Pourquoi les plantes fleurissent-elles tôt ?

La phénologie végétale est un domaine d'étude qui traite de la définition des stades de développement des plantes, appelésstades phénologiques, qui se produisent dans différents environnements et de la manière dont ils changent en réponse auxvariations climatiques. Les plantes, comme les autres organismes, sont sensibles aux agents antibiotiques, c'est-à-dire aux facteurs externes tels que le gel, les vagues de chaleur, la grêle, mais aussi aux agents biotiques, tels que les attaques d'insectes et les agents pathogènes. La sensibilité varie notamment en fonction du stade de développement de la plante au moment où elle subit le changement. Les études scientifiques utilisent les observations phénologiques effectuées pendant plusieurs années dans une zone donnée pour déterminer les changements et les risques.

La floraison des plantes est la transition entre la phase végétative et la phase reproductive. Les cellules du tissu méristématique de la pousse, c'est-à-dire les cellules qui ont une nature embryonnaire, qui restent "jeunes pour toujours", prolifèrent et se différencient. Cela signifie que des changements se produisent au niveau génétique, induits par des facteurs environnementaux, tels que la température et les précipitations. La floraison est donc contrôlée par divers facteurs génétiques, qui sont à leur tour influencés par des agents externes.

La floraison est influencée par plusieurs facteurs climatiques, tels que la température hivernale à laquelle la plante est soumise. De nombreuses espèces végétales, en particulier celles qui poussent dans les climats tempérés, doivent subir une période prolongée d'exposition au froid, appelée vernalisation, pour pouvoir fleurir. Cela garantit que le développement de la reproduction et la production de graines ont lieu au printemps ou en été, plutôt qu'à l'automne. Après la vernalisation, les plantes peuvent également avoir besoin d'autres stimuli saisonniers avant la floraison.

La floraison est un processus finement contrôlé au niveau moléculaire : la protéine Flowering Locus C (FLC) en est l'acteur principal. En effet, elle réprime la floraison en bloquant les gènes responsables de ce processus physiologique. Cependant, lorsque la plante est exposée à une période de froid prolongée, d'autres molécules sont produites, telles que des protéines ou des acides nucléiques, qui réduisent à leur tour l'expression de la protéine FLC. L'inhibition de l'expression du FLC permet aux gènes responsables de la floraison de la plante de s'exprimer librement et d'initier ainsi ce processus physiologique.

Ces dernières années, plusieurs floraisons ont été observées plus tôt que la période moyenne. Les mesures varient en fonction de la zone considérée, qui sera caractérisée par différents stimuli environnementaux, mais la tendance à anticiper cet important processus physiologique est bien connue. En effet, une étude de l'université de Cambridge a analysé 406 espèces végétales différentes et a montré que la date moyenne de la première floraison entre 1987 et 2019 était un mois plus tôt que la date moyenne mesurée entre 1753 et 1986. D'autres études basées sur des données historiques concernant les dates de floraison de plus de 400 espèces montrent que les périodes de floraison ont avancé en moyenne de 4-6 jours par augmentation de degré centigrade. Par exemple, les observations des communautés végétales de Concord, Massachusetts (États-Unis) recueillies entre 1852 et 2006, au cours desquelles la température a augmenté de 2,4 °C, ont entraîné une avancée de 7 jours de la date de floraison.

La période au cours de laquelle une floraison plus précoce des plantes a été enregistrée au Royaume-Uni coïncide avec la période au cours de laquelle s'est produit une accélération du réchauffement global causé par l'activité humaine. En fait, le changement climatique en cours a commencé depuis les années 1980 et a induit des changements à l'échelle mondiale. Les émissions de gaz à effet de serre, dont le dioxyde de carbone, ont généré une augmentation de la température moyenne de la Terre. Les émissions de gaz à effet de serre d'origine anthropique jouent un rôle important dans le réchauffement de la surface de la Terre, car elles sont capables de réfléchir le rayonnement infrarouge qui réchauffe l'atmosphère. Cela a donc entraîné une augmentation de la température moyenne de surface de 1,1°C. depuis 1850.

Les études concernant la sphère moléculaire régulant la floraison, en relation avec les stimuli abiotiques, se sont multipliées ces dernières années. Cependant, les informations sur l'impact des facteurs de changement climatique, tels que la température et la concentration de dioxyde de carbone, sur la régulation des voies du temps de floraison sont limitées. En général, il y a une altération des différents éléments moléculaires qui régulent l'expression des gènes qui initient le processus de floraison. Ces éléments comprennent des protéines et diverses molécules d'ARN, un acide nucléique autre que l'ADN. Ces molécules d'ARN peuvent être longues, appelées "longRNA", ou courtes, appelées "microRNA", qui ont une action inhibitrice. Ce système complexe et finement évolué est modifié par les nouveaux stimuli environnementaux auxquels la plante est soumise.

Les différents stades de développement des plantes ont évolué en coordination avec les saisons et les facteurs environnementaux qui les régulent. Si les plantes fleurissent trop tôt, elles risquent de subir une gelée tardive, entraînant la mort des fleurs. L'effet est une cascade : les plantes peuvent avoir un succès reproductif moindre, ce qui modifie le rendement et la qualité des semences, et les animaux qui dépendent des fleurs pour leur survie, tels que les pollinisateurs, peuvent se trouver privés de leur propre source de subsistance. En effet, les plantes, les insectes, les oiseaux et d'autres animaux sauvages ont coévolué au point de synchroniser leurs stades de développement.

Le changement climatique, en modifiant la température moyenne et la fréquence de certains événements météorologiques, a un impact négatif sur la période de floraison de la plupart des espèces végétales. Cela affecte l'interaction entre les plantes et les pollinisateurs, modifiant les moments de rencontre entre les deux interacteurs, le fragrance, la couleur et le développement des organes floraux, ce qui affecte la reconnaissance et l'attirance des pollinisateurs. La coévolution créée entre la plante et le pollinisateur est affectée et une sorte de "mis-match" est créée, affectant la qualité de vie et le succès reproductif des deux.