La pollinisation et la fécondation croisée sont des processus fondamentaux pour la reproduction sexuée des plantes à fleurs, assurant la diversité génétique et la survie des espèces. Cet article explore en détail la définition de ces concepts, les mécanismes impliqués, et leur importance écologique et agricole.
Introduction à la Pollinisation et à la Fécondation Croisée
La pollinisation est le transfert d'un grain de pollen d'une étamine (organe mâle) vers un pistil (organe femelle) d'une autre fleur de la même espèce. Ce processus est le préalable indispensable à la fécondation croisée, qui est un mode de reproduction sexuée chez les plantes à fleurs. La fécondation croisée, également appelée allogamie, se distingue de l'autofécondation par le fait qu'elle implique le transfert de pollen entre deux plantes ayant une constitution génétique différente.
Définition de la Fécondation Croisée (Allogamie)
La fécondation croisée, ou allogamie, est un type de fécondation qui se produit lorsque le pollen d'une fleur est transféré vers le pistil d'une autre fleur appartenant à une plante génétiquement différente. Ce processus favorise le brassage génétique au sein d'une espèce, contribuant ainsi à la diversité et à l'adaptation des populations végétales.
L'hybridation est un cas particulier de fécondation croisée, où l'ovule d'une plante est fécondé par le pollen d'une autre plante de la même espèce.
Mécanismes Favorisant la Fécondation Croisée
Plusieurs mécanismes ont évolué chez les plantes pour favoriser la fécondation croisée et éviter l'autofécondation. Ces mécanismes peuvent être classés en différentes catégories :
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1. Plantes Allogames et Espèces Dioïques/Monoïques
Les plantes allogames privilégient naturellement la fécondation croisée. Parmi celles-ci, on trouve les espèces dioïques, où les pieds mâles et femelles sont séparés (comme l'asperge). La dissémination du pollen est alors assurée par le vent (anémophilie) ou par les insectes (entomophilie).
Chez les espèces monoïques, comme le maïs, les fleurs mâles et femelles sont séparées mais présentes sur le même pied. La fécondation croisée est favorisée par la maturation asynchrone des organes mâles et femelles.
2. Barrières Physiologiques et Physiques à l'Autofécondation
Certaines espèces, même avec des fleurs bisexuées, présentent des barrières physiologiques ou physiques qui empêchent l'autofécondation, imposant ainsi la fécondation croisée. Des exemples incluent la luzerne, les orchidées et les primevères.
3. Hercogamie, Dichogamie et Hétérostylie
- Hercogamie : Ce mécanisme implique une dispersion spatiale des anthères et du stigmate qui rend difficile l'autopollinisation directe, tout en permettant l'allopollinisation entre fleurs d'un même individu (exemples : orchidées, yucca).
- Dichogamie : Ce mécanisme assure presque absolument à la fois l'allopollinisation et la fécondation croisée grâce à un asynchronisme plus ou moins complet de la maturité du pistil et du pollen. On distingue la protogynie (pistil mature avant le pollen, comme chez les Crucifères et Rosacées) et la protandrie (pollen mature avant le pistil, comme chez les Composées, Labiées et Légumineuses). Ce décalage temporel peut se produire au cours de la vie de la plante (cocotier), de la saison de végétation, ou même de la journée (avocatier).
- Hétérostylie : Ce mécanisme, présent dans au moins dix-sept familles d'Angiospermes, se caractérise par l'existence de deux (primevères) ou plusieurs (salicaires) catégories d'individus. Chaque catégorie possède des fleurs avec des styles de longueur différente et des grains de pollen de taille spécifique, qui ne peuvent germer que sur les styles de fleurs d'une autre catégorie.
4. Systèmes d'Incompatibilité Génétique
Chez de nombreuses plantes, des systèmes d'incompatibilité génétique favorisent ou rendent obligatoire la fécondation croisée. Ces systèmes impliquent des gènes d'incompatibilité (S) avec de nombreux allèles (S1, S2, S3, …, Sx). Si l'allèle du pollen est le même que l'un des deux allèles de l'ovaire, le développement du tube pollinique est bloqué, empêchant la fécondation.
Rôle des Pollinisateurs
La pollinisation est souvent assurée par des agents extérieurs, notamment les animaux. Les insectes jouent un rôle crucial en tant que pollinisateurs :
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- Près de 90 % des plantes sauvages dépendent des insectes pour leur pollinisation.
- Environ 75 % des plantes cultivées bénéficient de la pollinisation par les insectes, représentant 35 % du tonnage total.
Parmi les pollinisateurs, l'abeille est considérée comme la meilleure à l'échelle mondiale. Les plantes qui attirent les abeilles ont souvent des fleurs avec des couleurs que les abeilles peuvent percevoir (bleu, vert, ultraviolet) et produisent du nectar en abondance.
Importance Écologique et Agricole
La pollinisation croisée est essentielle pour la survie des écosystèmes et la production alimentaire. Elle permet un brassage génétique qui améliore la résistance aux maladies et assure le bon fonctionnement des écosystèmes naturels. Dans le domaine agricole, la pollinisation croisée est cruciale pour de nombreuses cultures fruitières et légumières.
Sélection et Hybridation Artificielle
Les sélectionneurs utilisent la fécondation croisée (hybridation) pour combiner des caractères intéressants de différentes plantes. Par exemple, dans le cas du blé, les sélectionneurs castrent manuellement les fleurs d'un épi (retirent les étamines) pour contrôler la pollinisation et créer des hybrides.
Pollinisation Croisée Intentionnelle dans les Jardins
La pollinisation croisée est parfois utilisée intentionnellement dans les jardins pour créer de nouvelles variétés. Par exemple, croiser différentes variétés de tomates est un passe-temps populaire pour tenter de créer de nouvelles variétés améliorées. Dans ces cas, les variétés sont délibérément allogames.
Pollinisation Croisée Non Intentionnelle
La pollinisation croisée des plantes peut également se produire lorsque des influences extérieures, comme le vent ou les abeilles, transportent le pollen d'une variété à une autre.
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Pollinisation Croisée Entre Variétés et Espèces
La pollinisation croisée peut se produire entre différentes variétés (hétérogamie, xénogamie) et espèces (hybridation). Par exemple, si un concombre est pollinisé par une courge (espèces différentes), il s'agit d'une hybridation. En revanche, la pollinisation croisée entre une courgette et une citrouille (même espèce) est un exemple de xénogamie.
Exception du Maïs
Le maïs présente une particularité : les inflorescences mâles et femelles sont séparées sur la même plante. L'émission du pollen est généralement plus précoce que la réceptivité des stigmates, ce qui favorise la fécondation croisée. Les expérimentateurs et cultivateurs peuvent manipuler ce processus pour obtenir des lignées pures ou hybrides par autopollinisation ou pollinisation croisée contrôlée.
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