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La reproduction des plantes à fleur

Se reproduire, c’est se multiplier. Et là, les plantes sont étonnantes. Un individu peut se cloner de manière parfaite grâce à la reproduction végétative. Il peut aussi faire appel à lui-même ou à un partenaire différent pour une reproduction sexuée.

  • Pivoine
Pivoine [Photo P. Lafaite | © MNHN]
Le sexe chez les plantes à fleur

La floraison annonce la période de la reproduction sexuée. Elle se poursuivra par la formation des fruits contenant les graines. Cette particularité est à l’origine du nom scientifique des plantes à fleurs, les Angiospermes ou « graine dans un réceptacle ». Ceci les oppose aux Gymnospermes, ou « graine nue », qui comprennent notamment les Conifères. Les angiospermes sont une belle réussite de l’évolution, car ils représentent actuellement 70% du règne végétal. 

En regardant les fleurs, on est souvent fasciné par la diversité des formes et des couleurs des pétales. Mais chaque fleur renferme aussi les organes reproducteurs de la plante. Les étamines fabriquent les grains de pollen et constituent la partie mâle ou androcée. Les carpelles forment la partie femelle ou gynécée. Ces derniers sont formés d’un stigmate, où ira se fixer le grain de pollen, et d’un ovaire qui renferme l’ovule. La partie qui relie le stigmate à l’ovaire s’appelle le style. Ces pièces florales étaient à l’origine des feuilles qui se sont spécialisées au cours de l’évolution. Parfois, certaines d’entre-elles, deviennent des nectaires. Ce sont des glandes qui sécrètent le nectar, très recherché par les pollinisateurs.

La pollinisation

 

Les trois-quarts des angiospermes sont hermaphrodites. La fleur est bisexuée et possède à la fois la partie mâle et la partie femelle. Chacun peut observer cela en regardant les fleurs de bouton d’or ou de rose par exemple. Lorsque les fleurs sont unisexuées, le transport du pollen d’une fleur à une autre est obligatoire. Les plantes qui portent à la fois les fleurs mâles et les fleurs femelles, sont dites monoïques. C’est le cas du noisetier dont les chatons mâles producteurs de pollen sont visibles à la fin de l’hiver. Enfin, chez certaines espèces, un individu porte uniquement des fleurs mâles ou des fleurs femelles. Ce sont les plantes dioïques. Les saules, le houx, le figuier ou le kiwi rentrent dans cette catégorie.

L’univers des possibles pour la fécondation

Avant de parler des gamètes mâle et femelle chez les plantes, parlons des individus. La capacité des plantes à se cloner grâce à la reproduction végétative, trouble notre perception. Par exemple, des plans de fraisiers sauvages proches les uns des autres sont probablement issus du même individu par un marcottage naturel (multiplication d’une plante par l’enracinement de ses tiges aériennes). En fait, chez les plantes, un individu peut être constitué de plusieurs individus génétiquement identiques.

Comme chez les animaux, la fécondation demande l’union entre un gamète mâle et un ovule. Mais cela demande aussi au préalable, une compatibilité entre le grain de pollen et le stigmate. Si les partenaires sont génétiquement différents, la compatibilité est toujours de mise et la fécondation peut avoir lieu. On parle alors de fécondation croisée ou d’allogamie. Chez la moitié des angiospermes, c’est la seule règle pour assurer la reproduction sexuée. Parmi les plantes hermaphrodites, on peut citer le chêne ou le chou. C’est bien sûr le cas chez les plantes dioïques.

La fécondation à partir de son propre pollen est possible pour les autres espèces. On parle alors d’autofécondation ou d’autogamie. Mais, il existe toujours un pourcentage d’allogamie plus ou moins important. Certaines espèces comme l’Épine-vinette ou l’Ophrys abeille sont presque des autogames strictes. D’autres, comme l’Asperge officinal ou le Frêne élevé ont moins de 10% d’autogamie. Ce type de fécondation donnerait une « assurance de reproduction » à certaines espèces. C’est le cas de la Violette odorante qui produit en été des fleurs strictement autofécondes.

La fécondation croisée a été avantagée au cours de l’évolution car l’autofécondation favorise l’expression de caractères préjudiciables à la survie des individus. Divers mécanismes ont été adoptés pour empêcher ou limiter l’autogamie. Par exemple, chez le tournesol les étamines sont matures avant les stigmates. Les grains de pollen ne peuvent se fixer que sur les stigmates d’une autre fleur. On appelle cela la protandrie. Le contraire, la protogynie, existe aussi dans la nature. Chez le plantain, les étamines ne sont pas encore développées quant les stigmates sont réceptifs. La primevère adopte l’hétérostylie en ayant des fleurs avec des styles courts et des fleurs avec des styles longs, ce qui éloigne les stigmates des étamines. Mais le mécanisme le plus efficace est l’incompatibilité génétique. Le stigmate inhibe la formation du tube pollinique si le grain de pollen est génétiquement trop proche, empêchant ainsi la fécondation.

La pollinisation

Comment faire pour transporter le pollen quand on ne peut pas se déplacer ? Les plantes à fleurs ont développé différentes stratégies. Les espèces anémogames sont celles dont le pollen est transporté par le vent. Pour quelques espèces aquatiques, le pollen est véhiculé par l’eau. Mais la majorité des espèces ont adopté des animaux comme pollinisateurs et particulièrement des insectes.

La pollinisation par le vent est assez aléatoire. La probabilité de rencontre entre un grain de pollen et un stigmate est très faible. C’est pour cette raison que les plantes anémogames produisent une grande quantité de pollen. Les fleurs présentent des stigmates bien exposés au vent. En France, 20% des espèces d’angiospermes sont concernées. Ce sont surtout des poacées (jadis appelées graminées) comme le blé ou la flouve odorante. Mais il y a aussi de nombreux arbres ou arbustes comme le noisetier, le frêne ou le peuplier. Les grandes quantités de pollen libérées par les plantes anémogames sont responsables du « rhume des foins ».

L’intervention d’animaux pour le transport du pollen permet d’augmenter grandement l’efficacité du transport du pollen. Pour mener à bien cette stratégie, les plantes attirent les animaux pollinisateurs en produisant du nectar. En le consommant, les pollinisateurs entrent involontairement en contact avec les organes de reproduction de la fleur. Ils se chargent ainsi de pollen et en butinant de fleur en fleur, le transportent et le déposent de manière ciblée.

Les insectes sont sans conteste les plus importants transporteurs de pollen dans le monde. On parle de pollinisation et de plante entomogame. Il existe aussi des oiseaux pollinisateurs. Les plus connues sont les colibris en Amérique du Nord et du Sud. Certains mammifères transportent aussi le pollen. Il s’agit surtout des chauves-souris dans les pays tropicaux. En Afrique par exemple, le baobab est pollinisé par la roussette des palmiers. Des petits marsupiaux participent à la pollinisation de certaines espèces en Australie.

En France, 80% des angiospermes sont entièrement ou partiellement entomogames. Cela concerne donc une très grande partie de la biodiversité végétale. De nombreuses espèces cultivées par l’homme sont totalement dépendantes de la pollinisation par les insectes. Il y a des plantes fruitières comme le pommier, des plantes potagères comme le melon ou encore des semences comme le tournesol. De plus, la densité de l’activité des insectes pollinisateurs influence fortement le rendement des cultures.

Tous les insectes pollinisateurs sont des insectes floricoles qui recherchent nectar et pollen pour leur alimentation. Certaines espèces sont très efficaces dans le transport d’autres beaucoup moins. On les rencontre parmi les quatre plus importants groupes d’insectes : les Hyménoptères, les Lépidoptères, les Diptères et les Coléoptères.

À savoir

La reproduction d’une plante à fleurs se décompose en plusieurs étapes. Trois phases sont décisives :

  1. Le grain de pollen est transporté d’une étamine au stigmate d’un carpelle, c’est la pollinisation.
  2. Si le grain de pollen est compatible avec le stigmate, il fabrique un tube pollinique qui transporte, à travers le style, les gamètes mâles vers l’ovaire.
  3. La fécondation a lieu et donne un embryon qui donnera la future graine.