Expérimentations scientifiques sur le genre Sarracenia

Bonjour à toutes et à tous,

 

Il y a environ deux semaines, un chercheur est venu tout spécialement de Tours pendant plusieurs jours afin de faire des expériences scientifiques sur les Sarracenia de la collection PhagoPhytos à Chambéry en Savoie.

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Image 1 – S. Pincebourde (CNRS) à droite et moi-même à gauche

 

Ce genre de plantes carnivores est particulièrement sous étudié alors que les feuilles sont profondément modifiées afin d’attirer, de capturer et de digérer des insectes. Nous nous sommes alors posés les questions suivantes :

  • Quelles sont les conditions abiotiques (températures principalement) des différentes parties du piège à savoir : zone de digestion, zone cireuse, opercule et extérieur du piège ? Les températures internes sont-elles différentes de celles à l’extérieur ? Cela peut-il jouer un rôle dans l’attraction ou la digestion des proies ?
  • Comment ces feuilles photosynthétisent-elles ? Certaines parties sont-elles exclusivement réservées à la photosynthèse et d’autres au piégeage ?
  • Les conditions abiotiques et la génétique des plantes permettent-elles d’expliquer l’efficacité de la digestion ? Les pièges doivent-ils être stimulés pour produire des enzymes digestives ou le font-ils en continu ?
  • Comment varie le spectre d’absorption des pièges en fonction de leur coloration ?

 

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Image 2 – Pour chacune des expériences, nous avons choisi un large panel de forme et de coloration allant de vert pomme à rouge pourpre en passant par le blanc.

Des mesures de températures

Nous avons tout d’abord mesuré la température au niveau du liquide digestif en continu sur environ 40 pièges divers et variés. Les plantes étaient toutes situées dans la même partie de la serre afin de ne pas biaiser les résultats. De plus, 3 fois par jour, nous mesurions la température au niveau de la zone cireuse et nous prenions des images thermiques de l’extérieur du piège et de l’opercule. Enfin, des sondes disposées dans la serre ainsi qu’à l’extérieur de celle-ci ont pris la température environnante de manière continue.

Nous avons récolté un nombre très importants de données qu’il faudra traiter et analyser pour dire s’il y a réellement une différence entre la température extérieure et intérieure des pièges. Néanmoins, les premiers résultats semblent montrer qu’il fait en moyenne plus chaud à l’intérieur des pièges qu’à l’extérieur, la partie la plus chaude étant le fond du piège au niveau de la zone de digestion. De plus, les plantes rouges semblaient plus chaudes que celles qui étaient vertes.

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Images 3 et 4 – les sondes de températures utilisées

Si ces résultats sont avérés, nous pouvons nous demander quelle est la température optimale pour la digestion des proies, et s’il y a une raison particulièrement pour que l’intérieur des pièges soit plus chaud que l’extérieur. Cela pourrait permettre de mieux attirer les insectes en dégageant de la chaleur ou en émettant les molécules volatiles odorantes plus efficacement.

 

Une photosynthèse particulière ?

Chez les Sarracenia, le limbe de la feuille (organe normalement plat et photosynthétique) est l’opercule et le tube est en fait le pétiole (partie normalement rigide liant le limbe à la tige). Nous avons donc étudié l’activité photosynthétique des opercules de différentes espèces aux colories variées. Sans grande surprise, nous avons remarqué que les opercules verts (pure ou veiné) photosynthétisent plus que ceux de couleur rouge, eux-même photosynthétisant plus que les opercules blancs (S. leucophylla) qui sont proches de 0.

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Image 5 – Une grosse machine mesurant l’activité photosynthétique des plantes.

Néanmoins, nous avons poursuivi l’étude aux tubes mais aussi aux phyllodes et aux ailes, cette partie feuillue du tube. Surprise, alors que les tubes ne semblent pas photosynthétiser beaucoup (tout comme les opercules dont la valeur étaient globalement basse), les ailes et les phyllodes avaient une activité photosynthétique jusqu’à 2 fois plus importantes.

Ces résultats restent à confirmer mais cela expliquerait les différents développements des pièges : chez certaines espèces, ils sont d’abord ailés puis bien formés (S. leucophylla, alata), chez d’autres, c’est l’inverse (S. flava, oreophila). Cela pourrait provenir de la priorité accordée par la plante à la photosynthèse (pièges ailés qui capturent peu de proies mais font de la photosynthèse) ou à la carnivorie (pièges bien formés mais peu photosynthétiques). Cela pourrait même être lié à la qualité du sol : s’il est « riche » en nutriments, la plante va plutôt faire de la photosynthèse, mais s’il est pauvre, la plante va favoriser la carnivorie. Tant de nouvelles questions en perspective !

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Images 6, 7 et 8 – Mesure de la photosynthèse

Quid de la digestion et de l’absoption UV ?

Pour mesurer la digestion des plantes, nous les avons nourries avec des larves de drosophile. Nous avons récupéré ces larves après deux jours et je récupérerai le reste après deux semaines et deux mois pour voir la vitesse et l’efficacité de digestion en fonction de la taille des pièges, de leur forme, leur couleur et de l’espèce.

J’avais bouché certains des pièges avant l’expérience afin de les laisser vierges jusqu’à l’ajout de proies. L’idée est de savoir s’ils ont besoin d’être stimulé pour produire des enzymes digestives. Dans ce cas, les pièges qui n’étaient pas bouchés (avec donc potentiellement quelques proies à l’intérieur) devraient digérer plus rapidement les larves car les enzymes sont déjà présentes dans le tube.

Concernant l’absorption lumineux, nous avons remarqué une nette différence, prévisible, entre les plantes vertes et rouges. Néanmoins, certaines plantes particulièrement pourpres semblaient absorber beaucoup dans l’Ultra Violet (UV) qui est une longueur d’onde connue pour être vue par… les insectes ! Les plantes aux pièges rouges foncés ont donc une activité photosynthétique moindre que celles aux pièges verts, mais pourraient capturer plus d’insectes en rayonnant dans l’UV.

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Image 9 – Ce tube est si foncé que les veines apparaissent presque bleu… Et pour cause, cette plante rayonne dans l’ultra violet (Sarracenia flava var rubricorpora).

 

Beaucoup de données et beaucoup de questions sans réponse, pour l’instant. L’analyse de toutes les données va prendre du temps et nous espérons à terme pouvoir mettre en lumière certains procédés physiologiques des plantes carnivores, les sacrifices et coûts qu’engendre la carnivorie dans le règne végétal.

 

Affaire à suivre donc…

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