Des botanistes ont démontré pour la première fois que les saxifrages, un groupe de plantes à poils glandulaires collants, étaient bien carnivores, une hypothèse que Charles Darwin avait avancée il y a plus de 150 ans mais qu’il n’a jamais pu formellement prouver. En plus de capturer de petits insectes avec des poils adhésifs, Saxifraga candelabrum les digère également à l’aide d’enzymes et possède des signatures génomiques convergentes avec celles d’autres plantes carnivores comme la droséra.
Les plantes carnivores constituent une forme singulière d’adaptation chez les végétaux en attirant, capturant et digérant activement une grande variété de petits animaux (insectes, amphibiens, petits reptiles et parfois même des petits rongeurs), établissant ainsi une relation prédateur-proie inhabituelle entre un végétal et un animal. Ce phénomène fascine les biologistes depuis des siècles, notamment en raison de la manière dont la carnivorie a évolué indépendamment sous l’effet de contraintes physiologiques et écologiques.
Les plantes carnivores sont classées en cinq grandes catégories selon leur mode de piégeage : le piège à fosse, bien connu chez les sarracénies, le piège à ressort comme chez les dionées, le piège collant comme chez les droséras, le piège à succion chez les utriculaires et le piège à anguilles ou à homards chez les genliséas.
Ainsi, pour qu’une plante soit catégorisée comme carnivore, elle doit disposer d’adaptations morphologiques lui permettant non seulement de piéger ses proies, mais également de les digérer et d’en absorber des nutriments. Certaines plantes présentent toutefois certains traits de carnivorie, sans que leur capacité à digérer et/ou absorber les nutriments soit démontrée.
Ces plantes, souvent qualifiées de protocarnivores, montrent la nécessité de disposer de preuves explicites pour confirmer la carnivorie chez certains groupes. Ces observations ont également fait que le statut de carnivore de certaines lignées possédant des structures de piégeage d’insectes est controversé.
Parmi ces plantes dont le statut exact fait débat figurent les saxifrages, dont la possible carnivorie remonte aux observations de Darwin. Ce dernier avait proposé en 1875 que certaines espèces de Saxifraga, notamment S. umbrosa et S. rotundifolia, puissent être carnivores, mais ses conclusions étaient controversées, aucune preuve de digestion active n’ayant été mise au jour.
Dans une étude publiée le 4 août dans la revue Nature Communications, un groupe international de botanistes a apporté des éléments permettant de confirmer l’hypothèse formulée par Darwin en mettant en évidence une capacité de digestion chez Saxifraga candelabrum.
« C’est un sentiment incroyable », a déclaré Douglas Soltis de l’Université de Floride, le coauteur de l’étude, au New Scientist. « Avoir l’opportunité de confirmer une prédiction de Darwin est à la fois un honneur et une source d’enthousiasme extraordinaire. J’aimerais croire que Darwin serait satisfait [et dirait] : « J’avais raison – encore une fois. » »
Darwin : une intuition restée sans preuve
Les saxifrages constituent un genre de plantes à poils collants comptant près de 450 espèces. Elles sont connues pour piéger des insectes grâce à ces poils et se rencontrent principalement dans les régions arctiques et alpines de l’hémisphère nord, ainsi que dans les Andes sud-américaines et dans le nord de l’Asie. Darwin avait étudié et évoqué la possible carnivorie de S. umbrosa et S. rotundifolia dans son ouvrage Insectivorous Plants, publié en 1875.
Malgré plusieurs expériences visant à prouver qu’elles pouvaient digérer les insectes collés à leurs poils, Darwin ne parvint pas à confirmer son intuition. Dans le prolongement de ces travaux, Soltis et ses collègues ont étudié des spécimens de S. candelabrum provenant de la montagne Wufeng, dans la province du Yunnan, en Chine.
D’après les observations des chercheurs, S. candelabrum pouvait effectivement piéger de petits insectes grâce à des poils recouverts d’un liquide collant. Les plantes matures pouvaient piéger en moyenne plus de 70 insectes, principalement diverses espèces de moucherons. En revanche, les insectes plus gros, plus utiles à la pollinisation, n’étaient pas piégés par la substance collante.
Convergence phylogénétique des saxifrages et processus clés d’attraction, de capture, de digestion et d’absorption des proies, étayés par des expériences de terrain, des analyses enzymatiques et le marquage isotopique stable. 15 N désigne un isotope stable de l’azote. © Zhang et al.
Le piège collant révèle son arsenal digestif
En analysant la substance collante qui a piégé les insectes, les chercheurs ont constaté qu’elle contenait des enzymes digestives capables de décomposer les insectes. Les chercheurs ont notamment imprégné les insectes capturés d’un isotope d’azote afin de suivre leur absorption par la plante après leur décomposition. Ils ont constaté que les nutriments provenant des insectes étaient effectivement absorbés par la plante.
Le séquençage du génome de S. candelabrum a par ailleurs révélé des signatures génomiques convergentes avec celles observées chez d’autres lignées de plantes carnivores, notamment la Drosera spatulata (droséra spatulé) et la Roridula gorgonias (buisson attrape-mouche), impliquées dans la régulation de l’attraction des proies, dans leur digestion et dans l’absorption des nutriments.
« Ensemble, ces données génomiques fournissent une preuve indépendante que S. candelabrum est une véritable plante carnivore », a déclaré Hang Sun, membre de l’équipe et représentant de l’Académie chinoise des sciences. Les chercheurs espèrent que ces résultats puissent conduire au réexamen d’autres espèces du genre Saxifraga, de nombreux autres possédant notamment les mêmes poils imprégnés de substance collante.
