Hydrogamie

Pollinisation

pollinisation par un bourdon

La pollinisation est le mode de reproduction privilégié des plantes angiospermes et gymnospermes. C'est un des services écologiques rendus par la biodiversité. Il s'agit du processus de transport d'un grain de pollen depuis l'étamine (organe mâle) afin que celui-ci rencontre les organes femelles de la même espèce, rendant possible la fécondation.

Processus

Lors de la pollinisation, le pollen est transporté de l'anthère au stigmate de la même fleur ou d'une autre fleur de la même espèce. Une fois sur le stigmate, le grain de pollen émet un tube pollinique qui traverse le style. Ce tube pollinique achemine les gamètes mâles jusqu'à l'ovule afin de le féconder. Il existe plusieurs stratégies utilisées par la nature pour disperser le pollen d'un anthère mâle à un stigmate femelle.

La pollinisation peut aussi être artificielle afin de créer des hybrides ayant des qualités spécifiques héritées des deux parents choisis par l'hybrideur.

La pollinisation par les animaux (la zoogamie)

Pollinisation d'un pissenlit par une abeille : on peut voir le pollen de la fleur s'accrocher aux poils de l'insecte

La majorité des végétaux comptent sur les animaux pour assurer leur pollinisation. Les plantes qui utilisent la zoogamie développent des organes floraux parfois extrêmement complexes afin d'attirer les pollinisateurs.

L'entomophilie (entomogamie)

Caractéristique d'une plante qui se fait polliniser par l'intermédiaire d'un insecte. Les Angiospermes utilisent principalement ce type de pollinisation.

En explorant les fleurs à la recherche de nectar, les insectes (entre autres les abeilles, les papillons, les diptères ou certains coléoptères) se frottent aux étamines, récoltant involontairement des grains de pollen (jusqu'à 100 000) qu’ils abandonneront par la suite dans une autre fleur. Chaque insecte est souvent spécialisé pour récolter le pollen d’une ou de quelques espèces en particulier, ce qui fait que le pollen bénéficie souvent d’un transport ciblé jusqu'à une autre fleur de la même espèce.

Les fleurs entomophiles ont souvent des couleurs vives pour se faire mieux repérer des insectes pollinisateurs.

L'ornithophilie

Quand la pollinisation s'effectue par l'intermédiaire d'oiseaux.

Les oiseaux au long bec pointu tels les oiseaux-mouches sont aussi d’importants visiteurs des fleurs. Lorsque leur long bec effilé plonge au fond de la corolle afin d’y puiser le nectar, leur tête se frotte aux étamines et, immanquablement, le pollen adhère à leurs plumes. Les fleurs ornitophiles sont souvent roses ou rouges, les couleurs que les oiseaux perçoivent le mieux.

La cheiroptérophilie

Quand elle s'effectue par l'intermédiaire de chauves-souris. Ce genre de pollinisation est retrouvé chez certains cactus où elle est aisément reconnaissable par des fleurs larges, très pâles et odorantes qui facilitent ainsi leur repérage par les pollinisateurs nocturnes.

Les autres mammifères

De petits marsupiaux et certains rongeurs participent aussi à la pollinisation de plusieurs espèces.

La pollinisation par le vent (anémogamie ou anémophilie)

La méthode la plus simple, mais la moins efficace, consiste à produire des quantités massives de pollen en espérant que le vent les transporte à bon port. La plante dépense ainsi beaucoup d’énergie à produire du pollen ; en revanche, elle n’a pas besoin de façonner des structures complexes pour attirer des pollinisateurs comme des fleurs colorées, du nectar ou des parfums odorants. Environ 10 % des espèces s’en remettent au vent pour assurer leur pollinisation, parmi lesquelles figurent les graminées (l’un des principaux responsables du rhume des foins) et la plupart des Gymnospermes.

La pollinisation par l'eau (l'hydrogamie)

Quelques rares espèces de plantes aquatiques dispersent leur pollen dans l’eau. Leur pollen est de forme très allongée, ce qui permet aux courants de le transporter d'une plante à l'autre.

Espèces marines

La zostère marine (Zostera marina), présente en France et le long de la côte est du Canada (et qui constitue l’un des aliments de prédilection des bernaches).

Espèces lacustres

La vallisnérie américaine (Vallisneria americana) se sert aussi de l’eau pour transporter son pollen, mais de façon indirecte. La plante forme au fond de l’eau ses fleurs mâles et femelles sur des individus différents. Elle libère ensuite ses fleurs mâles qui montent jusqu’à la surface où elles s’ouvrent. Les fleurs femelles, quant à elles, poussent jusqu’à la surface où elles s’ouvrent à leur tour, parmi les fleurs mâles qui flottent autour. Après la fécondation, qui s’opère dans l’air, la fleur femelle se referme et retourne au fond de l’eau pour mûrir son fruit.

L'autogamie et l'allogamie

La pollinisation peut-être de type allogame (l'ovule est fécondé par du pollen en provenance d'une autre plante) ou autogame (le pollen féconde les organes femelles d'une même fleur ou d'autres fleurs d'une même plante).

La plupart des plantes à fleurs étant hermaphrodites, on pourrait penser que l'autogamie est pour elles la solution de reproduction la plus simple. Pourtant, dans bien des cas, elles font tout pour échapper à ce type de pollinisation, qui assure certes la continuation et la stabilité de l'espèce, mais au prix d'un appauvrissement comparable à l'endogamie chez les humains. On pense en particulier que les plantes autogames seraient incapables de s'adapter à des conditions nouvelles, créées notamment par des modifications climatiques. La stratégie allogame peut prendre des formes très variées. On notera cependant que de nombreuses fleurs, pour des raisons de sécurité, pratiquent à la fois l'allogamie et l'autogamie, tandis que d'autres, apparemment de plus en plus nombreuses, sont exclusivement autogames.

La stratégie allogame

Comment faire pour qu'un ovule ne soit pas fécondé par son propre pollen ? Les plantes utilisent pour cela des moyens très divers, parfois complémentaires (on ne citera pas ici les plantes dioïques, pour lesquelles le problème est forcément résolu puisque les fleurs mâles et femelles ne sont pas sur le même individu) :

• l'auto-incompatibilité. C'est le cas le plus fréquent, rencontré chez la moitié des angiospermes chez qui on a recherché ce trait.

Ce phénomène physiologique dirigé par un système génétique survient lorsqu'un grain de pollen partage un ou plusieurs allèles commun avec la fleur sur le stigmate de laquelle il a été déposé. Un mécanisme permettant d'éviter la fécondation se met alors en place : soit le grain de pollen ne germe pas (il n'est pas hydraté par le style), soit il produit un tube pollinique qui n'atteindra jamais l'ovule (formation de bouchon de callose bloquant la progression de celui-ci).

On distingue actuellement 3 types d'auto-incompatibilité :

• • gamétophytique : le pollen porte un seul allèle, celui porté par son génome,
  • sporophytique : le pollen porte les deux - ou plus - allèles portés par le père, cependant il existe des relations de dominance entre les allèles d'une même espèce
  • auto-incompatibilité post-zygotique qui regroupe tous les mécanismes conduisant à la mort systématique des embryons issus d'auto-fécondations ou de fécondations entre apparentés (Est-ce uniquement l'observation de l'expression de la dépression de consanguinité ou bien de réels mécanismes génétiques ?).

• la dichogamie (disjonction des sexes) :
  • dans le temps. Les organes sexuels mâles et femelles ne sont pas fonctionnels en même temps. En général, ce sont les organes mâles qui mûrissent avant les organes femelles, phénomène appelé protandrie. Le phénomène est facilement visible sur les géraniums, dont les stigmates se développent alors que les étamines ont déjà disparu. Le phénomène inverse est appelé protogynie (hellébore, magnolia).
  • dans l'espace. les organes mâles et femelles sont disposés de telle façon que l'insecte ne peut atteindre en même temps les anthères et les stigmates.
  • par hétérostylie. Les fleurs, toutes hermaphrodites, présentent des formes diverses imposant le croisement. C'est notamment le cas de la primevère commune (Primula vulgaris), dont certaines fleurs ont un long style et de courtes étamines, tandis que d'autres ont au contraire un style court et de longues étamines.

Importance de la pollinisation pour l'agriculture

Plus de 70% des cultures (dont presque tous les fruitiers, légumes, oléagineux et protéagineux, épices et café et cacao, soit 35 % du tonnage de ce que nous mangeons) dépendent fortement ou totalement d'une pollinisation animale. 25 % des cultures pourraient s'en passer, mais il s'agit essentiellement de blé, maïs et riz. Pour 5% des plantes cultivées, les scientifiques ne savent pas encore si elles dépendent ou non de pollinisateurs^[1].

9 cultures ont été éudiées sur 4 continents ; l'étude a conclu que l’intensification de l’agriculture menacait les communautés d’abeilles sauvages et leur action stabilisatrice sur le service de pollinisation y compris d'espèces non cultivées^[2].

Plusieurs études visent à quantifier la valeur économique des pollinisateurs pour l'agriculture ^[3], calcul qui n'a pas de sens pour la biodiversité sauvage.

Des publications scientifiques ont fait état d’une valeur de l’ordre de 50 milliards d’euros au plan mondial. En France, peu d'études ont tenté ce calcul, mais certains experts avancent une valeur proche de 10% de la valeur de la production agricole, avec d'importantes variations selon les cultures considérées, et sachant que le coût de la diminution de la biodiversité n’est pas pris en compte par ce type de calcul^[4].

Recul des pollinisateurs... Quelles conséquences ?

Avec le recul de nombreuses espèces de pollinisateurs et en particulier des papillons et des abeilles (victimes d'un « syndrome d'effondrement des colonies d'abeilles » encore mal expliqué), certains experts craignent une baisse des rendements agricoles (déjà localement observée) et des impacts en cascade chez les espèces sauvages. La généralisation des pesticides et de possibles synergies avec d'autres polluants ou divers facteurs environnementaux sont suspectées d'en être la cause de la régression des pollinisateurs.
Les résultats globaux de l'agriculture ne semblent pas encore affectés ^[5]. Le recul de la diversité des pollinisateurs s'accompagne aussi d'une moindre efficacité de la pollinisation et de baisse de rendements (des caféiers par exemple. Cette tendance inquiète certains spécialistes^[6] car dans le même temps, dans le monde, les agriculteurs cultivent moins de plantes autopollinisables (céréales notamment) et plus de plantes dépendant des pollinisateurs, surtout dans les pays riches.

La régression des pollinisateurs pourrait être un des co-facteurs explicatif de l'augmentation des allergies au pollen (en ville notamment, car les pollens y sont moins collectés, y sont mal fixés, à cause de l'imperméabilisation et du manque de végétation ; les pollens s'y dégradent, deviennent plus allergènes et sont souvent et facilement remis en suspension dans l'air).

Voir aussi

Articles connexes

• Pollinisation des pommiers
• Syndrome d'effondrement des colonies d'abeilles
• Pollinisation vibratile

liens externes

Bibliographie

• Klein AM, Vaissière BE, Cane JH, Steffan-Dewenter I, Cunningham SA, Kremen C, Tscharntke T. 2007.

« Importance of pollinators in changing landscapes for world crops ». Proc. R. Soc. B. 274:303-313 (Doi:10.1098/rspb.2006.3721)

• Biologie 7^e édition, Neil Campbell & Jane Reece, 2007, chapitre 30 : l'évolution des plantes à graines, p.654.

Notes et références

Référence

1. ↑ Source : Revue bibliographique, commandée par Proc. R. Acad. à Alexandra Klein (Univ. De Göttingen, Allemagne) sur les études concernant la dépendance aux pollinisateurs des 124 cultures les plus importantes pour plus de 200 pays. Ce travail a été élargi à la demande de la FAO dans le cadre de l’International Pollinator Initiative.
2. ↑ Source : Revue bibliographique, commandée par Proc. R. Acad. à Alexandra Klein (Univ. De Göttingen, Allemagne) sur les étuddes concernant la dépendance aux pollinisateurs des 124 cultures les plus importantes pour plus de 200 pays. Ce travail a été élargi à la demande de la FAO dans le cadre de l’International Pollinator Initiative.
3. ↑ Ex : Thèse de Nicola Gallai co-encadrée par B. Vaissière et l’économiste J-M Salles du LAMETA de Montpellier, dans le cadre du programme européen ALARM
4. ↑ Rapport de mission parlementaire remis au Premier Ministre François Fillon par Martial Saddier en octobre 2008, intitulé Pour une filière apicole durable ; Les abeilles et les pollinisateurs sauvages (voir p 37)
5. ↑ M.AM Aizen et al. 2008
6. ↑ Isabelle Dajoz (Univ paris VII), « Attention au refleurissement artificiel de la planète »La recherche, n° 425, dec 2008, p 14 et 15

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