L'ancêtre de toutes les fleurs était hermaphrodite. Ici, modèle de la fleur ancestrale. © H. Sauquet, J. Schönenberger, CNRS

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L'ancêtre de toutes les fleurs était hermaphrodite

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L'ancêtre de toutes les fleurs vient d'être identifié. Une équipe de 36 chercheurs, issus de 13 pays, en a dressé un portrait-robot. Ces travaux apportent de nouveaux résultats quant à la structure des fleurs les plus anciennes, datant d'il y a 140 millions d'années. Ils remettent en question presque tout ce qui a été pensé et enseigné sur l'évolution florale jusqu'à maintenant.

Les plantes à fleurs (angiospermes) forment le groupe de plantes le plus diversifié sur Terre, avec plus de 300.000 espèces. Elles seraient apparues il y a environ 140 millions d'années, tard dans l'histoire de l'évolution des plantes, vers la fin de l'ère des dinosaures. Depuis, elles ont connu néanmoins une diversification spectaculaire.

L'origine et l'évolution des premières plantes à fleurs, plus particulièrement celles de la fleur elle-même, restent encore aujourd'hui l'une des plus grandes énigmes en biologie, presque 140 ans après que Charles Darwin a qualifié d' « abominable mystère » leur développement rapide au Crétacé.

Le projet eFlower est un effort international sans précédent pour combiner les données sur la structure des fleurs avec le tout dernier arbre évolutif des plantes à fleurs, construit à partir des informations génétiques des différentes espèces.

Les résultats de cette étude, qui vient de paraître dans la revue Nature Communications, apportent de nouveaux éléments sur les premiers stades de l'évolution des fleurs et offrent, pour la première fois, un scénario simple et plausible pour expliquer la diversité spectaculaire des formes florales.

Parmi les résultats les plus surprenants, figure un nouveau modèle, inédit pour la fleur ancestrale. « 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 être expliquée de façon simple avec le nouveau scénario qui émerge de nos modèles », explique Hervé Sauquet, de l'université Paris-Sud, qui a coordonné ces recherches.

Arbre évolutif des plantes à fleurs. © H. Sauquet, J. Schönenberger, CNRS

Vers une meilleure compréhension de l'histoire évolutive des fleurs

Selon l'étude, la fleur ancestrale était hermaphrodite, c'est-à-dire possédant à la fois des parties femelles (carpelles) et mâles (étamines) ainsi que plusieurs verticilles (cycles concentriques) d'organes ressemblant à des pétales, organisés par groupes de trois. Environ 20 % des fleurs actuelles sont caractérisées par ces verticilles « trimères » mais en nombre plus réduit : par exemple, deux chez les tulipes, trois chez les magnolias.

« Ces résultats remettent en question presque tout ce qui a été pensé et enseigné sur l'évolution florale jusqu'à maintenant ! », relève Jürg Schönenberger, professeur à l'université de Vienne et coauteur de l'étude avec Hervé Sauquet. En effet, il a longtemps été présumé que la fleur ancestrale avait tous ses organes arrangés en spirale.

Malgré ces nouveaux éléments sur l'histoire évolutive des plantes à fleurs, de nombreuses questions demeurent. Le registre fossile de ces plantes reste incomplet. « Cette étude est un pas très important vers la compréhension nouvelle et de plus en plus sophistiquée de l'histoire évolutive des fleurs, précise Peter Crane, président de la fondation Oaks Spring Garden et collègue familier des résultats de l'étude. Elle représente un progrès majeur et les résultats sur les fleurs les plus anciennes sont particulièrement étonnants ».

Pour en savoir plus

Archaefructus sinensis, l'ancêtre des fleurs ?

Article du CIRS publié le 13 mai 2002

L'ancêtre des fleurs, des grains et des fruits pourrait avoir été une plante ayant vécu dans un lac de Chine il y a de cela 125 à 144 millions d'années. Dénommée Archaefructus sinensis et ne ressemblant à aucune espèce observée auparavant, elle porte les caractéristiques les plus primitives des plantes à fleurs, a déclaré David Dilcher, co-auteur d'un article sur le sujet paru le 3 mai dans la revue Science. Cela change entièrement notre vision de ce qu'aurait été la plus vieille de toutes les plantes à fleurs. En effet, les botanistes ont longtemps considéré une plante de Nouvelle-Calédonie, ressemblant au magnolia, comme la plus ancienne plante à fleurs.

Archaefructus aurait vécu en eau claire peu profonde, avec les fleurs et les graines s'étendant au-dessus de la surface de l'eau, selon Dilcher. Le fait d'avoir trouvé les fossiles de neuf poissons parmi les branches de la plante soutient la thèse d'une vie aquatique de la plante, qui renvoie au lis d'eau d'aujourd'hui. Cette découverte suggère que les plantes à fleurs ont débuté comme herbes se développant en eau peu profonde et étaient aptes à se reproduire rapidement, ce qui constitue un atout en termes de survie.

Pas de vrais pétales pour les fleurs d'Archaefructus

Les fleurs d'Archaefructus n'étaient pas dotées de vrais pétales. Elles ne fonctionnaient qu'en tant qu'unité reproductrice. Il est pourtant question de plante à fleurs en raison de la graine enclose dans les carpelles du fruit, précise Dilcher. Le carpelle est la partie femelle de la fleur. Les plantes à fleurs auraient plus tard développé des pétales colorés et des fruits savoureux et parfumés afin de soutenir la reproduction. Les bonnes odeurs et les couleurs éclatantes des fleurs attirent les insectes, ce qui favorise la pollinisation, ainsi que les animaux, qui consomment les fruits des plantes et aident à la dissémination des graines.

La découverte éclaire l'évolution humaine elle-même, fait remarquer Dilcher. L'Homme a co-évolué avec les plantes à fleurs et en dépend aujourd'hui pour sa survie, en termes d'alimentation, de fibres notamment, ajoute-t-il.

  • L’origine et l’évolution des premières plantes à fleurs, apparues il y a environ 140 millions d’années, demeurent l’une des plus grandes énigmes en biologie.
  • Des chercheurs, via le projet eFlower, ont construit, à partir des informations génétiques des différentes espèces, un arbre évolutif des plantes à fleurs.
  • Parmi les surprises qui attendaient l’équipe, le modèle de cette fleur ancestrale montre qu’elle était hermaphrodite.