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Orchidées et insectes : une coévolution ? par Nadine Sabourin

Il y a 200 millions d’années, au Trias, les premières plantes à fleurs apparaissent. A cette époque, la fécondation croisée existe déjà. Elle a prouvé qu’elle apportait une grande variabilité génétique et des individus plus « solides ».

Pour les végétaux, qui sont incapables de se mouvoir, la fécondation croisée est une difficulté. Les plantes vont « inventer » les fleurs avec des étamines qui portent le pollen, très léger et un pistil que les étamines doivent rejoindre. L’apparition du pollen chez les végétaux supérieurs représente une progression importante puisqu’il permet le passage de l’état sporophytique (type de génération asexuée productrice de spores) à l’état gamétophytique (type de génération sexuée productrice de gamètes).

Si les plantes ne peuvent pas se transporter, il faut trouver un transporteur…

  • Les animaux ? Certaines graines sont transportées par les animaux en s’y accrochant ; mais avant de faire des graines, il faut que la fécondation de la fleur se réalise.
  • Le vent ? Les graminées aux étamines légères et très nombreuses ont adopté ce système de transport du pollen, mais il fonctionne grâce à leur très grande quantité.


 

Champ de graminées

Nikon 7000 23mm 1/1000 s;   f/8;   ISO 140

  • Les insectes ? Présent sur terre depuis 400 millions d’années, ils apparaissent comme les messagers idéaux pour transporter le pollen de fleurs eu fleurs.

Abeille dans une Malvacée

NIKON D7000 105,0 mm 1/640 s;   f/16;   ISO 800

Alors, les fleurs ont développé de nombreux stratagèmes afin de réserver aux insectes pollinisateurs « le meilleur accueil ». Il y a certainement eu de nombreux essais qui ont échoués, mais nous n’étions pas là pour le voir ni le vérifier. Nous n’observons donc qu’une suite de processus qui a réussi.

Les fleurs constituent pour les insectes :

  • Une aire d’atterrissage adéquate avec leur corolle constituée de pétales larges ou de fleurs multiples capables de les supporter.


 

Chemin balisé vers le nectar chez Dactylorhiza majalis

NIKON D7000 105,0 mm 1/500 s;   f/5,6;   ISO 100

  • Des couleurs chatoyantes : les couleurs vives sont perçues par les insectes. Les études menées par Karl Von Frisch en 1976 montrent les abeilles voient les couleurs mais que leur spectre visible est différent de celui de l’homme, déplacé vers les ondes courtes. Les couleurs les mieux perçues par les abeilles sont le jaune et la palette de couleurs s’étendant du bleu à l’ultraviolet en passant par le pourpre.
  • Des odeurs qui les attirent : chaque fleur émet une odeur qui attire une ou plusieurs espèces d’insectes
  • La présence de nectar, un liquide de saveur sucré que les insectes adorent. N’est-ce pas le plus important pour l’insecte ? Pour la fleur, c’est la récompense donnée à juste titre à l’insecte qui a accompli son « devoir » de pollinisation.
    Les orchidées représentent la plus grande partie des Monocotylédones et peut-être même de toutes les plantes à fleur. La famille des Orchidacées, qui rassemble toutes les orchidées d’Europe, est certainement l’une des familles les plus évoluées de l’ensemble des végétaux. Lors de l’évolution, les orchidées ont acquis à travers les ères successives, un haut degré de spécialisation.
    En plus des critères cités précédemment, nectar, aire d’atterrissage, parfum, couleur, communs à la plupart des plantes à fleurs, les orchidées n’ont pas lésiné sur les détails, en particulier la forme de la corolle et du gynostème, la couleur et le parfum.

Orchis morio, les points et les lignes convergent vers la glande à nectar

Nikon 7000 55 mm 1/180 s;   f/16;   ISO 400

  • La forme de la corolle : l’orchidée a développé un labelle, pétale élargit situé la plupart du temps en position infèrieure qui fait office d’aire d’atterrissage sur lequel se pose l’insecte à proximité de l’orifice conduisant au nectar. Sur ce labelle, de petits dessins montrent le chemin du nectar et souvent de petits poils dirigent aussi l’insecte qui perçoit mal les détails.

Chemin tactile vers le nectar chez Orchis purpurea

Nikon 7000 60 mm 1/250 s;   f/13;   ISO 1100

Le labelle a atteint un haut degré de spécialisation avec le genre Ophrys. La forme évoque l’abdomen d’un insecte garni de poils et de petits dessins. Les deux autres pétales réduits en petits bâtonnets évoquent des antennes.

Ophrys apifera imite un insecte pollinisateur

Canon PowerShot G10 6,1 mm 1/50 s;   f/2,8;   ISO 100


La forme du gynostème : les fleurs des orchidées sont hermaphrodites. Elles portent côte à côte l’organe mâle, l’étamine, et l’organe femelle, l’ovaire. Le filet de l’étamine est soudé avec le style du gynostème, critère particulier aux orchidées. Les grains de pollen sont réunis en masse compactes, les pollinies. Lorsque l’insecte se pose et se dirige vers le nectar, les pollinies se courbent et viennent se coller sur l’insecte de sorte qu’il repart avec. Lorsqu’il se pose sur l’orchidée suivante de la même espèce, le contact entre la pollinie et le style engendre la fécondation.

Zygène de la filipendule avec des pollinies de Gymnadenia conopsea sur la trompe

Nikon 7000 105 mm 1/500 s;   f/10;   ISO 800


Le parfum qu’il dégage est ultraperfectionné : il imite les phéromones sexuelles d’un insecte en particulier. Donc, la forme du labelle et les deux pétales imitent un insecte, l’odeur imite ses phéromones. De quoi s’y tromper pour le pollinisateur, qui s’y trompe évidement… De plus, les premières orchidées s’épanouissent alors qu’il n’y a que des insectes mâles qui éclosent, les femelles suivent quelques jours plus tard. C’est ainsi qu’on retrouve sur les Ophrys un ou deux insectes pollinisateurs qui croient trouver un partenaire alors qu’il n’y a que des mâles. De toute façon, pour l’orchidée, c’est la fécondation qui compte…

Deux mâles sur un Ophrys fuciflora

 


En ce qui concerne le nectar, peut-être y a-t-il eu aussi une évolution mais… nous n’y avons pas gouté… Tout au long de l’évolution, ce couple « orchidée-insecte » s’est perfectionné. La coévolution implique une histoire évolutive commune. Mais entre les orchidées et les insectes, pouvons-nous parler de coévolution ? Selon Paul Ehrlich et Peter Raven, (1964) « La coévolution est l'évolution de deux ou plusieurs entités provoquée par l'action entre ces entités de facteurs sélectifs réciproques». Il faut donc que les organismes s'influencent mutuellement. Des études indiquent que la diversification des plantes à fleurs a favorisé celle des insectes, mais la réciproque existe-t-elle ?

Ophrys insectifera et son pollinisateur

Nikon 7000 55 mm 1/180 s;   f/8;   ISO 800


Charles Darwin a démontré le rôle fondamental des insectes quant à la pollinisation des orchidées. Pour lui l’insecte et l’orchidée se sont adaptés l’un à l’autre au cours du temps. C’est là qu’apparaît l’idée de coévolution. « On peut comprendre ainsi comment il se fait qu'une fleur et un insecte puissent lentement, soit simultanément, soit l'un après l'autre, se modifier et s'adapter mutuellement de la manière la plus parfaite ». Darwin a décrit une orchidée de Madagascar à la corolle très longue (25 centimètres) et il a prédit l'existence d'un papillon à la trompe suffisamment grande pour plonger au fond de cette corolle et se nourrir du nectar de la fleur ; ce n’est qu’en 1903 que ce papillon de nuit pollinisateur sera découvert. Certaines orchidées se sont ainsi spécialisées dans l’attirance de mâles d’espèces très précises et sont dépendantes de cette espèce et d’elle seule pour leur reproduction. Il y a même synchronisation entre l’apparition des mâles au printemps et l’éclosion des orchidées ! Les mâles apparaissent généralement quelques jours avant les femelles et les orchidées profitent de ce laps de temps où il n’y a aucune femelle abeille ou bourdon de l'espèce dans l’environnement pour attirer les mâles et leur faire transmettre leur pollen. La question prend un poids particulier dans le contexte actuel, où l'on a évoqué la sixième extinction : les activités humaines pourraient modifier les systèmes écologiques au point de provoquer des extinctions en masse. Le réchauffement climatique rend ainsi plus vulnérables les plantes occupant certaines niches écologiques, comme en montagne. Lorsque l'aire de répartition est plus vaste, il se peut qu'elle soit juste déplacée suite aux changements climatiques, sans disparaître. Si les insectes arrivent à migrer avec les plantes, le système coévolutif survivra, peut-être sous une forme légèrement différente. Dans le cas contraire, il s'éteindra. Il faut se demander si la spécialisation est un cul-de-sac évolutif. Autrement dit, les espèces qui ont développé de telles relations exclusives sont-elles capables de redevenir plus généralistes en cas de défaillance de leur partenaire (par exemple si une maladie décime la plante) ? La réponse n'est pas univoque et des travaux montrent que certains insectes dont la nourriture est basée sur une seule plante peuvent, si celle-ci vient à manquer, rediversifier leur alimentation. Mais que feront les orchidées si les insectes viennent à manquer ?

Bibliographie

  • DARWIN C. De la fécondation des orchidées par les insectes et des bons résultats du croisement. Paris, 1870.
  • DARWIN C. De l’origine des espèces au moyen de la sélection naturelle ou la lutte pour l’existence dans la nature. Paris, 1862.
  • DULIEU D. Orchidées et pollen. L’Orchidophile 3, p. 38-42, 1963.
  • EHRENDORFER F. Hybridiezirung, polyploidie und evolution bei europaïsche mediterraneen orchideen. In probleme der evolution bei europaïsche mediterraneen orchideen. Die orchideen Brücke-Verlag Kurt Schmersow Hildesheim, 1980
  • EHRLICH P. & RAVEN P. Butterflies and Plants : A Study in Evolution, Vol. 18, No. 4 (Déc., 1964), pp. 586-608.
  • FRISCH K. von. Les insectes maitres de la terre ? Paris, 1976
  • KULLENBERG B. Recherches sur la biologie florale des Ophrys. Bull. soc. Hist. Nat. Afrique 43, 1952
  • PABST G. F. & DUNGS F. Considération sur les stades successifs probables de l’évolution des orchidées, L’Orchidophile 45 p.1756-1760, 1978
  • POUYANNE A. La fécondation des Ophrys par les insectes, Bull. soc. Hist. Nat. Afrique 8 (1) p.6-7, 1917
  • SABOURIN N. L’évolution des orchidées d’Europe, Thèse de doctorat en pharmacie 1982
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