Pour bien commencer la semaine, ça vous dit un thread qui parle d'#ethnobotanique et de #coévolution ?

Résumé de cet article publié tout récemment dans Plants|People|Planet ⬇️⬇️⬇️
nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.100…
1/~40
L'ethnobotanique est la discipline qui étudie la relation entre les plantes et les humains. Donc ça concerne tous les usages alimentaires, médicaux, de construction, etc des plantes depuis l'aube de l'humanité.
2/
La coévolution est la partie de la théorie de l'évolution qui vise à expliquer l'apparition de certains traits et la diversification de certaines lignées par les interactions entre différentes espèces.
3/
Elle inclut la fameuse hypothèse de la "Reine Rouge" (avec son cas particulier de la "course aux armement"), où des lignées évoluent sans cesse comme conséquence de l'environnement -biotique ou abiotique- constamment changeant.
4/
C'est un type d'interactions qui favorise grandement les radiations évolutives, de part et d'autre de la relation.
Une radiation évolutive étant une diversification rapide d'une lignée grâce à l'apparition de traits clés et/ou des opportunités écologiques (nouvelles niches)
5/
Par exemple dans le cas des coévolutions plante↔insecte pollinisateur, les modifications de la fleur induite par la pression de sélection causée par l'insecte rend la plante rapidement incompatible avec ses proches → isolement reproductif → spéciation.
6/
Cet article s'intéresse aux évènements de coévolution chez les plantes et ses partenaires qui ont mené à l'apparition de traits valorisés par l'humanité.
7/
Ces traits sont nombreux :
- Forme/couleur des fleurs
- Signaux chimiques/odeurs
- Métabolites d'intérêt, médical p. ex.
- Présence de résines ou latex
- Cycle de vie particulier
- etc
8/
L'auteur a choisi de se pencher sur 3 ordres de plantes bien éloignés les uns des autres : Asparagales, Malpighiales, Gentianales. Un aperçu des familles qu'ils contiennent, avec qq espèces emblématiques :
(Source : APG IV, 2016)
9/
L'article est divisé en 3 parties :
1/ Coévolution, convergence & ethnobotanique dans ces 3 ordres
2/ L'esthétique comme conséquence de coévolution plantes/pollinisateurs nocturnes
3/ Interactions plante/pollinisateur qui ne sont pas le fruit d'une coévolution

10/
1/ Analyse des 3 ordres avec un beau graphe. L'idée est de mettre en évidence plusieurs traits similaires résultant de convergence évolutive et d'intérêt pour l'humanité dans ces 3 ordres pourtant bien éloignés.
11/
À gauche, la relation phylogénétique entre les 3 ordres. À droite, 3 catégories de traits : innovations convergentes liées (1) et non liées (2) à la coévolution, importance économique (3).
12/
Concernant les traits convergents liées à la coévolution, on observe du mutualisme obligatoire insecte/plante (encadrés bleus), des spécialisations plante/pollinisateur (vert) et des défenses chimiques similaires (jaune).
13/
Si on regarde les convergences non causées par la coévolution, on remarque l'apparition indépendante de la photosynthèse CAM + succulence, 3x.
ex. Aloe arborescens (Asparag.); Euphorbia canariensis (Malpighi.); Stapelia flavopurpurea (Gentian., commons.wikimedia.org/wiki/File:Flor…).
14/
NB. Ce type de photosynthèse est adapté à des milieux désertiques. La plante fait entrer le CO2 via ses stomates la nuit (où la transpiration, donc perte d'eau, est limitée), le stocke, puis le métabolise à la lumière pendant la journée.
Bräutigam et al. (2017)

15/
On trouve aussi le mode de vie épiphytique ou la monocarpie chez les 3 ordres.

16/
Pour ce qui est du côté ethnobotanique, on trouve de nombreux aliments, métabolites d'intérêt médical et parfums/colorants chez ces ordres.

17/
Ails & oignons, asperges, vanille, colchicine, Aloe sp. (Asparagales); fruit de la passion, manioc, hévéa, huile de ricin, coca (Malpighiales ); café (Gentianales).

18/
Ceci dit, les traits liés à la coévolution ne sont pas toujours souhaitables. En effet, on se passerait bien des alcaloïdes toxiques dans le manioc par exemple, qui résultent de l'interaction avec des insectes phytophages...

19/
2/ Parlons de belles plantes (pléonasme ?) dont les jolis traits sont le fruit de la coévolution. Pour le 1e exemple expliqué, je ne vais pas me fatiguer et juste vous rediriger vers ce fil ↓

Image: Lunau (2004)

20/
NB. On observe ce phénomène chez d'autres espèces à floraison nocturne, en interaction avec des papillons de nuit à longue trompe. Comme cet Epiphyllum sp. (Cactaceae, famille des cactus).
fr.wikipedia.org/wiki/Epiphyllu…

21/
2e exemple avec des interactions agaves/chauve-souris. Ces plantes sont succulentes et on la particularité d'être monocarpiques.

22/
La monocarpie désigne une stratégie de reproduction où la plante fleurit une seule fois, pour ensuite mourir par manque de ressources, le tout ayant été investi dans les structures reproductrices.

23/
Les agaves sont impressionnants à ce niveau. J'en ai croisé un cette année :
en mars vs. en juillet

(quelles plantes monumentales !!)

24/
La tequila est fabriquée à partir d'Agave tequilana (coucou l'aspect ethnobota). La plante accumule une grande quantité de sucres en vue de la floraison. Il est récolté juste avant floraison et fermenté pour donner la boisson 🇲🇽.

25/
commons.wikimedia.org/wiki/File:Agav…
Par ailleurs, les agaves produisent énormément de nectar -ça explique en partie l'investissement immense nécessaire à la floraison- qui nourrissent des chauve-souris (sous-famille nectarivore des Glosophaginae).

26/
Certains suggèrent ainsi une co-évolution entre les chauve-souris friandes d'une grande quantité d'un nectar riche en sucre et les agaves, dépendants de ces chauve-souris pour la pollinisation.
Cet article à ce sujet est vraiment chouette : doi.org/10.1016/j.ympe…

27/
⚠️ Ici, il s'agirait de coévolution dite "diffuse". C'est à dire qu'elle implique un ensemble d'organismes d'un coup plutôt qu'une série de paires avec strictes interactions réciproques.
Lunau (2004)

28/
Autrement dit, les chauve-souris pollinisatrices d'agaves auraient coévolué avec les agaves (avec une radiation évolutive de chaque côté) pour des traits liés à leur interaction mutualiste, mais sans qu'on puisse déterminer des paires d'espèces.

29/
Sans cette hypothétique coévolution, il n'y aurait probablement pas eu une telle quantité de liquide sucré disponible à un moment pour fabriquer de la tequila.

30/
3/ Troisième partie à propos des fraudeurs ! Tandis que certaines relations sont mutualistes (win/win) ou antagonistes (reine rouge/course aux armements), d'autres sont plus subtiles.

31/
Il s'agit des espèces ayant réussi à profiter d'une autre sans la récompenser. Par chez nous, un exemple typique sont les Ophrys. Les fleurs ont acquis une forme similaire à des insectes et la biosynthèse de molécules volatiles similaires aux phéromones a été sélectionné.

32/
Résultat → les insectes mâles sont attirés par la fleur pour copuler. Une pollinisation efficace en résulte.
Ophrys insectifera (mouche), O. tenthredinifera (guêpe) et O. apifera (abeille).

(Photos persos)

33/
⚠️ Ceci n'est PAS le résultat de coévolution. Les Ophrys ont développé ces traits alors que les insectes les possédaient déjà ! Aucune course aux armements, juste de l'opportunisme basé sur de la diversité pré-existante.

34/
Dans la même idée, on trouve les Araceae qui attirent les insectes pollinisateurs avec des odeurs d'excréments ou de charogne sur lesquels ils ont l'habitude de se nourrir ou se reproduire.

35/
Idem chez des aristoloches (Aristolochia spp.).
Ou chez les étranges Ceropegia spp (commons.wikimedia.org/wiki/File:Cero…).

36/
Bon, vous lisez ça pour entendre parler d'ethnobotanique, quel est le lien ?
→ Ces odeurs qui perturbent les insectes ont des perspectives très prometteuses dans la lutte biologique, mais aussi la pollinisation des cultures ou encore en entomologie forensique !

37/
L'auteur conclut l'article en expliquant qu'il aurait pu écrire un article similaire avec 3 autres ordres de plante parmi l'extraordinaire diversité des angiospermes.

38/
Il soulgine aussi que la mise en évidence de ces phénomènes fascinants permet de lutter contre le "plant blindness"-le peu d'intérêt global vis-à-vis des plantes-.


39/
Bref, cet article est une belle invitation à s'intéresser à l'univers immense et fascinant des plantes.

40/
Pour aller plus loin dans le rôle de la coévolution dans les radiations évolutives, je vous recommande vivement cet article, rempli d'exemples variés et surprenants:
sciencedirect.com/science/articl…

41/
Pour @DurocYann @ElVeider_FDV @LaLince @Plantoscope @sarcelle @Xero_Phyte et tous les autres grands amateurs de botanique/évolution.

Fin !
42/
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24 Feb
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