Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
Catégories
Techniques
Sciences
Encore plus...
Techno-Science.net
Photo Mystérieuse

Que représente
cette image ?
Posté par Isabelle le Jeudi 18/05/2017 à 00:00
Reconstitution de l'évolution de l'architecture des mousses, reliques des premières plantes terrestres

© Yoan Coudert
Une collaboration internationale impliquant l'Institut Français de Pondichéry et l'Institut de Systématique, évolution et biodiversité, a permis de retracer les étapes de l'évolution de l'architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) d'un des plus grands et anciens groupes de plantes terrestres: les mousses. A l'aide des spécimens conservés dans les herbiers des Museum Nationaux d'Histoire Naturelle (La démarche d'observation et de description systématique de la nature commence dès l'Antiquité avec Théophraste, Antigonios de Karystos et Pline l'Ancien. Le terme d’histoire...), les chercheurs montrent comment, à partir de formes simples et peu ramifiées, les mousses se sont progressivement complexifiées et diversifiées pour ressembler à des plumes ou des arbres miniatures. Ces travaux ont été publiés le 4 mai 2017 dans la revue New Phytologist.

Il semble aujourd'hui naturel que les plantes qui nous entourent possèdent feuilles et branches, et que les arbres atteignent plusieurs dizaines de mètres de haut et exhibent des formes élaborées, mais tel n'a pas toujours été le cas. Les premiers végétaux apparus sur la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...) ferme, il y a presque 500 millions d'années, ne mesuraient pas plus de quelques centimètres, et étaient constitués de tiges nues et probablement non ramifiées. Depuis leur origine, les plantes fixent le carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) atmosphérique et la diversification de leur architecture a joué un rôle primordial dans la structuration des écosystèmes terrestres et la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée....). Comprendre comment la forme des plantes a évolué au cours des temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) passés est donc fondamental.

Les fossiles nous informent sur l'apparence des espèces disparues et permettent de comprendre comment les formes anciennes se sont progressivement transformées pour produire celles des organismes actuels. Par exemple, les fossiles des plantes vasculaires (fougères, conifères et plantes à fleurs) ont permis de décoder en partie la séquence d'évènements ayant conduit à l'apparition des branches dans ce groupe. Malheureusement, d'autres plantes sont moins bien conservées à l'état fossile (Un fossile (dérivé du substantif du verbe latin fodere : fossile, littéralement « qui est fouillé ») est le reste (coquille, os, dent, graine, feuilles...) ou le simple...). C'est le cas des mousses, un groupe de plantes non vasculaires, relique des premières plantes terrestres. Aujourd'hui, les mousses forment le deuxième plus grand groupe de plantes après les plantes à fleurs (respectivement 13.000 et 365.000 espèces) et leur architecture est très diversifiée, mais les étapes de leur transformation demeurent inconnues.

Pour résoudre ce mystère, les chercheurs ont utilisé les collections des herbiers nationaux. En comparant près de 200 espèces, ils ont observé que la forme des mousses résulte de différents traits, comme le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de types de branches, la disposition relative des branches entre elles ou encore la position des structures reproductives. En combinant ces traits, une "forme de référence" a pu être identifiée pour chaque espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de...). Pour comprendre comment ces formes ont changé au cours du temps, les chercheurs ont replacé leurs données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) sur un arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en général au delà de sept mètres. Les arbres acquièrent une structure rigide...) phylogénétique, une sorte d'arbre généalogique qui retrace les relations évolutives entre espèces. Les résultats révèlent deux grandes phases pendant lesquelles la forme des mousses a changé. Dans la première phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :), l'ancêtre commun (En phylogénie, un ancêtre commun à plusieurs espèces est l'individu le plus proche dans le temps dont descendent toutes les espèces en question. Par...) à toutes les mousses était peu ramifié et s'est modifié par petits changements. Par exemple, un des changements a affecté la position des structures reproductives, qui est passée de la pointe des tiges à leur base. Alors que la forme semblait très contrainte dans cette première phase, elle a été plus variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un...) et complexe dans la deuxième phase. En particulier, le nombre de types de branches a augmenté et leur position s'est diversifiée. On trouve ainsi des espèces très ramifiées, ressemblant à des arbres miniatures ou à des plumes. Ces variations semblent associées à des modifications de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels,...). La deuxième phase aurait eu lieu lors de l'apparition de grandes forêts sur la planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en...), ce qui aurait ouvert de nouvelles niches écologiques favorables à la diversification architecturale des mousses.


Figure: (a) Funaria hygrometrica. Espèce peu ramifiée appartenant à la première phase de diversification. (b) Hymenodontopsis bifaria. Espèce avec une ramification vers la pointe de la tige principale, marquant la transition entre la première et la deuxième phase de diversification architecturale. (c) [i]Hypopterygium arbuscula. Espèce très ramifiée, ressemblant à un arbre miniature, appartenant à la deuxième phase de diversification. Darwin avait aussi un intérêt pour les mousses, il a récolté ce spécimen en 1834.
© Yoan Coudert

Yoan Coudert souhaite maintenant utiliser ces résultats comme cadre de travail pour identifier les mécanismes moléculaires intrinsèques aux plantes qui ont été modifiés au cours de l'évolution pour permettre l'apparition de nouvelles formes ramifiées.

Référence publication:
Multiple innovations underpinned branching form diversification in mosses.
Coudert Y, Bell (Bell Aircraft Corporation est un constructeur aéronautique américain fondé le 10 juillet 1935. Après avoir construit des avions de combat durant la Seconde...) NE, Edelin C, Harrison CJ.
New Phytol. 2017 May 4. doi: 10.1111/nph.14553.

Contact chercheur:
Yoan Coudert
Développement et Evolution de l'Architecture des Plantes
Institut de Systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour objet de dénombrer et de classer les taxons dans un certain ordre, basé sur des principes divers. Elle ne...), Evolution et Biodiversité (La biodiversité est la diversité naturelle des organismes vivants. Elle s'apprécie en considérant la diversité des écosystèmes, des espèces, des populations et...)
CNRS UMR7205 – Muséum (Salle d'exposition du Muséum Provincial (1908) à Toronto (Ontario, Canada) Mangattan Museum (2001) à Ishinomaki (Japon), consacré aux oeuvres de Shōtarō Ishinomori ...) National d'Histoire Naturelle
Université P. et M. Curie- Ecole Pratique des Hautes Etudes
57 Rue (La rue est un espace de circulation dans la ville qui dessert les logements et les lieux d'activité économique. Elle met en relation et structure les...) Cuvier - CP39
75005 Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de...)

Commentez et débattez de cette actualité sur notre forum Techno-Science.net. Vous pouvez également partager cette actualité sur Facebook, Twitter et les autres réseaux sociaux.
Icone partage sur Facebook Icone partage sur Twitter Partager sur Messenger Icone partage sur Delicious Icone partage sur Myspace Flux RSS
Source: CNRS-INSB