Sessiles, Mais Pas Impuissants

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Sessiles, Mais Pas Impuissants

Les plantes sont omniprésentes. Ils peuvent être trouvés n’importe où dans n’importe quel pays et n’importe quel morceau de terre, peu importe à quel point ses conditions sont extrêmes. Sans eux, cependant, notre planète telle que nous la connaissons n’existerait pas. Un exemple simple qui renforce l’importance de ces créatures chlorophilliennes est le fait qu’un nombre impressionnant d’espèces animales les consomment. Certains sont familiers, comme les grands mammifères brouteurs comme les cerfs ou les bovins, tandis que d’autres, de taille beaucoup plus étroite, sont les centaines de milliers d’espèces d’insectes et d’arthropodes apparentés.

Et si une plante à fleurs ne parvient pas à maintenir un cerveau, cela ne signifie pas qu’elle ne peut pas se défendre et assurer la survie de son espèce face à cette phytophagie agressive. Cet article porte sur les mécanismes de défense qui ont évolué au cours de centaines de milliers d’années pour assurer la continuité de la flore et contrer l’assaut constant des animaux.

Divers mécanismes de défense

Les animaux utilisent de nombreux moyens pour éviter leurs prédateurs. Les réponses comportementales, comme la fuite, sont très importantes. En revanche, les plantes sont «sessiles», ce qui signifie qu’elles ne peuvent pas bouger. Les racines les ancrent au sol, de sorte que les plantes ne peuvent pas s’enfuir. Par conséquent, ils ont développé des défenses physiques et chimiques pour se protéger contre les herbivores, qui sont des animaux qui vivent en mangeant des tissus végétaux.

Les défenses physiques sont la première et la plus rudimentaire ligne de protection pour de nombreuses plantes. Ces défenses rendent difficile leur consommation par les herbivores. Des exemples de défenses physiques sont les épines sur les roses et les pointes sur les arbres comme l’aubépine qui blessent les herbivores et les empêchent de manger les tiges ou les feuilles des plantes.

Une autre forme de défense est observée avec les graminées, comme le maïs (maïs), le riz et le blé qui absorbent l’élément silicium du sol. Les particules de silicium dur rendent les feuilles d’herbe abrasives, usant les dents des grands mammifères brouteurs et les mandibules des sauterelles.

Un autre armement utilisé par les plantes contre les insectes peut être détecté dans les feuilles de certaines plantes qui sont floues au toucher. Ceci est le résultat de petites structures appelées trichomes. Une « forêt » dense de ceux-ci rend plus difficile pour les insectes ou les acariens d’atteindre les cellules de la feuille de la plante.

Les plantes utilisent également un arsenal diversifié de produits chimiques qui éloignent les herbivores. Beaucoup de ces composés sont toxiques, répulsifs ou même mortels pour les herbivores au pâturage. Dans d’autres cas, l’impact de ces défenses est indirect. Par exemple, certaines plantes produisent du nectar qui attire les fourmis. Les fourmis se nourrissent du nectar nutritif produit par la plante. En retour, les fourmis défendent la plante des insectes herbivores qui mangent les feuilles de la plante.

Défenses végétales. De gauche à droite : les épines d’une rose, les fourmis qui tuent les herbivores se nourrissant du nectar des plantes, les feuilles de thé qui contiennent de la caféine (toxique pour les insectes) et le bord dentelé de silice microscopique d’une feuille d’herbe.

Défenses végétales constitutives vs induites

La défense a un prix. Les plantes ont besoin d’énergie pour créer des défenses physiques et chimiques, et souvent, elles détournent de l’énergie qui pourrait être utilisée pour la croissance pour déployer leurs résistances. Cela explique pourquoi de nombreuses plantes n’activent leurs défenses que lorsque des herbivores s’en nourrissent.

Dans certaines régions, comme les forêts tropicales, un grand nombre d’herbivores sont présents toute l’année car ils grignotent des plantes et des arbustes. Toute population végétale serait éradiquée à ce rythme si aucune mesure n’est prise. Par conséquent, les composés toxiques sont toujours présents à des niveaux élevés dans certaines espèces de plantes tropicales. Les défenses végétales qui sont toujours « activées » sont appelées défenses « constitutives ».

En revanche, les hivers glaciaux maintiennent les populations d’herbivores dans les régions tempérées alors qu’elles se développent pendant le reste de l’année. Alors que les plantes utilisent encore des défenses constitutives dans ces climats, lorsqu’elles sont attaquées par un herbivore, elles peuvent également augmenter le niveau de leurs défenses. Ces défenses « induites » économisent les ressources de la plante jusqu’à ce qu’elles soient indispensables. Par exemple, les feuilles nouvellement émergées produisent parfois plus de trichomes. De nombreuses plantes augmentent également la production de certains composés lorsqu’elles sont consommées.

Le maïs possède une défense « induite » qui attire les ennemis naturels de l’herbivore. Lorsque les herbivores commencent à manger du maïs, cela déclenche la production de composés en suspension dans l’air. Ces composés attirent les guêpes qui attaquent les insectes herbivores. Lorsque ces insectes prédateurs atteignent la plante, ils trouvent une victime qui les attend.

Pour les plantes des régions tropicales, comme cette forêt en Indonésie, les toxines peuvent constituer jusqu’à 50 % du tissu foliaire.

Perception des herbivores

Les plantes reconnaissent les herbivores attaquants en quelques minutes à quelques heures. En réponse, ils peuvent activer et désactiver des gènes, générant des enzymes et d’autres protéines pour contrer l’attaque. Les herbivores endommagent physiquement les plantes lorsqu’ils mangent leurs tissus ou boivent leurs liquides. Être blessé active les produits chimiques dans la plante aux sites d’alimentation, et la salive de l’herbivore peut parfois déclencher des réponses chimiques chez les plantes. En réponse à ces signaux, les plantes produisent des composés comme le peroxyde d’hydrogène qui dissuade les insectes.

Un autre composé produit pendant le mode de défense est l’acide jasmonique (JA). Ce produit chimique sert de « régulateur principal » des défenses végétales induites. Dans les 24 heures suivant une attaque d’herbivore, plusieurs milliers de gènes peuvent être activés via le système JA. Ces gènes codent pour des protéines ayant divers impacts sur les herbivores. Certains endommagent leur système digestif et d’autres perturbent les fonctions cellulaires essentielles à la croissance, à la survie ou à la reproduction des herbivores.

Lorsqu’il est activé par une blessure, l’acide jasmonique (JA) interagit avec les protéines de l’ADN dans le noyau de la cellule végétale. Ces protéines inhibent les gènes jusqu’à ce qu’elles soient nécessaires. Lorsque JA se lie aux protéines, les gènes sont libérés de l’inhibition. Un large éventail de gènes commence à produire des protéines et des enzymes nécessaires à la défense des plantes.

L’acide jasmonique (JA) est une hormone végétale. Presque toutes les plantes en ont. JA est responsable du contrôle de nombreuses réponses des plantes, pas seulement de la défense. Par exemple, JA dirige la formation de tubercules dans les plants de pomme de terre. Il orchestre également la façon dont les vrilles s’enroulent sur les vignes.

Maryse Bou Zeid

mbouzeid@debbaneagri.com

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