Et elle est arrivée… comme une fleur !

Par Gaëlle Degrez / Publié le 1er septembre 2017

Elle est l’ancêtre commun des quelques 300 000 espèces de plantes à fleurs que nous connaissons aujourd’hui. Une étude internationale coordonnée par Hervé Sauquet enseignant-chercheur au laboratoire Ecologie, Systématique, Evolution (Université Paris-Sud/CNRS/AgroParisTech)* vient de livrer le portrait-robot de la fleur de l’ancêtre de toutes les plantes fleurs qui serait apparu il y a 140 millions d’années.


Modèle de la fleur ancestrale © H. Sauquet & J. Schönenberger

Difficile d’imaginer un monde sans fleur. C’est pourtant ce qui s’est longtemps avéré être la réalité sur Terre puisque les plantes à fleurs ne sont arrivées que tardivement dans l'évolution du monde végétal. Alors que les premières plantes sont apparues il y a environ 420 millions d’années, les plantes à fleurs aussi appelées Angiospermes  (1) ont encore attendu presque 300 millions d’années pour pointer leurs pétales.

Si tardive qu’elle fut, leur apparition s’est finalement révélée être un vrai succès puisqu’elles se sont répandues sur l’ensemble des continents terrestres jusqu’à représenter aujourd’hui près de 90% de toutes les plantes. Plus fort encore, cette colonisation de la planète s’est accompagnée d’une extrême diversification puisqu’on ne compte pas moins de 300 000 espèces différentes de plantes à fleurs.

300 000 espèces, mais un ancêtre en commun

L’origine et l’évolution de ces plantes à fleurs est une des grandes énigmes de la biologie. Pour tenter de percer le mystère, une équipe de 36 chercheurs issus de 13 pays, dont les travaux ont été coordonnés par Hervé Sauquet enseignant-chercheur à l’Université Paris-Sud, s’est attachée à dresser le portrait-robot de la fleur du tout premier ancêtre commun de toutes les plantes à fleurs. Une mission d’autant plus délicate, qu’en raison de leur fragilité, les fleurs fossilisées sont trop rares pour être des témoins vraiment fiables.

Sans preuve fossile, les chercheurs se sont tournés vers une autre voie de recherche : l’analyse d’une grande base de données qui compile informations phénotypiques (c'est-à-dire l’aspect visuel) des espèces florales avec le tout dernier arbre évolutif des plantes à fleurs, construit à partir des informations génétiques des espèces actuelles. Un travail de longue haleine puisque ce projet baptisé eFLOWER a duré près de six ans.

L'équipe a échantillonné 800 espèces représentatives de la diversité des différentes familles d’Angiospermes. Ce travail colossal a permis de résoudre l’énigme de la fleur originelle et d’apporter une réponse des plus surprenantes : la toute première fleur, qui était probablement portée par un petit arbre ou un buisson, était hermaphrodite et dotée d’organes pétaloïdes organisés en cycles. Or ce modèle ne correspond à aucun de ceux proposés au cours des 100 dernières années !

"Personne n’avait vraiment réfléchi aux premiers stades de l’évolution des fleurs de cette façon, et pourtant une grande partie de la diversité peut maintenant être expliquée de façon simple avec le nouveau scénario qui émerge de nos modèles", s’enthousiasme Hervé Sauquet.


Arbre évolutif des Plantes à fleurs © H. Sauquet & J. Schönenberger

Un nouveau scénario pour expliquer l’histoire évolutive des plantes à fleur

Première surprise donc, selon l’étude, la fleur ancestrale était hermaphrodite, c’est-à-dire possédant à la fois des parties femelles (carpelles) et mâles (étamines). La séparation entre les deux sexes dans des fleurs différentes est probablement apparue plus tardivement dans l’évolution. Cette question a été longtemps controversée parce qu’il existe de nombreuses fleurs unisexuées et la plupart des plantes sans fleurs (telles que les conifères et les cycas) ont typiquement des sexes séparés dans des structures distinctes. En tout état de cause, la bisexualité confère un avantage à une plante lors de la colonisation de nouveaux environnements. 

Les chercheurs ont également découvert que la fleur ancestrale possédait plusieurs verticilles (cycles concentriques) d’organes ressemblant à des pétales et organisés par groupes de trois. Or certaines des toutes premières espèces survivantes dans l’arbre généalogique des plantes à fleurs possèdent des pétales disposés en spirales. La plupart des biologistes étaient donc persuadés que la première fleur aurait une disposition similaire de ses pétales.


36 chercheurs de 13 pays ont participé à ces travaux. © Hervé Sauquet

Cette reconstruction permet de proposer un nouveau scénario quant à la diversification précoce des fleurs. Ces résultats suggèrent que les premières fleurs pourraient s’être diversifiées non pas en développant une plus grande complexité, mais en devenant d’abord plus simples.

"Ces résultats nous aideront à placer plus précisément les quelques fossiles de fleurs dont nous disposons sur l'arbre du vivant. Ils nous permettront aussi de mieux comprendre la co-évolution entre les fleurs et les insectes pollinisateurs", peut se réjouir Hervé Sauquet.

Contact : Hervé Sauquet – Laboratoire Ecologie, Systématique, Evolution (Université Paris-Sud/CNRS/AgroParisTech) – herve.sauquet@u-psud.fr

Notes :

1.  Les Angiospermes (du grec, graine dans un récipient) ont en commun d’avoir des organes reproducteurs rassemblés sur un axe court et entourés d’organes stériles (pétales et sépales), formant la fleur, et d’avoir leurs graines fécondées sont protégées à l’intérieur d’un fruit.

Référence
The ancestral flower of angiosperms and its early diversification.

Sauquet H, von Balthazar M, Magallón S, Doyle JA, Endress PK, Bailes EJ, Barroso de Morais E, Bull-Hereñu K, Carrive L, Chartier M, Chomicki G, Coiro M, Cornette R, El Ottra JHL, Epicoco C, Foster CSP, Jabbour F, Haevermans A, Haevermans T, Hernández R, Little SA, Löfstrand S, Luna JA, Massoni J, Nadot S, Pamperl S, Prieu C, Reyes E, dos Santos P, Schoonderwoerd KM, Sontag S, Soulebeau A, Staedler Y, Tschan GF, Wing-Sze Leung A, Schönenberger J. 2017. The ancestral flower of angiosperms and its early diversification. Nature Communications 8: 16047.
https://www.nature.com/articles/ncomms16047

Dernière modification le 4 septembre 2017