Le papillon : l’insecte qui murmurait aux pétales des fleurs

En septembre 2019, la revue Ecology Letters a publié une extraordinaire étude d’écologie qui a échappé à mon attention. Mais elle a fait l’objet d’un reportage récemment diffusé sur France 5, « L’abominable mystère des fleurs » (en référence à une citation de Darwin), ce qui m’a permis de remédier à cette lacune, et si comme moi vous ne la connaissiez pas, je veux bien parier que vous allez être estomaqué comme je l’ai été.

L’équipe de Marine Weits de l’Université de Tel-Aviv a mis en évidence pour la première fois, la capacité pour une plante (oenothera drummondii) de répondre à un stimulus sonore (correspondant au bruit du vol de ses pollinisateurs habituels) de manière sélective en augmentant la teneur en sucre du nectar produit par ses fleurs, rien que ça !

Les fleurs auraient-elles des oreilles que nous ne soupçonnions pas ? S’agit-il d’une véritable communication entre l’insecte et la fleur ? Jusqu’où peut-on aller dans l’interprétation de cette incroyable découverte ?

Ce que vous allez apprendre

  • Si les plantes peuvent entendre
  • Comment les scientifiques ont procédé pour le définir
  • Est-ce que l'on peut parler de communication dans un tel cas
Marine Veits
Nos résultats documentent pour la première fois que les plantes peuvent rapidement répondre aux sons d'un pollinisateur d'une manière spécifique.

Communication or not communication ?

communiquer
Communiquer

Le comportement dont il s’agit dans cette étude peut-il être considéré comme une véritable communication ? Peut-on même aller jusqu’à dire que la plante et le pollinisateur échangent des informations ?

Ces questions en apparence logiques ou purement sémantiques ne le sont pas tant que ça car elles sont une porte ouverte à plusieurs types de dérives nuisibles à la pensée scientifique :

  • L’anthropomorphisme qui consiste à attribuer à d’autres espèces des comportements humains

  • Une simplification trompeuse liée à l’emploi de métaphores empruntées au monde animal, comme en témoigne la succession d’ouvrages parus ces dernières années (voir à la fin de cet encadré). L’étude approfondie des caractéristiques du monde animal (mobilité, intelligence…) ne nous prépare pas aux caractéristiques intrinsèques des plantes. Quand vous entendrez parler de l’intelligence des plantes, remplacez ce terme par « adaptation » terme bien plus…adapté aux situations décrites ! C’est un des conseils donnés par le professeur au Muséum d’Histoire Naturelle, Marc-André Sélosse. Pour plus d’informations sur cette question, je vous invite vivement à la lecture de son article publié dans le numéro 56 de la revue Espèces « Quand l’intelligence cache la plante ».

  • Un mélange des genres propice à des confusions pouvant mener à des dérives ésotériques pour ne pas dire plus… Comme la sylvothérapie qui prétend (verbe choisi à propos puisqu’aucune étude scientifique rigoureuse ne vient étayer les vertus énoncées) soigner les humains par le transfert de l’énergie des arbres (énergie étant un terme fourre-tout que l’on retrouve un peu partout dans ce type de pratique, sans qu’aucune preuve n’en ait jamais étayé l’existence).

La communication désigne l’ensemble des interactions (réaction réciproque) entre individus qui transmettent une information. C’est encore la transmission de signaux entre un émetteur et un destinataire. Nous verrons après analyse de cette étude jusqu’où nous pouvons aller sémantiquement. Selon le terme approprié retenu, cela enlèverait-il quoique soit à l’émerveillement qu’il est tout à fait légitime de ressentir face à ce phénomène ? Moi je ne trouve pas. Cela enlèverait-il une part de poésie si l’on refusait le terme d’intelligence aux arbres dont des molécules peuvent passer d’un individu à l’autre grâce aux mycorhizes de leurs racines ? Je ne trouve pas non plus.

arnaud lardé
Cela enlèverait-il une part de poésie si l’on refusait le terme d’intelligence aux arbres ? Je ne trouve pas non plus.

Sensibilité des plantes

La plupart des plantes à fleurs (angiospermes) ayant une vie fixée, la sélection naturelle a fait son office sur nombre de caractéristiques : dispersion des cellules reproductrices compensant l’impossibilité de rapprochement des deux sexes nécessaire à la reproduction, toxines ou épines permettant une lutte contre les prédateurs que la plante ne peut pas fuir, etc.

Ainsi, la capacité des plantes à récolter des informations de leur milieu et à y répondre de manière adaptée est un élément clé de leur survie. Il est admis depuis longtemps que les plantes sont sensibles à plusieurs paramètres de leur environnement : la lumière (phototropisme), des signaux chimiques volatils (éthylène entre deux arbres), ou encore le contact physique (capture de proies par une plante carnivore). Mais il n’avait jamais été montré qu’une plante pouvait répondre à une stimulation d’ordre sonore surtout de manière si réactive. Évidemment, le fait qu’une structure biologique chez la plante puisse être sensible à des sons n’avait pas non plus été démontré.

Le contexte de cette étude concerne la réponse rapide à des sons dans le contexte de l’interaction plante-pollinisateur, interaction que l’on pensait à sens unique : la plante, par des signaux olfactifs (parfums) ou visuels (couleurs des pétales, visibles ou non pour nos yeux d’humains), attire des pollinisateurs permettant une dispersion préférentielle des gamètes, mécanisme clé pour assurer la reproduction par fécondation croisée. Ces différentes adaptations ne sont pas à prendre à la légère, car la grande majorité des plantes à fleurs, 87.5 % pour être précis, dépend de pollinisateurs pour leur reproduction. Mais ce n’est pas tout de réussir à attirer des pollinisateurs sur la fleur, encore faut-il leur donner l’envie de revenir ! Ainsi beaucoup d’espèces proposent une substance nutritive en échange comme le nectar. La production de telles substances représente un gros investissement énergétique qui ne doit pas être dépensé à la légère. La balance coût/bénéfice est un équilibre crucial pour toute adaptation.

Une adaptation qui permettrait de produire « à la demande » un nectar plus abondant ou enrichi pourrait se traduire par une visite du pollinisateur plus longue ou plus fréquente. Tout bénef’ pour tout le monde.

L’hypothèse de travail des chercheurs a été que la plante pourrait répondre au son d’un pollinisateur volant en augmentant la teneur en sucre du nectar ce qui se traduirait par une augmentation de la probabilité d’être pollinisée. Augmenter la concentration en sucre pourrait aussi développer le processus d’apprentissage des pollinisateurs et favoriser ainsi ce qu’on appelle la « constance du pollinisateur » c’est-à-dire sa tendance à visiter des fleurs de la même espèce.

Protocole expérimental

Dans ce scénario, on part du postulat que le « bruit » provoqué par le vol d’un insecte constitue un stimulus (mais de tous les insectes ? Seulement du pollinisateur habituel ?). La plante devra alors être capable de détecter ce « bruit ». (Quel serait l’organe de détection ?) Et enfin, cette détection devra se traduire par un enchaînement de réactions aboutissant à une réponse appropriée : l’augmentation de la teneur en sucre du nectar. Pour tester tous ces paramètres, la fleur choisie est l’Oenothera drummondii (Onagre de Drummond) dont les principaux pollinisateurs sont des papillons nocturnes de la famille des Sphingidae photo 3 et des abeilles.

papillon de la famille des sphingidae
Papillon de la famille des sphingidae

Plusieurs fréquences ont été testées avec des enregistrements de ces pollinisateurs, mais aussi des sons synthétiques aux mêmes fréquences ou à d’autres fréquences. Les enregistrements ont été réalisés dans plusieurs conditions et avec de nombreuses fleurs. Pour résumer nous pouvons dire que quatre principaux protocoles ont été testés :

  • Exposition à des fréquences similaires à celles des pollinisateurs (plutôt de basses fréquences)

  • Exposition à de hautes fréquences (afin de vérifier si l’éventuelle réponse n’était pas seulement liée au champ électromagnétique émis par le haut-parleur)

  • Silence

  • Exposition à tous ces paramètres précédents, mais avec des fleurs enfermées dans des récipients en verre enduit de mousse d’isolation acoustique.

  1. Le stimulus

    Les battements d’ailes des pollinisateurs (qui peuvent être des insectes, des mammifères comme les chauves-souris ou des oiseaux) produisent des ondes sonores (c’est-à-dire des compressions dilatations de l’air) qui se propagent rapidement. Se posent alors les questions de la spécificité ou non du vol détecté, de la distance à partir de laquelle le stimulus est détectable ou encore de l’impact des nuisances humaines sonores sur ce mécanisme.

    Au niveau expérimental, cinq signaux ont été utilisés, dont des enregistrements d’abeilles, trois sons artificiels et du silence comme témoin. Pour les sons artificiels, il y avait des sons à basse fréquence (1000 à 50 hertz) correspondant à la gamme de fréquence des battements d’ailes des pollinisateurs ; des sons à fréquence intermédiaire (35 à 34 KHz) et enfin des sons à haute fréquence (160 à 158 KHz) très éloignés donc des fréquences de vol des pollinisateurs. Chaque son était diffusé via un haut-parleur placé à une dizaine de centimètres d’un groupe de cinq à six fleurs et réalisant des mouvements mimant les déplacements d’un pollinisateur voletant de fleur en fleur.

  2. Le capteur

    Une fois ces ondes émises à proximité de la plante, la question se pose du ou des organes, ou parties d’organes susceptibles de faire office de récepteur. Étant donné la fonction biologique concernée par ce comportement, la reproduction, les auteurs sont partis du principe que l’organe récepteur était la fleur elle-même. Dans cette hypothèse, la réponse aux ondes sonores du pollinisateur (et exclusivement à ce type d’ondes) devrait se manifester par une vibration de la fleur ou d’une partie de la fleur. Cela concernerait notamment les fleurs à corolle en forme de « bol » ou de « parabole », qui jouerait le rôle d’entonnoir pour ces vibrations. Afin de mesurer le potentiel effet de ces ondes sonores, un vibromètre laser a été utilisé pour détecter les vibrations des pétales ou autres pièces florales.

    Dans cette mise en évidence de la détection d’ondes sonores par la fleur, l’expérience clé est celle où la fleur, et seulement la fleur, a été placée dans un pot en verre qui bloque les sons. Dans ce contexte-là, aucune variation de concentration glucidique du nectar n’a été mesurée.

  3. La réponse

    La réponse attendue est une élévation du taux de sucre dans le nectar produit par la plante seulement quelques minutes après l’émission d’ondes sonores vers la fleur. Afin de le vérifier, la fleur était vidée de son nectar (dont la composition et le volume sont analysés) avant d’être immédiatement exposée aux conditions expérimentales. Le nouveau nectar est alors récupéré trois minutes seulement après le traitement et à nouveau analysé.

Quels résultats ont alors été observés ?

Les auteurs ont montré que les fleurs d’onagre de Drummond ont produit du nectar avec des augmentations significatives de concentration en sucre après expositions aux enregistrements de sons naturels de vols d’abeilles ou de sons artificiels de même fréquence. Les enregistrements de haute fréquence ou le silence n’ont provoqué aucun changement dans la composition du nectar attestant bien de la spécificité de la réponse de la fleur uniquement au vol de ses pollinisateurs habituels.

Dans tous les cas, le volume de nectar ne varie pas (permettant de dire que les variations de concentration en sucre sont bien liées à une surproduction en sucre et non à une diminution du volume par évaporation par exemple). Le vibromètre laser a confirmé la vibration des fleurs en réponse au vol d’abeilles vivantes aussi bien que pour un enregistrement de ces mêmes abeilles. L’amplitude de ces vibrations mécaniques dépendent de la présence de pétales intacts ou non suggérant que ceux-ci sont les structures de réception de ces ondes ou qu’ils en amplifient le signal.

Point important à ajouter également concernant l’impact de cette modification de concentration en sucre : pour que ce comportement ne soit pas vain et qu’il ait une réelle conséquence sur la pollinisation, il faut que l’insecte butineur soit capable de détecter ces variations. Il se trouve que c’est le cas. D’autres études ont montré que les abeilles sont capables de percevoir des différences de concentration en sucre dès 1 à 3% de variation. Il est donc clair que les pollinisateurs seront à même de privilégier les fleurs produisant ce nectar des nectars !

abeille sauvage
Abeille sauvage

La réaction de la fleur n’est cependant pas sans risque, car la production d’un nectar trop sucré le rendrait trop visqueux pour certains pollinisateurs. Mais les mesures enregistrées dans les expériences semblent correspondre aux préférences des pollinisateurs concernés (abeilles, papillons nocturnes). Un autre risque serait de trop séduire ces pollinisateurs qui par conséquent ne visiteraient plus que les fleurs d’un même plant. C’est ce qu’on appelle la géitonogamie. Pas aussi problématique que l’autogamie (fécondation d’une fleur par le pollen de cette même fleur), la géitonogamie provoque néanmoins le même type d’inconvénients d’un manque de brassage génétique. Cependant (mais ça reste à vérifier), la production d’un super nectar devrait aboutir à une sorte d’épuisement de ces fleurs durant un certain temps, incitant le pollinisateur à aller butiner un autre plant, favorisant la fécondation croisée (allogamie) et donc le brassage génétique. Pas mal !

Les principales questions qui demeurent concernent l’importance de ce comportement en milieu naturel où des pollinisateurs de toutes sortes sont présents, où des sons naturels (vent, vagues…) pourraient interférer, de même que l’impact de la pollution sonore engendrée par les activités humaines.

Charles Darwin
Les espèces qui survivent ne sont pas les espèces les plus fortes, ni les plus intelligentes, mais celles qui s’adaptent le mieux aux changements.

Communication, ouïe… ou non ?

J’aimerais terminer en revenant sur la notion de communication ; l’insecte et la plante communiquent-ils entre eux ? La plante entend-elle l’insecte ?

Si par communiquer on accepte l’idée qu’il s’agisse de la transmission d’une information entre un émetteur et un destinataire, je pense que nous ne pouvons pas appliquer ce terme à ce comportement. Dans le cas de la pollinisation, la communication me semble à sens unique. La couleur et le parfum d’une fleur constituent bien des messages destinés aux pollinisateurs indiquant la présence de nectar par exemple. En revanche, les ondes sonores provoquées par le vol de l’insecte butineur ne peuvent pas être considérées comme un message à caractère informatif pour reprendre le titre d’une célèbre émission de télévision française de la fin des années 90. Il s’agit plus de la détection d’un signal de l’environnement qui déclenche un comportement spécifique de la plante.

Mon jugement est plus nuancé quant à dire si la plante entend l’insecte. Entendre signifie « percevoir des sons par l’ouïe », l’ouïe étant définie comme le sens permettant la perception des sons. On tourne quelque peu en rond. Si l’on considère qu’entendre c’est percevoir des ondes sonores, et que ces ondes génèrent un comportement spécifique, alors il ne me semble pas erroné de dire que la fleur entend le vol de l’insecte.

On est cependant très loin de justifier ainsi la protéodie, théorie pseudo-scientifique postulant qu’à chaque acide aminé des protéines sont associées des notes de musique permettant ainsi d’agir sur la production de ces protéines en diffusant certaines musiques ; cette pratique est notamment utilisée en biodynamie, courant agricole dont les pratiques ne reposent, contrairement à l’étude que nous venons de détailler, sur aucun résultat scientifique rigoureux, mais seulement sur des croyances ésotériques.

À l’inverse, un scientisme froid serait aussi regrettable. Il ne faut pas s’interdire l’utilisation de termes que notre homo-centrisme nous empêche parfois d’utiliser, aveuglé par un trop grand désir d’exclusif pour notre espèce.

Pour conclure

Les auteurs ont donc montré que les plantes étudiées répondent à des ondes sonores, émises à des fréquences correspondant à celles provoquées par le vol de leurs pollinisateurs habituels d’une façon qui augmenterait leur chance de pollinisation, paramètre qui peut donc faire l’objet d’un choix positif par la sélection naturelle. Les individus ayant donc progressivement subi des mutations rendant des parties de leur fleur sensible à certaines ondes ont donc vu leur fitness (valeur sélective) augmenter et donc leurs caractères se répandre dans la population. Et rien que ça, je trouve ça beau !

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Portrait de l'auteur

Arnaud Lardé

Professeur agrégé en SVT

Professeur agrégé en Sciences de la Vie et de la Terre au Lycée Thibaut de Champagne à Provins depuis 2006.

Pur produit de la faculté des Sciences de Marseille, il tient sa vocation de sa passion pour la nature en général et la zoologie en particulier. Il transmet également sa passion en Anglais puisqu’il est responsable d’une section européenne.

Il participe également régulièrement la revue Espèces par la rédaction d’articles scientifiques de vulgarisation.

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10 réponses à “Le papillon : l’insecte qui murmurait aux pétales des fleurs”

  1. Merci pour cet article, Arnaud.
    C’est vrai que c’est un peu agaçant, cette manie de coller des adjectifs de valeur comme « intelligent » aux non-humains. Car finalement, si certains sont intelligents, c’est que d’autres sont bêtes ! Dans cette logique-là, on va finir par distribuer des « bons points » !
    Au sujet des interactions plantes-insectes, j’ai découvert récemment un article au sujet de la relation Origan-Myrmica. Il s’agit de « Origanum vulgare terpenoids modulate Myrmica scabrinodis brain biogenic amines and ant behaviour » de MANNINO, ABDI, MAFFEI et BARBERO (2018). C’est également « renversant » !

  2. Plutôt que les ondes, n’est-ce pas aux vibrations que les plantes peuvent réagir ?
    Quant aux sons, ce n’est pas la première fois que c’est documenté : il est admis que les racines des arbres arrivent à localiser le bruit de l’eau pour s’y diriger.

    • bonjour,
      une Onde est une vibration qui se propage dans un milieu donné donc on parle de la même chose. Les battements vont vibrer l’air engendrant des ondes vers la fleur.
      Quant aux arbres, l’étude parle d’une première réponse d’une fleur suite à un stimulus animal. J’aimerais avoir un lien vers étude dont vous parlez, ça m’intéresserait d’en savoir plus.
      merci

  3. Bonsoir Arnaud,

    Plus que l’ouïe ou non de la plante. C’est votre positionnement face a la biodynamie et à la sylvotherapie qui me fait réagir.

    C’est normal, dans la mesure où ce monde des énergies m’est présent. Souvent par des expériences personnelles réitérées.

    J’entends le besoin de mesures et des outils qui vont avec pour donner une caractéristique d’existence scientifique. Je crois aussi que l’absence de ces outils ne permet pas de définir ce qui existe ou non… Les outils pouvant apparaître dans le temps.

    L’institut ‘transescience institut’ créé par Corinne sombrun me confirme dans cette croyance. En arrivant à mesurer, ce qui ne l’était pas ou peu jusqu’à présent. Ils évoquent notamment (dans des contextes d’études scientifiques) des interactions/ communications avec le vivant (eau, animaux, plantes) sous des formes souvent perçues actuellement comme ésotérique.

    Je pense que le monde esoterique a souvent peur de se voir disséqué et mesuré par la science. Et je pense aussi que la science oublie souvent que certains de ses outils de mesures sont à créer et laissent la porte ouverte à ce qu’elle ne sait pas encore mesurer et voir exister.

    Merci pour cet article 😉

    Yannick

    • Merci pour votre commentaire
      comme vous le signalez, vous êtes dans le domaine de la croyance; je n’ai donc pas de positionnement à adopter; vous êtes évidemment libre de croire à tout ce que vous souhaitez; pour ma part, je suis un matérialisme méthodologique donc toutes ces croyances que vous mentionnez me sont totalement étrangères car non démontrées; c’est aussi simple que ça

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