Chez les végétaux, la couleur et la forme des fleurs, ainsi que des signaux odorants, attirent différents animaux afin qu'ils assurent le transfert de pollen vers d'autres plants. Des composants amers et toxiques permettent, en revanche, de chasser les "voleurs de nectar". A l'aide d'études en plein champ sur des plants de tabac génétiquement modifiés [1], des chercheurs de l'Institut Max Planck d'écologie chimique (ICE) d'Iéna ont montré que ces substances rebutantes, parmi lesquelles la nicotine, jouent un rôle déterminant dans la fécondation et donc la production de graines. Un équilibre entre substances attirantes et repoussantes dans le nectar permet aux végétaux d'optimiser leur reproduction.
Afin de mieux comprendre la "biochimie des fleurs" et ses interactions écologiques avec les pollinisateurs, les chercheurs ont mis au point quatre lignées génétiquement modifiées de tabac sauvage (Nicotiana attenuata). En plus des plantes témoins, qui comportaient seulement une copie aveugle de l'ADN transgène, les chercheurs ont cultivé, via interférence ARN, des plantes ne pouvant pas synthétiser de nicotine, ou bien pas de benzylacétone (substance odorante connue des fèves de cacao et semblable à celles présentes dans le jasmin et la fraise). La dernière lignée ne pouvait produire ni nicotine, ni benzylacétone.
Après des essais de contrôle, les chercheurs ont pu montrer que le volume de nectar présent dans les fleurs des lignées ne synthétisant pas de nicotine était diminué de moitié par rapport aux plants témoins et aux plantes ne pouvant pas former de benzylacétone. "Cela signifie que les animaux fréquentant les fleurs doivent fondamentalement être attirés par le parfum et boivent apparemment d'autant plus de nectar que celui-ci n'est plus rendu amer par la nicotine", précise Danny Kessler. Des observations par vidéo-caméra ont pu confirmer cette idée : en présence de nicotine en concentration naturelle, les insectes et colibris passent moins de temps sur chaque fleur.
Afin de préciser l'effet de ce phénomène sur la réussite de la reproduction chez le tabac, l'équipe a mené deux expériences complémentaires. La première a concerné les aspects femelles de la reproduction, c'est-à-dire le taux de production de graines qui permet d'évaluer la réussite de la fécondation du pollen déposé par les pollinisateurs sur d'autres plantes. Pour cela, les chercheurs de l'ICE ont castré les fleurs de plantes des 4 lignées, afin d'empêcher l'auto-pollinisation et de pouvoir étudier les fécondations seulement permises par les pollinisateurs. Résultat : seules les plantes témoins ont été normalement pollinisées par le pollen des plantes sauvages les environnant. Les lignées transgéniques ne synthétisant pas de benzylacétone et de nicotine produisaient, en revanche, moins de la moitié de la quantité usuelle de graines.
La seconde étude portant sur les aspects mâles de la reproduction, ce sont cette fois-ci les plants sauvages qui ont été castrés, puis l'origine du pollen les ayant fécondés qui a été déterminée à l'aide de sondes ADN. Ce "test de paternité" a permis de constater laquelle des 4 lignées transgèniques a le mieux réussi à faire parvenir son pollen sur les autres plantes, via des insectes ou des colibris. Là encore, les résultats montrent que les plantes témoins, qui produisent la quantité naturelle de nicotine et de benzylacétone, sont celles dont le pollen est le mieux dispersé sur les autres plantes. Les plus grandes perdantes (avec presque 5 fois moins de graines) étaient les plantes ne produisant aucune des deux substances.
En outre, les chercheurs ont pu constater que la présence de nicotine dans le nectar chasse les insectes dévorant les fleurs, qui risquent ainsi de compromettre la reproduction. En effet, avec leurs substances odorantes attirantes, les plantes courent toujours le risque d'attirer non seulement les pollinisateurs, mais aussi les ravageurs, dont il convient de se débarrasser. La nicotine, neurotoxique, est également un agent précieux dans cette lutte.
[1] Les études sur les plants (en fleur) de tabac génétiquement modifiés ont été menées à la station expérimentale de l'Institut (Brigham Young University's Lytle Ranch Preserve), Utah, USA avec autorisation et sous surveillance de l'autorité locale compétente (USDA-APHIS).
- Prof. Ian T. Baldwin - Max-Planck-Institut für chemische Okologie, Jena - tél : +49 175 180 4226 ou +49 3641 57 1100 - email : baldwin@ice.mpg.de - Publication originale : Danny Kessler, Klaus Gase, Ian T. Baldwin - Field experiments with transformed plants reveal the sense of floral scents - SCIENCE - 29/08/2008 -Publication complémentaire : Kessler D; Baldwin IT - Making sense of nectar scents : the effects of nectar secondary metabolites on floral visitors of Nicotiana attenuata - The Plant Journal 49, 840-854 - 2007
- Communiqué de presse de l'Institut d'écologie chimique d'Iéna - 27/08/2008 - "Die Balance der Düfte", Die Welt - 29/08/2008 - "Schnelle Liebe - Wie Blumen Insekten manipulieren", Süddeutsche Zeitung - 29/08/2008
