Une croissance racinaire et aérienne des plantes sous contrôle.

Lundi 6 Avril 2026

Chez les plantes la croissance de la partie aérienne et celle des racines est conditionnée par la disponibilité de l’azote dans le sol. En présence de fortes teneurs de ce macronutriment, il y a une réallocation des ressources de la plante vers sa partie aérienne qui se développe fortement, lorsque l’azote se raréfie la réallocation se fait vers les racines qui, à leur tour, se développent et peuvent ainsi explorer des zones nouvelles pour y puiser l’eau et les nutriments. En culture hydroponique de fraises par exemple, les racines des plants qui baignent dans la solution nutritive forment un petit amas dans le bac alimentaire constamment enrichi en azote alors que la partie aérienne se développe abondamment vers le bas sur plus d’un mètre. Ce que nous venons de décrire en culture artificielle est valable pour toutes les plantes ; en milieu naturel, si le sol est riche en azote, leur partie aérienne se développe beaucoup plus que la partie souterraine et inversement.

La richesse en azote de la solution puisée dans le sol, module le nombre de ramifications aériennes par un mécanisme épigénétique. Chez les racines un facteur génétique de transcription régule la synthèse de l’auxine, l’hormone abonde dans les racines en cas de manque d’azote ce qui favorise leur croissance et leur ramification.

Nous aborderons succinctement les mécanismes génétiques. Des études antérieures réalisées sur le riz, ont montré que le tallage (nombre de pousses émises par un pied) est commandé par le complexe répressif PRC2 qui réprime les gènes inhibiteurs de la formation de nouveaux talles ; une protéine NGR5 liée à la quantité d’azote présente, recrute le complexe PRC2 sur ces gènes ciblés ; plus il y a de  NGR5 (donc plus d’azote) plus les gènes inhibiteurs de la formation des talles sont inhibés ce qui libère un fort tallage et réciproquement. Le contrôle de l’émission des racines se fait par un système génétique analogue, Le complexe répressif DNR1 limite l’élongation et la ramification racinaire en supprimant l’accumulation d’auxine, il est modulé par une protéine RNR10 liée à la teneur d’azote.

Ces deux systèmes de régulation, l’un du tallage de la plante, l’autre de l’émission des racines, fonctionnent-ils indépendamment ? Des Chercheurs* ont montré récemment qu’un gène OsWRI1a coordonne l’activité des deux systèmes. En ce qui concerne le tallage, OsWRI1a active directement NGR5 qui s’accumule en réponse à la présence d’azote ; ce gène fournit ainsi une couche régulatrice additionnelle.  Pour les racines, OsWRI1a interagit avec RNR10 et agit sur l’association RNR10-DNR1 modulant ainsi la stabilité de DNR1 et l’accumulation d’auxine.

Cette simple observation  « Si vous apportez de l’azote à une culture vous favorisez sa production aérienne » a poussé les Chercheurs à en connaître la nature génétique. Jusqu’ici il s’agit uniquement d’un progrès de la connaissance. Cependant les auteurs de l’étude pensent que la sélection basée sur ces résultats doit permettre de créer des génotypes capables d’augmenter leur production en économie d’azote.

 

*Chengbo Shent et al. Science 26 février 2026, pp 937-945.   

Quelle est la part génétique associée à la durée de vie?

Jeudi 5 Mars 2026

La durée de vie d’un individu résulte de mécanismes biologiques conservés donc génétiques qui régulent le vieillissement, et de facteurs environnementaux notamment le mode de vie de chaque individu. Peut-on séparer ces sources de variabilité ou tout au moins avoir une mesure de l’importance de l’effet génétique qui lui ne peut être corrigé ? 

Plusieurs gènes interviennent dans l’expression de la longueur de la vie, les uns ont un effet positif les autres négatifs, ce déterminisme plurifactoriel  a été étudié en « génétique quantitative » ; celle-ci ne dit pas quel est l’état génétique d’un individu pour le caractère quantitatif étudié, elle établit l’héritabilité du caractère qui est le rapport de la variance attribuable aux effets génétiques dans la population  à la variance totale du caractère dans cette population.

La plupart des études anciennes sur l’héritabilité de la durée de vie donnent des valeurs faibles pour ce rapport : entre 13% et 33%. Une étude récente l’estime même entre 6% et 16%. Tout cela jette un doute sur le rôle que joue l’hérédité sur le vieillissement car ces résultats sont largement en dessous des autres caractères physiologiques chez l’être humain (49%) et même sur une étude faite en laboratoire sur des souris sauvages (38% à 55%). Des Chercheurs* ont dans une nouvelle étude corrigé les biais possibles qui affectaient ces valeurs, nous résumons ici leurs nouveaux résultats.

Les auteurs de l’étude séparent la mortalité extrinsèque relative aux décès causés par des facteurs provenant de l’extérieur du corps : accidents, homicides, maladies infectieuses, hasards environnementaux, de la mortalité intrinsèque  provenant de l’intérieur du corps : mutations génétiques, maladies associées au vieillissement, déclin des fonctions physiologiques. Un autre facteur important est l’âge minimal auquel les individus doivent être vivants pour être inclus dans l’étude. Ces deux facteurs n’avait pas étés pris en compte jusqu’ici.

Sur plusieurs cohortes de jumeaux (deux Danoises : relevés établis  sur de vrais jumeaux et de faux jumeaux nés de 1870 à 1900 ; deux Suédoises : relevés établis sur de vrais jumeaux et faux jumeaux nés de 1886 à 1925 ; trois autres Suédoises issues d’un registre de l’Adoption Suédoise   soit : deux relevés sur de vrais jumeaux et un relevé sur de faux jumeaux nés entre 1900 et 1935),   les auteurs ont montré que la non prise en compte de la mortalité extrinsèque  entraîne une estimation de l’héritabilité de la durée de vie assez faible : respectivement pour les différentes cohortes : 23%, 35% et 33%. Par contre la suppression de la mortalité externe, non connue dans le relevé des cohortes, estimée de valeur annuelle constante dans les modèles de l’étude, fait progresser la valeur de l’héritabilité à 57%, 56% et 53%. Enfin, ils ont montré que l’âge minimal des individus au-delà duquel ils sont  pris  dans l’étude n’a qu’une influence faible sur l’héritabilité.

En définitive, l’étude conclut à une héritabilité réelle de la durée de vie de 53% ce qui est presque le double des héritabilités qui avaient été calculées initialement. Ce résultat laisse à penser qu’il sera difficile d’atteindre un grand âge simplement en adoptant un mode de vie disons modéré puisque l’influence génétique y est importante et donc non modifiable.

 

* Ben Shenhar et al, Science 29 janvier 2026, pp. 504-510.

Peut-on déplacer une espèce végétale en dehors de son milieu d'adaptation?

Jeudi 5 Février 2026

L’introduction de nouvelles espèces en agriculture est une vieille histoire, les grands explorateurs ont ramené de leur voyage maintes plantes soit pour enrichir les collections botaniques soit pour tenter leur culture dans nos climats tempérés. On leur doit notamment la pomme de terre, la tomate qui nous sont maintenant aussi indispensables que ne l’étaient les anciennes espèces cultivées.  Avec le réchauffement climatique des agriculteurs tentent dans nos climats tempérés, des cultures jusqu’ici réservées à des climats subtropicaux dans lesquels les températures favorables à la croissance des plantes sont comprises entre 0 et 30°C (Notons qu’il a existé aussi la tentation inverse, moins justifiées maintenant, de déplacer des espèces tempérées vers les zones subtropicales).  Quelles sont leurs chances de succès ou encore à quoi peuvent-ils s’attendre ?

Notons d’abord que si les limites thermiques peuvent constituer un  obstacle majeur, elles ne sont pas les seules à prendre en compte. Il y a la pluviométrie ; le taux hygrométrique moyen de l’air pour lequel les plantes ont acquis une réponse adaptative ou non ; la longueur du jour qui peut intervenir sur l’induction florale. Enfin la composition du sol ou ses caractéristiques structurelles peuvent s’opposer au développement de certaines espèces (plantes calcifuges, plantes sensibles à l’asphyxie).

L’introduction  de plantes annuelles (tomate par exemple)  a souvent réussi. Par la rapidité de leur cycle de reproduction elles évitent, en climat tempéré, les périodes froides de l’hiver. Les problèmes peuvent être graves pour les espèces bisannuelles et pluriannuelles qui vont subir au cours de leur vie plusieurs cycles climatiques complets. Un exemple, concernant l’introduction en France de la culture du kiwi, illustrera me semble-t-il, plus concrètement, les difficultés qui surviennent.

Le kiwi (Actinidia chinensis) est une liane pérenne originaire des rives du cours moyen et inférieur du fleuve Chinois Yang Tsé Chiang en climat subtropical humide. Il a été introduit en Nouvelle Zélande, sélectionné et cultivé dans l’ile nord de ce pays lui aussi en climat subtropical humide. En dernier lieu il a été introduit en France et planté pour la première fois en 1965 dans les Pyrénées Atlantiques. Les premières publications françaises sur cette culture lui donnaient une capacité d’adaptation très large, ainsi de nombreux arboriculteurs ont créé des vergers dispersés dans toutes nos régions. Les échecs ont été très nombreux  à mesure que l’on s’éloignait de l’extrême sud-ouest lieu de la première implantation.

- Vers le nord, les dégâts de gel tardif devenaient de plus en plus importants dès que l’on atteignait la vallée de la Garonne, ils affectaient au printemps les jeunes bourgeons en début de croissance mais aussi les fruits avant leur récolte qui se situe fin octobre. Dans les zones très gélives : bordure du Massif Central, vallée de la Loire, les dégâts de gel étaient si graves que les écorces éclataient, le rétablissement des plants était compromis.

- En Méditerranée le gel tardif étant plus rare, il n’était plus un obstacle majeur ; mais un nouvel avatar s’est opposé à la culture des kiwis : les vents desséchants. Les feuilles de cette espèce subtropicale humide ne sont pas adaptées à une faible hygrométrie, elles se dessèchent par vent sec, c’est le «folletage» qui va s’opposer au développement de la plante et du fruit.

- Le kiwi est une espèce multipliée par bouturage ; les racines des plants bouturés sont sensibles au calcaire qui induit des chloroses, l’espèce a dû être ainsi retirée des sols calcaires, elle a dû être encore retirée des sols mal drainés car elle redoute l’asphyxie.

En définitive le meilleur comportement du kiwi correspond à la zone des Pyrénées Atlantiques à climat chaud et humide, sur des sols d’alluvions légers ; ces conditions sont celles de son lieu d’adaptation d’origine.

Si l’on veut étendre sa culture plus au Nord ou à l’Est, il faut  en faire une culture artificielle, c’est-à-dire lui fournir des protections qu’elle n’a pas naturellement : protection antigel, abris contre les vents desséchants, choisir les sols non calcaires et non asphyxiants. La sélection naturelle a  façonné l’espèce pour un seul milieu et son déplacement affiche ses insuffisances dans les autres milieux.

Le réchauffement actuel qui rapproche thermiquement une zone tempérée d’un climat subtropical, n’en corrige pas nécessairement les autres caractéristiques climatiques ou pédologiques. Il ne peut satisfaire entièrement toutes les aptitudes ou inaptitudes qu’une espèce a acquises par la sélection naturelle dans son milieu d’origine.                     

Toujours plus grand, un nouveau méga barrage Chinois !

Lundi 5 Janvier 2026

Nous sommes ici bien loin des « bassines » ces petites retenues d’irrigation demandées par les agriculteurs français qui provoquent tant d’affrontements entre agriculteurs et mouvements écologistes. Le projet ne semble d’ailleurs pas  avoir encore été signalé par les médias français, il fait l’objet d’un article* paru dans la revue américaine Science. La Chine a commencé la construction d’un gigantesque barrage sur le canyon très profond, creusé dans sa basse vallée par le fleuve Tibétain Yarlung Tsangpo. Ce fleuve passe ensuite en Inde où il change de nom pour devenir le Brahmapoutre et se jeter dans le golfe du Bengale.

Cet  ensemble hydroélectrique aurait une puissance de 60 gigawatts (sachant qu’un EPR a une puissance de 1600 mégawatts soit 1,6 gigawatt, la capacité de production électrique de  l’installation équivaudrait à 37 EPR). Le projet consisterait à dévier une masse d’eau de 3000 m³ par seconde à travers des tunnels creusés dans la base rocheuse himalayenne pour alimenter des centrales souterraines et exploiter ainsi une chute de 2000m. L’eau serait rassemblée dans son débit entier peu avant la frontière et restituée à l’Inde. La combinaison du débit et de la hauteur de chute génèreraient 300 terawatt-heure (téra = 10¹²) annuels d’électricité soit trois fois la puissance du barrage des trois Gorges, le plus grand barrage au monde, lui-même en Chine.

Nous avons déjà abordé la question de l’effet délétère des barrages sur l’environnement. Mais ici, du fait du gigantisme du projet, a-t-on bien étudié le problème et notamment l’effet qu’il peut avoir sur les modifications du débit du fleuve Brahmapoutre, changements pouvant affecter les populations Indiennes et du Bangladesch qui vivent sur ses berges. En outre le fleuve Yarlung Tsangpo arrache sur le plateau tibétain d’énormes quantités de sédiments qui sont déposés ensuite sur la vallée du Brahmapoutre enrichissant cette plaine fortement peuplée. Il n’est pas précisé si le barrage va complètement stopper le débit du fleuve, il est dit seulement que l’eau sera déviée vers des tunnels creusés dans la roche alimentant plus bas les centrales électriques. En principe donc, les dépôts de limons fertiles ne seraient pas supprimés mais l’étendue de ces dépôts, amplifiée par les crues, va être réduite par la régulation du débit du fleuve.

Les informations sur le projet sont rares ; il est présenté comme une centrale au fil de l’eau c’est-à-dire sans retenue donc sans stockage des sédiments. Cette annonce paraît cependant quelque peu douteuse puisque le canyon serait asséché sur 200km. De plus un réservoir de taille conséquente serait prévu pour atténuer le débit du fleuve permettant une meilleure exploitation de ses capacités de production.

Ce projet, fort utile à la Chine qui a beaucoup investi dans les champs d’éoliennes et de panneaux photo voltaïques dont la production est inconstante et nécessite  des apports stables, n’a pas été établi en concertation avec L’inde ni le Bangladesh. Par ailleurs il n’y a  aucune accessibilité aux détails du projet notamment ses effets sur l’environnement ou ses limites quant aux risques climatiques ou sismiques. Ainsi naissent les sources de litiges.

 

* Rafael JP Schmitt et Brian Eiler, Science, 20 Novembre 2025, p.767           

Deux manières d'éviter la prédation : camouflage et aposématisme.

Vendredi 5 Décembre 2025

 Comment échapper aux prédateurs qui doivent, pour vivre eux-mêmes, se nourrir d’une proie ? Que peut faire la proie : fuir, se cacher, ou lutter contre l’agresseur ; chacune de ces trois options peut donner des chances de survie à la proie mais aucune ne lui donne une certitude de succès. Nous allons nous intéresser à l’une de ces options : se cacher, ou plutôt à  l’une de ses alternatives originale qui est le camouflage ou l’aposématisme. Le camouflage c’est la confusion que peut faire le prédateur entre la couleur de sa proie et celle du milieu dans lequel elle vit ; l’aposématisme est au contraire la coloration distinctive de la proie et de celle du milieu dans lequel  elle vit en alerte pour le prédateur des risques courus en cas de prédation (intoxication, morsure venimeuse etc.) ou simplement pour lui faire peur. Ces deux alternatives camouflage et aposématisme sont le fruit de la sélection naturelle favorisant la survie de la proie en présence de prédateurs ; leur efficacité n’étant pas absolue, des chercheurs* ont essayé de comprendre quel contexte écologique favorise une alternative sur l’autre nous donnerons ici leurs principales conclusions. 

L’expérimentation évaluait une prédation oiseau-papillon. Pour cela les expérimentateurs ont utilisé des cibles colorées en papier analogues à des papillons de nuit ; la couleur de camouflage de ces appâts était marron comme les troncs d’arbres sur lesquels ils seraient fixés, les couleurs testant l’effet aposématique étaient : un fond orange avec bandes noires (effet typique), et un fond vert avec bandes noires (effet atypique) ; ces deux alternatives afin de de s’assurer qu’une prédation plus importante chez la cible typique ne s’expliquait pas par sa couleur plus visible ou parce que  répandue chez les lépidoptères au sein des communautés de proies. Les cibles colorées étaient épinglées sur des troncs d’arbres avec un ver de farine « accompagnement de récompense » dont la  consommation était contrôlée car indiquant une prédation. L’expérience  a été répartie sur 21 forêts réparties sur 6 continents 720 appâts artificiels ont été fixés sur chaque site. 

Les principales conclusions de cette étude sont les suivantes :

        - La prédation n’est pas plus forte aux basses latitudes (équateur), elle n’est pas non plus réduite, à ces latitudes, face à une stratégie aposématique.

        - Dans les lieux où la prédation est intense, les risques de prédation augmentent tout le long de l’expérience, plus lentement pour les appâts aposématiques typiques (orange à bande noire), plus forte pour les couleurs atypiques (fond vert à bandes noires)  ou de camouflage (marron). C’est donc que les stratégies d’aposématisme atypique et de camouflage perdent leur efficacité. Cela suppose que les prédateurs n’ont pas eu le temps de se former à une nouvelle stratégie aposématique atypique et que la stratégie de camouflage perd son avantage à mesure que les prédateurs acquièrent de l’expérience avec la communauté de proies locales.

        - Dans les zones où les proies aux couleurs aposématique typiques sont très nombreuses, les risques de prédation sur ces cibles sont plus faibles que pour les cibles aposématiques atypiques ou de camouflage. La familiarité avec le signal d’avertissement diminue ainsi le risque de prédation par sa généralisation en contrepartie les prédateurs attaquent davantage les autres cibles par besoin de nourriture.

        - Les risques de prédation augmentent au cours de l’expérience  si les proies camouflées sont plus nombreuses. Une forte abondance de ces proies réduit l’efficacité du camouflage.

        - Un éclairage plus intense augmente la prédation pour tous les traitements.

- Les stratégies de camouflage perdent de leur efficacité une fois que les prédateurs ont appris à identifier leur proie en milieu faiblement éclairé.

En définitive l’analyse du comportement du prédateur, devant une proie « déguisée » en quelque sorte, est assez complexe. Si la prédation est intense quel que soit le déguisement les risques pour la proie augmentent lentement avec le temps, l’apprentissage du prédateur est lent à s’établir. Là où les proies sont en grand nombre, l’apprentissage du prédateur pour le déguisement est plus rapide, les risques deviennent  très vite élevés pour la proie. Enfin un fort éclairage est toujours néfaste quel que soit le déguisement.

 

*Iliana Medina et al. Science 25 septembre 2025, pp. 1336-1340  

Les détritus sources de nutriments.

 Mercredi 5 Novembre 2025

 

Une plante pour vivre et se développer reçoit par la photosynthèse de l’énergie mais aussi du carbone, de l’hydrogène, et de l’oxygène. Il prend au sol par ses racines, l’eau et dissous dans l’eau, les nutriments : l’azote (sous forme d’ions ammonium (NH₄⁺) ou d’ions nitrate (NO₃^-), le phosphore sous forme d’ions phosphates (PO₄^3-), le potassium (K), le calcium (Ca), le magnésium (Mg), le soufre (S), le Fe (Fe) et le Clore (Cl) sous la forme de leurs ions élémentaires. Comment ces nutriments apparaissent dans les sols, ce point est important car il détermine pourquoi un sol est fertile ou pauvre.

Le sol, matériel poreux qui recouvre une roche mère inaltérée, est un ensemble très complexe ; on y trouve des fragments plus ou moins gros de la roche mère (sables par exemple),  des fragments issus de son altération chimique, des racines vivantes,   des fragments de matière organique issus de la dégradation des plantes, des micro-organismes, des macroorganismes tels que des vers, des larves, des arthropodes, des champignons, enfin de l’air et de l’eau.

Une grande partie des nutriments présents dans un sol résulte de l’altération chimique de la roche mère. Dans le cas par exemple d’une roche mère granitique, ses trois composants : le quartz, le mica, le feldspath, sont en fait des oxydes complexes (notamment de calcium, de magnésium de potassium et de sodium), qui en présence d’eau de percolation acide (contenant l’ion H⁺) sont libérés dans cette même eau sous forme de nutriments. Les autres oxydes (Al et Si) insolubles forment des particules d’argiles. La roche mère ne fournit pas tous les nutriments, l’azote, le phosphore, le soufre y sont peu ou pas représentés ; une source indispensable provient de la dégradation des détritus.

A la surface d’un sol naturel on trouve une couche de détritus constituée de feuilles mortes, brindilles, arbres morts, etc. Cette litière est un réservoir de micronutriments et de composés organiques qui vont être dégradés et transformés par la faune souterraine et les champignons. Au-dessous de la litière se trouve une couche d’humus constituée de particules végétales provenant de la décomposition de la litière. Sa formation est le résultat de la consommation des feuilles mortes par des détritivores (vers de terre par  ex.), d’une décomposition plus avancée de leur cellulose et de leur lignine par les champignons du sol, enfin une minéralisation du phosphore, de l’azote et du soufre par les bactéries.

La richesse d’un sol naturel en nutriments dépend donc essentiellement des apports provenant de l’altération de sa roche mère et de la minéralisation de sa litière. Ces nutriments solubles vont être lessivés par les eaux qui s’infiltrent dans le sol et risquent d’être rapidement indisponibles au niveau des racines ; la présence dans le sol d’argile et de micelles argileuses capables de fixer ces ions nutritifs et de les échanger avec les racines est fondamentale pour maintenir une fourniture régulière de nutriments aux plantes.    

Les Hominines en Afrique du Sud

Dimanche 5 Octobre 2025

Il y a 2 millions d’années où se situent les découvertes anthropoïdes faisant l’objet de cette étude, le sous ordre des Hominoïdes ou singes primates sans queue apparu il y a 25 millions d’années avait bien évolué. De ce groupe avait émergé la famille des Hominidae (17 millions d’années) en divergence avec les Hylobatidae (gibbons), puis la sous famille des Homininae (13 millions d’années) en divergence avec les Ponginae (Orang outan), la tribu des Hominini  (8 millions d’année) en divergence avec les Gorillini (Gorilles), enfin la sous tribu des Hominina ou Hominines (6 millions d’années) en divergence avec les Panina (Chimpanzés). Ces Hominines ont pour caractère principal la bipédie, ils comprennent plusieurs genres dont le plus important est le genre Homo qui donnera bien plus tard Homo sapiens.

Après ce rappel de la phylogénie qui retrace l’origine de l’espèce humaine, nous nous arrêtons donc il y a 2 millions d’années en Afrique du Sud dans la zone dite « le berceau de  l’humanité ». Ce site de 470 km² (proche de Johannesburg) a été retenu par l’UNESCO comme héritage mondial de l’humanité car il recèle la plus grande concentration de restes humains Hominines.

L’article d’une Journaliste Scientifique* dont nous résumerons ici l’essentiel, attire l’attention sur la richesse de ce site et des questions qu’il pose.

Il commence par les découvertes de José Braga (anthropologue Professeur à l’Université Paul Sabatier de Toulouse) et de son équipe qui en 2014 découvrent dans  une excavation dolomitique remplie de sédiments de la région de Kromdraai ville incluse dans « le berceau de l’Humanité », une mâchoire datée de 2 millions d’années appartenant à notre genre Homo (Homo erectus) ; l’année suivante  il découvre les restes très proches dans la fouille et datés de 2 millions d’années, de mâchoires de deux enfants :  l’une du genre Homo, l’autre du genre Paranthropus plus ancien (Hominine grimpeur) ; Enfin en 2019 il mettra à nu, quelques mètres plus loin un crane du genre Australopithecus.

Ce sont donc trois genres d’Hominines y compris un de nos ancêtres direct qui ont coexisté il y a deux millions d’années environ.

De nouvelles découvertes, ainsi qu’un réexamen des découvertes anciennes ont montré qu’une demi-douzaine de divers Hominines vivaient en même temps, il y a deux millions d’années, dans la zone dite « Le Berceau de l’Humanité ».

Ces trois genres d’hominines marchait debout, étaient de petite taille, avaient vraisemblablement le corps recouvert de poils et un petit cerveau. Ils vivaient dans une zone forestière bordant une rivière. Les femelles étaient de petite taille suggérant une structure sociale dans laquelle quelques mâles accompagnaient un groupe de femelles et leurs enfants.

Cependant Paranthropus avait une tête robuste avec des crêtes d’attache des muscles de la mâchoire très développés comparé à Homo dont les mâchoires et les dents étaient plus petites et la face plus aplatie. Quant au genre Australopithecus d’Afrique du Sud il ressemble à Lucie premier Australopithèque découvert en Afrique de l’Est, il grimpait aux arbres et pouvait avoir utilisé des outils.

La coexistence vraisemblable sur un même lieu de ces trois espèces questionne, y avait-il dans leur comportement quelque chose qui le permettait ? Y avait-il entr’eux antagonisme ou indifférence ? Il n’y a pas de réponse précise à ces questions. Etant donné les différences dans leur anatomie faciale, plusieurs chercheurs ont pensé que ce qui les séparait résidait dans leur nourriture. Paranthropus avec ses fortes mâchoires et grosses dents mangeait des aliments végétaux durs (noix, racines, feuilles d’arbres) ; Homo avec ses petites dents mangeait une  nourriture plus mole et de la viande. Australopithecus était omnivore (fruits, feuilles et peut-être quelques petits animaux). Enfin comment se fait-il que l’un de ces trois genres, le nôtre : Homo, ait survécu alors que les autres ont disparu ? Dans « le Berceau de l’Humanité » 30 à 40% des fossiles sont des enfants de Paranthropus, il est bien moins nombreux pour le genre Homo. Selon José Braga, « Les premiers Homo ne se seraient pas seulement adaptés au milieu physique, ils auraient créé une niche sociale et développementale qui a permis la survie et le développement de plus de descendants ».

 

*Ann Gibbons Science 24 Juin 2025, pp.332-335.        

Comment la photosynthèse est affectée par la chaleur.

Mardi 5 Août 2025

 

La revue Science consacre une édition spéciale au comportement des plantes face au réchauffement climatique ; nous avons choisi de résumer l’un des articles* de cette édition pour rappeler les  effets de la chaleur sur la photosynthèse, processus fondamental dans le monde vivant car il transforme, dans les chloroplastes des plantes, l’énergie solaire en composés biochimique énergétiques : les sucres, qui vont être utilisés comme source d’énergie par tous les métabolismes des êtres vivants.

Cet article examine uniquement le comportement des  plantes utilisées en culture : plantes en C₃ les plus nombreuses dont la première molécule issue de l’assimilation du CO₂ par la photosynthèse est le phospho-glycerate à 3 atomes de carbone et les plantes en C₄ plus rares (maïs, millet, sorgho, canne à sucre) dont la première molécule issue de l’assimilation du CO₂ est l’acide oxalo-acetique à 4 atomes de carbones.

L’activité photosynthétique est d’abord croissante lorsque la température augmente jusqu’à atteindre un optimum qui est de 25°C pour les plantes en C₃ et de 35°C pour les plantes en C₄ ; au-delà de ces optima, la photosynthèse baisse fortement jusqu’à disparaître vers 45°C. En plein soleil, l’énergie absorbée par la chlorophylle pour la photosynthèse est en excès ; cet excès doit-être dissipé pour limiter l’échauffement des feuilles. Trois phénomènes physiques limitent ce réchauffement : l’évaporation de  l’eau, la convection et la radiation. Si ces phénomènes sont insuffisants, la température de la feuille augmente et peut aboutir à la destruction de cellules et même de la feuille. Ce stress hydrique est exacerbé, nous allons le voir, par la sècheresse.

L’eau disponible au niveau de la feuille est celle de l’évapotranspiration de la plante. Si l’eau est présente dans le sol, les racines absorbent cette eau qui remonte jusqu’aux feuilles et, par les vaisseaux du bois, elle s’évapore au niveau des stomates si ceux-ci sont ouverts. Notons déjà que sur un sol sec il n’y aura pas d’eau disponible au niveau des stomates et l’arbre ne pourra pas l’utiliser pour se refroidir. Dans le cas où le sol a des réserves d’eau, l’ouverture des stomates libérant l’évapotranspiration est dépendante du déficit de pression de vapeur d’eau de l’air  (différence entre la pression de la vapeur d’eau à saturation et la pression de vapeur d’eau de l’air du moment) ce déficit s’accroit exponentiellement  avec la température, de sorte que les stomates se referment pour que la plante ne se déshydrate, privant ainsi la photosynthèse d’une protection contre la chaleur.

Les pertes de chaleur par convection évitent une stratification des couches d’air ; l’air chaud étant plus léger que l’air froid va s’élever et être remplacé par de l’air plus froid ce qui maintient la température ambiante des feuilles mais ne les refroidit pas. Le phénomène de dissipation d’énergie par rayonnement est plus intéressant à analyser car certaines plantes ont acquis, par la sélection naturelle, des propriétés qui accroissent la réflectivité des feuilles : feuilles recouvertes d’une épaisse couche de cire, feuille recouvertes de poils et quantité plus faible de chlorophylle présentes dans les feuilles. L’angle d’attache des feuilles sur les rameaux peut réduire l’interception du rayonnement solaire. A midi, lorsque le soleil est haut, les  feuilles érigées interceptent moins les radiations que si elles étaient horizontales. Ceci est valable pour l’ensemble de la canopée, si un arbre a un port érigé, il intercepte moins les radiations que si son port est étalé. Le parahéliotropisme est la propriété de certaines plantes dont les feuilles changent d’orientation avec la direction du rayonnement solaire.

Enfin au niveau moléculaire l’augmentation de la température va agir sur la Rubisco (Ribulose-1-5-biphosphate carboxylase/oxygénase) enzyme qui chez les plantes en C₃ catalyse la fixation du CO₂ sur le ribulose-1-5- biphosphate pour donner du phospho-glycerate (voir plus haut). Celle-ci bifonctionelle, exerce alors son activité d’oxygénase et fixe le dioxygène sur le carbone c’est son activité photo-respiratoire. Cette activité prend le pas sur l’activité photosynthétique chez les plantes en C₃ lorsque la température augmente ce qui explique leur moindre production photosynthétique à température élevée que les plantes en C₄.

En définitive, lorsque la température augmente au-delà de leur seuil optimum d’efficacité photosynthétique, les plantes perdent peu à peu leur capacité à nous fournir de la vapeur d’eau, de l’oxygène et à fixer le CO₂.

 

*Carl J. Bernacchi et al. Science 12 juin 2025, pp1153-1159. 

Biodiversité dans un isolat.

Jeudi 3 Juillet 2025

Un isolat est un territoire naturel séparé du domaine naturel global par un espace qui constitue une rupture aux échanges biologiques entre les deux territoires. Le modèle le plus simple est l’ile, mais un parc dans la ville est aussi un isolat tout comme une parcelle abandonnée a son état naturel dans un vaste espace agricole. Que deviennent les populations qui y vivent, en quoi diffèrent-elles du domaine naturel global ?  C’est ce dont nous allons parler dans ce billet.

La diversité spécifique (le nombre d’espèces) se réalimente par l’immigration provenant du domaine naturel global, elle dépendra donc de la distance qui sépare l’isolat de ce dernier. Si cette distance est très grande, les espèces végétales qui se déplacent peu ou qui ont un faible taux de dispersion de leurs graines ou de leurs spores ne pourront rejoindre l’isolat, il en sera de même pour les espèces animales à faible rayon de déplacement. Un autre facteur qui influencera la diversité spécifique est la taille de l’isolat. Plus il est grand, plus les niches d’hébergement y seront nombreuses et donc plus la capacité d’accueil des immigrants sera importante. Sa richesse alimentaire (richesse du sol, disponibilité en eau), sa position climatique (zone tropicale humide) vont aussi favoriser les possibilités d’accueil et donc la biodiversité.

Nous avons vu ce qui pouvait être favorable au maintien de la diversité spécifique, voyons maintenant ce qui va contribuer à l’élimination d’espèces présentes dans l’isolat. D’une manière générale c’est le contraire de ce qui y est favorable à leur maintien : éloignement de l’isolat du domaine naturel, sa petite taille, ses faibles ressources alimentaires, sa position climatique défavorable (aridité du climat par exemple). A cela s’ajoute d’autres contraintes, de nature biologique elles, et qui, dans le temps, peuvent conduire à la disparition d’espèces. Ainsi celles non renouvelées par l’immigration et dont l’effectif est faible vont perdre par consanguinité leur variabilité génétique et leur vigueur puis disparaître. La concurrence alimentaire entre espèces peut-être fatale à celles qui sont les plus faibles ; enfin la prédation peut aboutir aussi à leur disparition lorsque le prédateur est en surnombre.

Comment évolue le nombre d’espèces présentes sur l’isolat ? 

Disons d’abord que ce nombre est nécessairement inférieur à celui du domaine naturel global car la distance va être un obstacle infranchissable pour certaines d’entre elles. Pour celles qui peuvent rejoindre l’isolat, à mesure qu’elles y occupent leur place, il n’y a plus de capacités d’accueil, l’immigration en provenance du milieu naturel global diminue peu à peu au cours du temps.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        D’un autre côté, à mesure que l’isolat se sature, le nombre d’espèces qui disparait augmente. En définitive si l’on trace sur un même graphique la courbe de variation de l’immigration annuelle en fonction du nombre d’espèces présentes sur l’isolat (courbe décroissante) et celle de la mortalité annuelle elle aussi en fonction du nombre d’espèces présentes (courbe croissante), les deux courbes se coupent au point d’équilibre où la mortalité des espèces présentes est égale à leur remplacement par immigration. Ce point d’équilibre est spécifique à chaque isolat.                     

L'agriculture conventionnelle et l'agriculture biologique sont-elles différentes en ce qui concerne la dégradation des sols ?

 Jeudi 5 Juin 2025

Des Chercheurs Hollandais* ont comparé les effets sur les sols d’une culture conventionnelle et d’une culture biologique (organique) avec comme hypothèse de travail : l’agriculture biologique est moins néfaste à la multifonctionnalité des sols que l’agriculture conventionnelle. Mais que se passe-t-il dans les deux cas, si on accroît l’intensité des pratiques agricoles pour augmenter les rendements par exemple ?

L’étude a été réalisée à partir d’observations et de mesures réalisées sur 53 fermes Hollandaises soit en culture conventionnelle soit en culture biologique et sur deux types de sols argileux ou sableux. Les auteurs définissent une culture biologique lorsque les apports de fertilisants et le contrôle des parasites sont d’origine naturelle et non issus de produits  synthétiques.

La multifonctionnalité des sols est une notion complexe à appréhender, les deux déterminants les plus importants pour la définir sont :

   - la capacité de rétention de l’eau (lorsqu’elle diminue, le sol devient sensible à la sècheresse, il est moins efficace pour le cycle de la nutrition des plantes, il y a perte d’éléments nutritifs et donc pollution des eaux) ;

   - la perte de la teneur en matière organique des sols et de sa biodiversité (richesse microbienne, vers de terre, nématodes etc.).

Dans l’analyse, cette multifonctionnalité a été représentée par un index intégrant des indicateurs de fonction du sol tels que le cycle des nutriments, la décomposition, les réserves selon la structure du sol, le contrôle des parasites, et la régulation de l’eau.

L’intensité des pratiques agricoles intègre, dans un autre index, des informations obtenues auprès des fermiers sur les apports de matière organique, la fréquence des labours, la rotation des cultures.

Pour chaque ferme, soit en culture conventionnelle soit en culture biologique, les auteurs vont disposer d’un index mesurant la multifonctionnalité de leur sol et d’un index mesurant l’intensité des pratiques culturales. Une analyse statistique va permettre de comparer ces index selon les types de cultures et les types de sols et leur effet l’un sur l’autre dans tous les cas.

Les principaux résultats de l’étude sont les suivants :

        - L’index d’intensité des pratiques culturales est en moyenne toujours plus faible en culture biologique qu’en culture conventionnelle que ce soit pour les fermes en sol sableux ou en sol argileux. Ce qui signifie que les pratiques agricoles biologiques sont moins agressives.

        - L’index qui caractérise la multifonctionnalité des sols ne peut être prédit ni par le mode de culture (bio ou conventionnelle)  ni par le type de sol (sableux ou argileux).

        - Si maintenant on trace la droite de régression entre les scores d’intensité des pratiques culturales de chaque ferme et celui de la multifonctionnalité de leur sol, on s’aperçoit que cette droite a une pente négative, autrement dit la multifonctionnalité des sols diminue dès que les scores d’intensité augmentent quels que soient les sols et les modes de culture (biologique ou conventionnelle).

En résumé, ce qui affecte le plus la multifonctionnalité des sols en agriculture, ce n’est pas le type de culture (biologique  ou conventionnelle) qui est appliquée, c’est surtout la pratique culturale intense qui est défavorable.

 

* Sophie Q. Van Rijssel et al. Science, 25 avril 2025, N° 6745, pp406-411