaires agissent comme protection antibactérienne contre les attaques pathogènes sur les tissus végétaux. Chez les plantes carnivores, ils semblent avoir été cooptés pour préserver et faciliter la digestion des proies en empêchant la décomposition des bactéries et en protégeant les tissus végétaux pendant le processus de décomposition des proies.
Hatcher et ses collègues disent que la plumbagine, telle qu'elle se trouve sur les bords des plantes à pichet, se trouve dans tous les genres de Nepenthales, que la plante ait ou non un piège à pichet. Ils soutiennent que dans la digestion, la plumbagine protège la plante des agents pathogènes. "Si la plumbagine et ses isomères sont essentiels pour protéger la plante pendant la digestion ou améliorer la digestion des proies, cela expliquerait pourquoi ces composés ont persisté quelle que soit la morphologie du piège."
Les métabolites secondaires comme outil de taxonomie
Alors que Hatcher et ses collègues ont identifié de nombreux métabolites différents, il existe également des produits chimiques partagés entre différentes espèces. Le développement de différents métabolites secondaires pourrait conduire à la spéciation à mesure que les plantes développent de nouveaux outils pour attirer et gérer les proies. Mais l'examen de la part des espèces de métabolites peut également aider à révéler les relations évolutives entre les plantes.
"Nous émettons l'hypothèse que la diversité des métabolites a fourni un mécanisme pour l'évolution de la carnivore chez les plantes", concluent les auteurs, "et que cette diversité continue facilite une évolution rapide vers de nouveaux environnements. En raison de l'évolution indépendante du carnivore à plusieurs reprises et de la restriction générale des plantes carnivores aux environnements à stress élevé, ces plantes constituent un système idéal pour déterminer si la diversité métabolique a pu être ou est un moyen d'évolution et de maintien de nouveaux traits.
