Petite
introduction
Aujourd'hui nous allons parler des... plantes
carnivores. Ahaha ! me diras tu, cher lecteur, chère lectrice, enfin des
plantes qui bougent, qui chassent, qui dévorent des animaux ! Des plantes qui font autre chose que rester sans rien faire à se dorer la pilule au soleil
toute la journée pour photo-synthétiser...
Que nenni, Petit Scarabée !
Tout d'abord, il faut se sortir de la tête toutes ces élucubrations et
autres histoires à dormir debout à propos des plantes carnivores. Non, une plante
carnivore ne peut pas manger un être humain... et encore moins un mammouth !
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Ceci est un mammouth. Dans une plante carnivore. Si si...
d'après le film : Ice Age : Dawn of the Dinosaurs
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Bien longtemps pourtant, on a considéré les
plantes carnivores comme de véritables dévoreuses de chair animale. Pour
preuve, le récit d’un certain Carl Liche, publié en 1881 et reprit à
l’époque par de nombreux journaux. Cet explorateur relate une de ses aventures
: à Madagascar, guidé par la tribu des Mkodo, il se retrouve nez à nez avec un
arbre anthropophage. James W. Buel publie en 1887 Sea
and Land dans lequel il rapporte le témoignage de nombreux voyageurs «
de confiance » ayant aperçu une plante carnivore de grande taille en Afrique
Centrale et en Amérique du Sud (deux zones de forêts denses), la Ya-te-veo (traduit littéralement
par « Je te vois ») qui « ne se contente pas seulement des myriades
d’insectes de grandes tailles qu’elle attrape et consomme, mais sa voracité
atteint le point de faire des humains ses proies ». En 1927, Chase Osborn
reprend le récit de Liche dans son livre "Madagascar, Terre de l'arbre
anthropophage". Ce n’est qu’en 1955 que la supercherie du récit de Carl
Liche est révélée (ainsi d'ailleurs que l'existence factice de Carl
Liche)(Chase et al., 2009).
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La plante "Ya-te-veo", illustration de J.W. Buel, 1887
Source : wikipedia.org
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On pourrait se dire qu'avec le temps, toutes ces
histoires auraient pu être considérées comme de simples fables et oubliées...
Néanmoins, le mythe de la plante carnivore et/ou anthropophage reste vivace
dans la culture occidentale, que ce soit dans les livres (Le Seigneur des Anneaux, Harry Potter...), les bandes dessinées (Batman, Hulk, Tarzan), les films (La petite boutique des horreurs en 1960, Jumanji en 1995, Les
Ruines en 2008...) ou les jeux
vidéos (Super Mario, Pokemon).
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| Quelques exemples des plantes carnivores imaginaires obtenues par certains auteurs après avoir consommé des substances pas très légales... tu reconnaîtras, chère lectrice, chère lecteur, un Pokémon, un personnage de la série Batman, et des petits sorciers bien connus... ou bien encore des fonds d'écran à ne plus savoir qu'en faire ! |
Mais revenons à nos moutons. Enfin, à nos plantes
carnivores réelles... car, oui, toutes ces histoires de plantes mangeuses
d'hommes ont bien un fond de vérité : il existe des plantes qui sont capables
de consommer de la matière animale pour assurer leur croissance.
Dès 1860, Charles Darwin (et oui, encore lui !)
étudie les plantes du genre Dionaea, Drosera et Utricularia et publie ses résultats
dans l'ouvrage Insectivorous plants en 1875... Même si, à l'époque, ses
conclusions ne font pas l'unanimité car elles vont à l'encontre de certaines
croyances religieuses (voyons, les plantes ne mangent pas les animaux, tout le
monde sait ça, c'est contre nature !), cet ouvrage est l'un des premiers
consacré exclusivement à ces plantes si particulières.
Mais au
fait, c'est quoi une plante carnivore exactement ?
La définition d'une plante carnivore semble
évidente, me diras-tu cher lecteur/chère lectrice. C'est une plante qui mange
des animaux ! Ha mais oui bien sûûûûûûr. Où avais-je la tête ? Pas sur les
épaules en tout cas...
Oui, parce vous me la trouverez, la bouche de la
plante...
Alors, comment caractérise-t-on une plante
carnivore ?
Thomas J. Givnish propose la définition suivante : une plante est
dite carnivore si, et seulement si, elle possède un ensemble de caractères
et de processus physiologiques qui lui permette d’
attirer, de piéger et/ou
de digérer des proies, mais également de
récupérer les éléments nutritifs
de ces proies, le tout ayant un effet sur sa capacité photosynthétique
(Givnish
et al., 1984; Juniper
et al., 1989).
Quand on imagine une plante carnivore, on pense en premier lieu aux plantes
typiques présentes dans les genres
Nepenthes,
Drosera ou même
Dionae.
Il faut savoir que ces plantes, bien qu'elles possèdent des morphologies
différentes, fonctionnent de la même manière : elles attirent, piègent et
digèrent les insectes qui s'approchent un peu trop près...
La digestion des insectes est effectuée grâce à des
enzymes
protéolytiques (c'est à dire, qui lysent, fractionnent les protéines en plus
petits éléments assimilables par la plante à travers ses parois cellulaires).
C'est cette caractéristique - la digestion - qui engendre pas mal de
polémiques autour d'une définition claire et précise de la carnivorie végétale.
Ainsi, toutes les plantes considérées actuellement comme carnivores ne
répondent pas entièrement à cette définition. En effet, certains auteurs
introduisent la notion de "
précarnivorie" et de "
protocarnivorie".
Pour Juniper
et al. (1989), une plante qui attire,
qui capture et qui assimile les éléments nutritifs de sa proie, mais qui
ne sécrète pas d’enzymes digestives (et dont la digestion repose donc sur
une décomposition réalisée par des commensaux ou des bactéries) tombe sous
un statut de « précarnivorie ». Non seulement elle n’est pas carnivore, mais
l’appellation « précarnivore » sous entend une idée gradiste de l’évolution,
c'est-à-dire un concept selon lequel certains organismes actuels sont « plus
évolués » que d’autres organismes (actuels eux aussi) et que ces
organismes « plus évolués » descendent des organismes « moins
évolués ».
Pour Givnish
et al. (1989),
la
protocarnivorie se définit par la possession de caractères permettant
l’attraction, la capture ou la digestion d’une proie, mais dont ce n’est
pas la fonction primaire et dont l’allocation d’énergie n’est pas dévouée
à la carnivorie. Prenons l'exemple des plantes incluses dans le genre
Nicotiana (c'est le genre où se situe
N.
tabacum, plus connu sous le nom de... tabac) : certaines d'entre elles
sécrètent des mucilages (= une sorte de glu, de colle...)
pour empêcher que les insectes phytophages ne les attaquent et ne les
consomment. Elles tuent les insectes par le même procédé que les plantes du
genre
Drosera mais elles
ne
les consomment pas !
Je ne vais pas détailler les différents types de
pièges qui existent, tu pourras très facilement, chère lecteur, chère lectrice,
observer toutes les formes par toi même si tu te rends au magasin de jardinage
le plus proche de chez toi, section "plantes d'intérieur", rayon
"plantes tropicales", étagère "plantes carnivores", - 30% de réduction sur les pots marqués d'une
pastille bleue oups désolé je m'égare un peu
là où en étais-je...
Ah ? On me dit en régie que je dois quand
même détailler les différentes plantes carnivores qui existent et les
mécanismes qui leur permettent de consommer des insectes. Eh bien soit !
en avant la musique !
On distingue différents types de pièges
permettant aux plantes carnivores de récupérer les Insectes en guise de
casse-croûte… je vais vous en présenter quelques uns.
1) Les
pièges passifs ou semi-actifs
Il s’agit des pièges qui ne nécessitent pas de
mouvements de la part de la plante pour capturer l’insecte : ce dernier
va au devant de sa propre mort de son plein gré… si l’on peut dire !
1.1) Piège
à mucilage… ou piège « papier tue-mouche »
Les plantes qui possèdent ce type de piège
attrapent leurs proies de la même manière que tous les humains qui en ont assez
de voir tourner les mouches au plafond de leur cuisine : une simple bande
de papier collant suffit à immobiliser les insectes bruyants pour les humains…
mais les plantes, quant à elles, vont sécréter des enzymes digestives qui vont
dégrader les protéines des insectes collés aux feuilles. Ensuite, les éléments
issus de cette dégradation vont être absorbés par la plantes.
Ce type de piège se retrouve chez les genres Byblis,
Drosera, Drosophyllum, Pinguicula, Roridula et Triphyophyllum. En réalité, il ne s’agit pas d’un véritable
« papier tue-mouche » mais plutôt d’un tapis de petits poils
glandulaires – appelés les trichomes – qui sécrètent des mucilages – liquide gluant
– et des enzymes digestives (d’après Albert et al. 1992). Chez ces
espèces, l’insecte piégé est lentement digéré sur place.
Dans le cas des pièges semi-actifs des plantes du genre Drosera,
on observe que quelques instants après la capture de l’insecte, les trichomes
se replient et se collent à lui. L’insecte est alors définitivement piégé et
pour faciliter le contact de celui-ci avec les glandes productrices d’enzymes,
la feuille entière peut se replier sur la proie en quelques heures.
1.2) Pièges à urnes…
ou comment finir sa vie noyé !
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Urne de Nepenthes. Ce qui est important à retenir, c'est qu'il existe 3 grandes zones :
zone supérieure, constituée du péristome, des lèvres et du "chapeau", qui servent à l'attraction de l'insecte
zone médiane, correspondant à la zone glissante (où l'insecte va vraiment être pris au piège) et qui va l’empêcher de remonter et de sortir
zone inférieure, où l'insecte va être finalement digéré lentement et absorbé.
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Cette stratégie est celle de plusieurs genres tels que Cephalotus,
Darlingtonia, Heliamphora, Nephentes et Sarracenia.
Ces pièges ont tous en commun le fait d’être des feuilles dont la partie
supérieure se retrouve être l’intérieur de l’urne (Juniper et al.,
1989). Les pièges de ces différents genres sont constitués de 3 zones
principales correspondant chacune à une fonction bien précise.
Il existe d’autres pièges passifs chez d’autres genres,
qui ne sont ni des « papiers tue-mouche » ni des urnes, mais je n’en
parlerai pas ici. Sinon, cet article va finir par être trop long et personne ne
pourra le lire jusqu’au bout sans mourir d’ennui !
2) Les
pièges actifs
Attention ici, on retrouve LA plante carnivore
emblématique, à savoir… la Dionae.
Mais aussi un autre genre de plante mal connu…
2.1) Les
pièges à mâchoires… gare aux morsures !
Les
marges des lobes des feuilles de Dionaea sont parsemées de glandes qui
sécrètent des glucides – c'est-à-dire des sucres simples. De plus cette zone
absorbe les UV, la rendant attractive au regard des insectes. Quand une proie
s’approche et excite des poils sensibles sur le piège, un courant ionique
calcique se déclenche et a pour effet de changer l’acidité dans les cellules de
la nervure centrale. Ce changement provoque une fermeture du piège par
différence de pression hydrostatique. Ce mouvement est très rapide, de l’ordre
du 1/30ème de seconde (Barthlott et al.,
2008). Bon… peut être que là je vais clarifier les choses, c’est un peu abscond
quand on ne connaît pas grand-chose à la biologie cellulaire. En gros, imaginez
la chose : l’insecte se pose au centre de la feuille en mâchoire. A ce
moment là, elle titille les poils sensibles présents dans le piège… ce qui a
pour conséquence un changement de la quantité d’eau dans les cellules (et vous
savez très certainement, chère lectrice, cher lecteur, que les cellules
végétales contiennent un gros réservoir d’eau – entre autre – appelé
vacuole) : cela permet au piège de se refermer brutalement. Un peu comme
quand on appuie sur un ballon de baudruche fermé presque dégonflé : si on
appuie fort, la matière plastique va redevenir tendue par l’air à l’intérieur.
Eh bien, lorsqu’on parle de changement de pression hydrostatique, c’est un peu
comme si les cellules étaient un ballon de baudruche dégonflé qui redevient
gonflé instantanément…
Au
final, la proie continuant à se débattre à l’intérieur du piège provoque sa fermeture
complète et hermétique en quelques heures. Ensuite la plante sécrète un
ensemble d’enzymes (estérases, phosphatases, protéases) qui auront pour effet
de dégrader la proie. Quelques semaines plus tard, le piège se rouvre sur la
carapace vide de l’insecte et redevient fonctionnel (Juniper et al., 1989).
2.2) Les
pièges à outres… totalement siphonnés !
On ne trouve ce type de pièges que chez les Utricularia, qui sont des plantes aquatiques d’eau douce. Elles possèdent
des utricules (c'est-à-dire des outres) de taille variable, entre 0,2 et 1,2 cm de diamètre (Chase et
al., 2009). Cette structure est refermée par un clapet qui porte des poils
sensitifs. La pression à l’intérieur d’une outre au repos est plus faible par
rapport à celle du milieu extérieur (Adamec, 2011). Dès qu’un animal touche un
des poils sensitifs, le clapet s’ouvre brusquement (1/50ème de seconde, Barthlott et al., 2008) et il est aspiré
dans l’outre avant que le clapet ne se referme. Des enzymes sont alors
sécrétées à l’intérieur de l’outre afin de digérer la proie qui s’y trouve ; la
plante peut ensuite récupérer les produits de la digestion (Chase et al.,
2009).
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Voici une petite outre d'Utricularia
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Pour plus d'informations sur les différents pièges existants chez les plantes carnivores, cliquer ici .
Les
plantes carnivores parmi les autres plantes à fleurs : pas si simple de s'y
retrouver...
Bref. Passons à présent à la question
qui m’intéresse plus personnellement et qui s'éloigne bien évidement
de la sempiternelle ritournelle "la plante carnivore de ma petite sœur
perd ses feuilles, faut-il que je l'arrose plus ?" ou encore "c'est
quoi comme espèce ma plante ? c'est une rare ?" ; la question que
vais développer ci-après est donc la suivante : où se situent les
plantes carnivores dans l'arbre des plantes à fleurs ?
Attention, ici, lorsque je parle "d'arbre
des plantes à fleurs", je fais bien entendu référence à la
classification
phylogénétique des plantes à fleurs - appelées aussi Angiospermes - dont j'ai
déjà parlé dans la dernière partie d'un article précédent
ici .
Pour celles et ceux qui n'auraient pas lu cet article ou qui auraient tout
simplement la flemme, je dirais seulement que "l'arbre des plantes à
fleurs" est la manière actuelle de classer les Angiospermes,
selon leurs
relations de parenté.
Or donc, nous voici face à un
problème concret : en bon scientifique que nous sommes - et
particulièrement en tant que scientifique bien au fait des notions reliées à
l'évolution en général - nous voulons savoir si le syndrome carnivore (autre
nom de la carnivorie) est apparu une seule fois dans l'arbre des
Angiospermes... c'est à dire si toutes les plantes carnivores actuelles sont
directement reliées entre elles, phylogénétiquement parlant.
Pour Darwin, en 1875, toutes les plantes
carnivores connues se répartissent dans trois grands groupes, disséminés parmi
les autres groupes d'Angiospermes : les Droseraceae, les Lentibulariaceae, les
Nepenthaceae. Par conséquent, Darwin considère que la carnivorie associée à ces
groupes est également apparue trois fois de manière indépendante. Je parlerai
plus en détail de cette notion d'apparition indépendante plus loin dans cet
article.
Par contre, Léon Croizat, en 1960, considère que
la carnivorie chez les plantes correspond à une
divergence « à la
base » du groupe des Angiospermes ; il pense que la carnivorie est aussi
ancienne (si ce n’est plus) que le groupe des Angiospermes lui-même. En
clair, cela signifie que pour Croizat, les plantes carnivores sont
apparues
antérieurement à toutes les autres plantes à fleur au cours des temps
géologiques. Dans un article précédent, Nicobola a déjà parlé des travaux de
Croizat
ici .
Or, d'après les dernières études sur les plantes
carnivores, il semble que ce soit la solution de Darwin qui soit la bonne...
Voyez plutôt :
 |
| Phylogénie des Angiospermes avec mise en évidence des différentes lignées indépendantes de plantes carnivores (d'après Ellison & Gotelli, 2009).
|
Bon, d'accord... on ne voit pas très bien, c'est
écrit très petit. Mais ce qui est important à voir ici, ce ne sont pas forcément
les noms des plantes... mais les couleurs. Ainsi, en vert, on retrouve les
groupes qui contiennent un ensemble de plantes strictement carnivores. En
jaune, ce sont les groupes où seules quelques espèces de plantes sont
carnivores, et enfin en bleu, il s'agit d'un groupe où la carnivorie d'une
espèce est encore discutée.
Comme tu peux l'observer sur la figure
précédente, cher lecteur, chère lectrice, toutes les plantes carnivores ne sont
pas regroupées au sein de l'arbre des plantes à fleurs : elles sont disséminées
parmi les autres groupes de plantes non carnivores.
Mais alors, comment cela est il possible d'avoir
la même chose... différemment en plusieurs fois dans l'arbre du
vivant... et au final, s'agit-il bien de choses identiques ou de choses qui semblent
seulement identiques mais qui ne le sont pas ? C'est à dire, dans notre cas,
est ce que les différentes plantes carnivores ont toutes les mêmes
caractéristiques morphologiques, même si elles ne sont pas directement liées
phylogénétiquement, ou bien est ce que ce sont des caractères morphologiques
qui se ressemblent fortement mais qui ne font que "s'imiter" les uns
les autres ?
Toutes ces questions - un peu tarabiscotées,
certes - peuvent trouver une réponse simple et claire : la carnivorie est un phénomène
de convergence chez les plantes à fleurs.
La convergence est, d'après Darlu et Tassy
(1993), "l'apparition indépendante chez deux espèces (ou plus) d'un même
caractère." Dans notre cas, il s'agit de la carnivorie végétale... Ce
mécanisme de nutrition des plantes grâce à l'utilisation de matière organique
azotée provenant des insectes est semblable chez différents groupes de plantes
non apparenté directement... ce qui est bien la définition de la
convergence.
Le mécanisme de convergence est fréquemment retrouvé
au cours de l'évolution : il peut être le résultat de l'adaptation
morphologique de deux espèces éloignées phylogénétiquement au même milieu de
vie. C'est ce qui se passe chez les plantes carnivores - la carnivorie permet
la survie dans des milieux très pauvres en matières azotées nécessaires à la
croissance des plantes - mais je pourrais prendre un tout autre exemple...
disons, celui du Thon et du Dauphin : ils vivent dans un même milieu (le milieu
marin) et subissent donc des contraintes physiques identiques ; chez ces
deux espèces, on trouve un corps effilé, profilé pour la vitesse et offrant peu
de résistance à l'eau. Attention, il ne faut pas tomber dans le piège du
finalisme quand on raisonne de cette manière : ce n'est pas parce que le Thon
ou le Dauphin "veulent" aller plus vite que leur forme change, non,
bien au contraire... mais ce sont les individus possédant les formes les plus
effilées qui ont pu engendrer une descendance plus importante, ce qui
a entraîné la sélection en faveur des individus les plus aptes à se
mouvoir en milieu aquatique... et puisque ce milieu offre les mêmes contraintes
physiques pour des groupes d'organismes différents, il est logique de penser
qu'une forme générale - effilée et hydrodynamique - sera retenue au cours de
l'évolution. D'où l'observation actuelle de convergences.
Si j'ai parlé ici des plantes carnivores, c'est
donc pour démontrer une chose : il ne faut pas se fier aux apparences lorsqu'on
étudie les sciences de l'évolution, car les éléments que l'on observe à priori
n'ont pas forcément de relation phylogénétique proche entre eux !
Voilà, j'espère que tu auras compris et apprécié
cet article, chère lectrice, chère lecteur... et que tu n'hésiteras pas à poser
des questions si question il y a !!!
Je tiens à remercier tout particulièrement
Simon Verlynde, qui m'a aidé dans la rédaction de cet article. Merci Simon !
Bibliographie
Adamec
L., 2011, Functional characteristics of
traps of aquatic carnivorous Utricularia species. Aquatic Botany.
Vol. 95, n°3, p. 226–233.
Albert V.A., Williams S.E., Chase M.W., 1992, Carnivorous Plants : Phylogeny and
Structural Evolution. Science, New Series, Vol. 257, n°5076, p.
1491-1495.
Barthlott W., Porembski S., Seine
R., Theisen I., 2008, Plantes carnivores
– biologie et culture. Editions Belin, Paris
Chase M.W., Christenhusz M.J.M.,
Sanders D., Fay M.F., 2009, Murderous
plants: Victorian Gothic, Darwin and modern insights into vegetable
carnivory . Botanical Journal of the Linnean Society. Vol. 161, n°4,
p. 329–356.
Croizat L. 1960. Principia botanica, or beginnings of botany
(with sketches by the author). Caracas, Venezuela.
Darlu P. & Tassy P.,
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Darwin C., 1875, Insectivorous Plants. John Murray,
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Ellison A.M. and Gotelli N.J.,
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of carnivorous plants – Darwin’s ‘most wonderful plants in the world’.
Journal of Experimental Botany. Vol. 60, n°1, p 19–42.
Givnish T.J., Burkhardt E.L.,
Happel R.E., Weintraub J.D., 1984, Carnivory
in the Bromeliad Brocchinia reducta, with a Cost/Benefit Model for the
General Restriction of Carnivorous Plants to Sunny, Moist, Nutrient-Poor
Habitats. The American Naturalist. Vol. 124, n°4, p 479-497
Juniper B.E., Robins R.J, Joel D.M., 1989, The
carnivorous plants. Academic Press, London.
