Planète

Modes de transfert d'information et d'adaptation

Dossier - Mali, un oasis pour la biodiversité !

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La paysage végétal du Mali est le résultat d'une histoire conjuguée entre l'évolution des espèces et celle des conditions environnementales. En étudiant son histoire, on comprend qu'il est une mosaïque d'écosystèmes d'origine et d'avenir différents.

  
DossiersMali, un oasis pour la biodiversité !
 

1 - Les modes de transfert d'information

Les plantes sont capables d'effectuer des transferts d'information génétique sur de très longues distances. Cependant "une plante expatriée n'est pas isolée de sa population d'origine". Nous avons vu que d'un coté les fleurs mâles transfèrent de l'information génétique sous la forme du pollen et de l'autre les fleurs femelles transfèrent l'information génétique combinée (mâle + femelle). Cet échange est fondamental pour comprendre les mécanismes qui génèrent la diversité floristique (Figure).

Les fleurs mâles transmettent le pollen aux fleurs femelles.
Les fleurs femelles transmettent la combinaison mâle et femelle aux descendants.

© Dessin Philippe Birnbaum - Tous droits de reproduction réservés

Ce schéma simpliste permet de transférer de l'information génétique entre différentes populations et partant entre différents milieux. Ainsi une espèce dispersée sur un territoire marqué par un fort gradient (exemple gradient de sécheresse, de lumière, de presssion,...) sera capable d'échanger son information génétique entre les deux extrêmes de ce gradient. Ainsi dans le cas d'un gradient climatique, les individus situées dans la partie la plus xérique transmettra de l"information vers les individus situés dans la partie la moins xérique et réciproquement.

Ce schéma unidirectionnel est uniquement valide dans le cas des plantes monoïques, c'est-à-dire dont les individus ne portent que des fleurs femelles ou que des fleurs mâles (ex: Diospyros mespiliformis). Le plus souvent les arbres sont dioïques et les fleurs sont hermaphrodites ce qui autorise le transfert bidirectionnel de l'information. Dans ce cas les arbres sont à la fois émetteurs et récepteurs des informations génétiques. Par ce brassage les espèces enrichissent leur patrimoine génétique de caractéristiques adaptées à des milieux très différents et augmentent leurs tolérances aux conditions extérieures. Ces mécanismes de transfert sont fondamentaux pour permettre aux espèces de s'adapter et d'évoluer avec les changements de l'environnement. Cette cohérence entre milieu et espèce repose sur des règles simples:

  • a) Les caractéristiques de dispersion, d'adaptation & de colonisation,
permettent à une plante de s'installer et de se développer dans un nouvel environnement. On peut appeler cela une intégration.

  • b) Dans son nouveau milieu, le patrimoine génétique de l'espèce va s'enrichir progressivement d'une tolérance (ou adaptation) aux conditions locales.
Par le biais des mutations ou simplement de la variabilité interindividuelle, certains individus (ou souches) vont être préférentiellement sélectionnés en raison de leur accordance avec les conditions locales. Ces individus seront donc favorisés et leur fréquence dans le milieu va progressivement augmenter.

  • c) Ces individus 'sélectionnés' vont eux-mêmes se disperser, coloniser de nouveaux espaces mais également retourner d'où ils viennent et ainsi partager avec la population d'origine leur patrimoine génétique particulier.
Ainsi il y a un brassage génétique entre les différentes populations ce qui confère à l'espèce une augmentation de sa gamme de tolérance et de résistance. Progressivement les espèces acquièrent une tolérance se traduisant sous la forme d'une plasticité morphologique, anatomique et/ou physiologique. L'espèce va re-établir un nouveau spectre de tolérance autour d'une valeur standard.

2 - Les modes d'adaptation

Nous l'avons vu le transfert de l'information génétique est au cœur des modes d'adaptation des espèces aux conditions changeantes de l'environnement. Lorsque la plante colonise un nouvel espace elle est armée du patrimoine génétique de ses parents et devra se débrouiller seule ou mourir. C'est cette gamme de réponse que l'on appelle la plasticité des végétaux. C'est une aptitude des variations possibles autour d'une valeur standard (ex : tolérance à l'excès et/ou absence d'eau, de lumière, de pressions, de drainage,...).

© Begon, M., J. L. Harper, et al. (1986). Ecology. Individuals, populations and communities., Blackwell Scient. Public. Tous droits de reproduction réservés

La figure ci-dessus présente la fréquence d'une espèce dans un milieu marqué par un fort gradient d'humidité. On a alors des gradients de tolérance qui s'établissent depuis les conditions tamponnées jusqu'aux conditions extrêmes. La plasticité d'une espèce vis-à-vis d'un paramètre se définit dans ce schéma comme l'étendue de ses tolérances. On note deux comportements principaux dans la distribution des plantes au sein de ce gradient:

  • a) D'un coté on remarque les espèces qui se situent dans la gamme intermédiaire.
Elles sont dîtes mésophytes (de Mesos=milieu). Ces espèces ne sont pas adaptées aux extrémités du gradient d'humidité, c'est-à-dire qu'elles ne supportent ni les excès ni les carences en eau. En milieu tropical, ces plantes vivent dans des environnements tamponnés tels que le sous-bois des forêts humides. Pendant leur période d'activité, elles vivent dans des milieux humides mais sans excès, ensoleillés sans excès, dans des sols aérés. Elles ne subissent ni sécheresse, ni vent, ni froid... Leurs feuilles sont généralement grandes sans revêtement cireux, sans couches anthocyanique, sans pilosité...

  • b) D'un autre coté on note les plantes qui centrent leur aire de distribution sur des conditions extrêmes.
Ces espèces sont fortement adaptées à un milieu contraignant. Pour cela elles sont obligées de déployer des moyens adaptatifs pour compenser les excès ou les carences.

© Photo Philippe Birnbaum - Tous droits de reproduction réservés

Au Mali il est facile de discerner des adaptations morphologiques entre les espèces du Sud dans des conditions proches des forêts tropicales qui développent des grandes feuilles (cf. Anthocleista nobilis dans le Bafing), celles adaptées aux conditions changeantes qui ont des petites feuilles composées (cf Acacia nilotica) ou au contraire les espèces extrêmement spécialisées aux feuilles coriaces qui retiennent activement (c'est-à-dire en dépensant de l'énergie) l'eau dans le sclérenchyme (cf. Balanites aegyptiaca). On note également des adaptations Nord-Sud sur le port des arbres, leurs systèmes racinaires... Ainsi on caractérise les espèces en fonction de leur niveau d'adaptation et on parle des espèces :

*** Xérophytes (de xeros=sec). Elles sont adaptées à la vie dans des conditions de sécheresse. On les trouve dans les déserts, les semi-déserts, les steppes, là où l'eau manque mais également dans les dunes de sable, les rochers où l'évaporation est intense du fait du vent, de l'ensoleillement ou de la chaleur. Paradoxalement on peut rencontrer des plantes xérophytes dans des milieux humides si elles vivent dans des biotopes dénués de toute réserve d'eau (ex : orchidaceae épiphytes à l'extrémité des couronnes des grandes arbres d'amazonie). Un excès d'eau leur est souvent létal.

© Raynal-Roques - La botanique redécouverte - Belin-Editions INRA, 1994 Tous droits de reproduction réservés

Les espèces éphémérophytes sont adaptées à la vie dans les déserts. La phase végétative de ces plantes est courte; elles deviennent fertiles dès la germination. Elles consacrent leur vie à la production de graines et sont exclusivement impliqués dans une stratégie reproductive. De la même façon les hydrophytes (Hydro=eau) sont les plantes aquatiques qui répondent à une sursaturation en eau et les Hygrophytes (Hygros=mouillé), les Hélophytes (Helos=marécage), les Halophytes (de Halos=mer), les Pyrophytes (de Pyros=feu), les Tropophytes (de Tropé=Changement) représentent des plantes dont la spécialisation est devenue extrême. Ces adaptations leur confèrent un avantage évolutif dans les milieux qu'elles occupent.

*** Certaines de ces adaptations sont parfaitement réversibles et notons que généralement les éphémérophytes allongent la durée du cycle végétatif en fonction de la durée de la saison pluvieuse.

*** D'autres adaptations résultent d'une situation temporaire comme les différents modes de vie que l'on constate au Mali. L'espèce Leptadenia hastata est une liane commune du Gourma. On la retrouve généralement sous la forme d'une plante traçante qui s'enroule sur elle-même. Cependant dans des bonnes conditions, elle adopte la forme d'une véritable liane qui couvre le haut des arbres et émet un axe ligneux de fort diamètre. De la même manière le Lepisanthes senegalensis est un arbre des zones humides que l'on retrouve dans les falaises gréseuses du pays Dogon, en zone sahélienne. Cet arbre se développe en germant au fond des crevasses rocheuses. Il émet une tige frêle jusqu'à la sortie de la faille puis développe sa couronne plaquée sur les rochers. De loin on a l'impression de percevoir un buisson plaqué au sol alors qu'il s'agit d'un arbre de 10 m de haut.

Philippe Birnbaum © Tous droits de reproduction réservés

Ainsi les adaptations qui résultent du transfert d'information génétique et des aptitudes de colonisation de l'espace définissent le spectre de tolérance des espèces. En d'autres termes, plus la plante supporte un large spectre de conditions, plus elle est plastique vis-à-vis de ce paramètre. A l'inverse les plantes intolérantes sont peu plastiques puisque la valeur du paramètre doit se situer dans un intervalle réduit.

En règle générale, on peut dire que plus les plantes sont adaptées à des conditions extrêmes dans un gradient moins elles sont plastiques vis-à-vis des variations de ce paramètre.