Les avocats changent de sexe tous les jours : le mécanisme de reproduction de la fleur décrit

A première vue les fleurs deavocat ils ont l’air plutôt ordinaires : petits, jaunâtres et discrets ; Pourtant, ils cachent une stratégie de reproduction vraiment surprenante. En effet, le même jour, chaque fleur passe d’une phase femelle à une phase mâle tandis que d’autres, en même temps, sont d’abord masculins puis féminins. Pendant des décennies, les botanistes ont observé ce comportement sans le comprendre pleinement, mais aujourd’hui, grâce à une nouvelle étude publiée dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciencesles chercheurs ont enfin identifié le mécanisme moléculaire qui régit cela « changement de sexe » quotidien.qui a évolué il y a près de 42 millions d’années. La réponse semble être cachée dans le dialogue continu entre des centaines de gènes et l’environnement.

La reproduction des avocats et les études de Stout

Les fleurs d’avocat sont hermaphroditescela signifie qu’ils possèdent simultanément des organes femelles (pistil) et mâles (étamines). Cependant, pour réduire le risque d’autofécondation, ces organes ne sont pas fertiles en même temps. Ce phénomène est connu sous le nom dichogamie synchroniséeune stratégie qui se sépare avec le temps la phase féminine de la phase masculine. Mais attention, il est important de préciser que la fleur ça ne change pas de sexe au sens anatomique du terme: Modifie quelle partie du système reproducteur est fonctionnellement active.

Comment fait-il ? En résumé, le mécanisme fonctionne ainsi : pendant le première ouverturela fleur fonctionne exclusivement comme femelle. Ici, le stigmate est réceptif et peut accepter le pollen transporté par les insectes, tandis que les étamines restent inactives. Après quelques heures, la fleur se ferme en attendant le deuxième ouverturece qui arrive généralement le lendemain : la fleur sera alors passée à la phase mâle dans lequel les étamines libèrent du pollen, auquel cas le stigmate n’est plus réceptif. Une fois cette deuxième phase terminée, la fleur se flétrit.

Ce comportement a déjà été systématiquement décrit dans 1927 par le botaniste américain Albert Blakeslee Stout du Jardin Botanique de New York qui, après des années d’observations sur le terrain, a documenté comment chaque fleur s’ouvre deux fois en l’espace d’environ deux jours, en alternance. Stout a compris que cette organisation temporelle particulière favorisait la pollinisation croisée entre différents individus – augmentant ce que nous appellerions aujourd’hui variabilité génétique de l’espèce – mais les fondements de la génétique moderne manquaient. Ce n’est qu’aujourd’hui, grâce aux innovations dans le domaine génétique, que nous sommes confrontés à une explication de ce phénomène.

Hermaphrodisme synchronisé : variétés de type A et de type B

Comment la plante synchroniser avec une telle précision le comportement de milliers de fleurs sur un même arbre ? Pour orchestrer la multitude de facteurs en jeu, les avocats ont évolué en se séparant en deux grands groupes, appelés tapez A Et tapez B.

Dans les cultivars de tapez A les fleurs s’ouvrent le matin en phase femelle et rouvrent l’après-midi du lendemain en phase mâle.
Dans les cultivars de tapez BCependant, c’est l’inverse qui se produit : la première ouverture femelle a lieu dans l’après-midi, tandis que la deuxième ouverture mâle a lieu le lendemain matin.

Ce alternance garantit que, dans des conditions environnementales idéales, les fleurs femelles d’un groupe coïncident temporellement avec les fleurs mâles de l’autre. Par conséquent, le pollen peut être transféré plus efficacement par les insectes, en particulier les abeilles, augmentant ainsi les chances de fécondation ; c’est pour cette raison que de nombreux vergers cultivent ensemble des variétés appartenant aux deux groupes. Même si un seul arbre peut produire des fruits à lui seul, la présence simultanée des cultivars A et B améliore généralement la production, car il favorise la pollinisation croisée et diminue l’autopollinisation, augmentant ainsi la variabilité génétique.
Le système n’est cependant pas si rigide. La température, l’humidité, l’intensité lumineuse et les conditions météorologiques peuvent modifier les heures d’ouverture des fleurs. Par temps froid ou nuageux, par exemple, le rythme peut ralentir ou perdre une certaine synchronisation.

Si l’on voulait la voir avec d’autres yeux, on pourrait imaginer la fleur comme un théâtre dans lequel les acteurs (pistil et étamines) sont déjà présents sur scène depuis que la fleur se forme et s’épanouit. Nos protagonistes ne bougent pas, ne partent pas et n’apparaissent pas lorsque cela est nécessaire, ils attendent plutôt leur tour sous les projecteurs selon un rythme pulsé. Alors le matin certains gènes sont « activés » et d’autres « désactivés »rendant le pistil ou les étamines actifs sans réellement modifier l’anatomie du système reproducteur. Mais qui dirige ce changement ?

Ce que la nouvelle étude publiée dans PNAS a découvert

L’intuition était là, mais il nous a fallu près de cent ans pour résoudre cette énigme : quel mécanisme biologique contrôle l’alternance continue des fonctions féminines et masculines ? Pour répondre à cette question, un groupe international de chercheurs dirigé par Jeffrey Grohdoctorant à l’UC Davis et chercheur à l’UC Berkeley, a analysé l’activité de milliers de gènes au cours des différentes étapes de l’ouverture des fleurs, démontrant ainsi une coopération entre plusieurs facteurs. En particulier, l’action ciblée d’un gène déjà connu, appelé SDMYBcontribue à définir les horaires d’ouverture et de fermeture de la fleur.

Les résultats de l’étude ont mis en évidence de profondes variations dans l’expression des gènes impliqués dans perception de la lumière, rythmes circadiens, production de phytohormones (métabolites régulateurs des plantes, notamment auxines, gibérellines et cytokinines) et dans développement des organes floraux. En particulier, les chercheurs ont observé que ce qu’on appelle horloge circadiennele système biologique qui permet aux plantes de se synchroniser avec l’alternance jour et nuit, coordonne l’activation des réseaux génétiques responsables des deux phases de reproduction. Suivant les rythmes du Soleil et de l’environnement, les fleurs semblent suivre des programmes moléculaires distincts qui rendent d’abord le stigmate réceptif puis les étamines mûrissent. Il ne s’agit donc pas d’un simple changement structurel, mais d’une régulation précise de l’activité des gènes contrôlée par le temps. Cela pourrait également expliquer comment les différents timings observés dans les cultivars de type A et B proviennent de différentes manières de réguler ces mêmes circuits moléculaires, plutôt que de gènes complètement différents.

Pourquoi ce système a-t-il évolué ?

Il n’y a pas de réponse univoque mais les hypothèses nous amènent à réfléchir à un compromis entre deux besoins fondamentaux.
D’une part, garder les deux organes dans la même fleur permet de économiser des ressources par rapport à la production de fleurs complètement séparées. En revanche, empêcher le stigmate et les anthères d’être fertiles en même temps réduit la probabilité d’autofécondation, limiter les phénomènes de dépression de consanguinité (entre parents proches, apparentés par le sang ou entre un même individu hermaphrodite) et favorisant le brassage génétique. Augmente la probabilité que le pollen soit transféré entre des individus génétiquement différents améliore la résilience des populations contre les maladies, les parasites et les changements environnementaux.

Origine et évolution du trait chez les Lauracées

L’avocat appartient à la famille des Lauracées, un groupe qui comprend environ 3 000 espèces réparties principalement dans les régions tropicales et subtropicales dont les cannelle (Cannelle verum), Le camphre (Cannelle camphora) el‘laurier (Laurus nobilis). Mais toutes ces espèces n’ont pas les mêmes mécanismes de reproduction. En plus de l’hermaphrodisme « traditionnel », il existe d’autres formes de dichogamie, de dioïcie et d’autres stratégies qui séparent les fonctions masculines et féminines dans le temps ou dans l’espace, suggérant que les mécanismes de régulation impliqués ont évolué à plusieurs reprises au cours de l’histoire évolutive du groupe.

Dans le cas de l’avocat, les chercheurs émettent l’hypothèse quel’évolution a peut-être « réutilisé » les réseaux génétiques déjà présents sans avoir à créer des chemins à partir de zéro. En plus de suggérer cela, ces résultats offrent de nouveaux outils pour comprendre l’évolution des plantes à fleurs et pourraient contribuer, dans le futur, à améliorer la gestion des cultures d’avocatiers dans un contexte contexte climatique changeant à perte de vue, ainsi que le demande alimentaire. Considérant qu’avant il fallait attendre jusqu’à 10-15 ans pour la première floraison, aujourd’hui la détermination du type (A ou B) à l’aide de marqueurs génétiques peut véritablement être une révolution pour les producteurs, pépiniéristes, botanistes et scientifiques du monde entier.