Eh, tu m’as volé mon chloroplaste!

Comme toutes les collections d’histoire naturelle, l’Herbier national du Canada qui réunit près de 1 000 000 de plantes séchées conservées au Musée canadien de la nature, est un précieux outil de recherche. Constituée grâce aux efforts de milliers de collecteurs pendant des siècles, cette collection offre aux scientifiques des spécimens de presque n’importe quelle plante au Canada et ailleurs dans le monde. Pour ceux qui tentent de percer les énigmes botaniques, l’herbier propose un moyen traditionnel et économique de voyager dans le temps et l’espace. Il s’est révélé une ressource inestimable au cours des dernières années alors que l’étudiant Colin Chapman, la scientifique Lynn Gillespie et moi-même tentions de comprendre un cas curieux d’hybridation dans l’Arctique canadien.

Armoires remplies de dossiers.

L’Herbier national du Canada contient des centaines de spécimens de Pedicularis qui ont été collectés au cours du siècle dernier dans toutes les régions de l’Arctique canadien. Image : Paul Sokoloff © Musée canadien de la nature

Les pédiculaires (genre Pedicularis) forment un groupe de plantes parasites présentes dans de nombreux habitats arctiques. Deux espèces, la pédiculaire hirsute (Pedicularis hirsuta) et la pédiculaire arctique (Pedicularis langsdorffii ssp. arctica) sont des espèces soeurs que l’on rencontre respectivement dans l’est et l’ouest de l’Arctique canadien. Dans la majeure partie de leur aire de distribution, elles se distinguent souvent facilement par leurs fleurs. La pédiculaire hirsute possède normalement des fleurs rose pâle relativement petites entourées de duvets blancs qui lui servent d’isolant; la pédiculaire arctique arbore des fleurs plus grosses, d’un rose plus foncé; elle est dépourvue de duvet, mais possède deux petites « dents » au bout de chaque fleur.

Une plante.

Comme son nom l’indique, la pédiculaire hirsute est couverte de duvets blancs qui la réchauffent pendant les mois frais d’été. Image : Paul Sokoloff © Musée canadien de la nature

Quand ces deux espèces se rencontrent dans le Haut-Arctique, par exemple sur les îles Axel Heiberg, Ellesmere et Devon, leurs différences s’estompent et certaines populations affichent un mélange de caractéristiques. Voici ce qu’en dit le célèbre botaniste du Musée A. E. Porsild dans sa flore arctique illustrée de 1957 intitulée Illustrated Flora of the Canadian Arctic Archipelago : « Dans le nord-ouest du Groenland et sur les îles d’Ellesmere et de Baffin, on rencontre une forme intermédiaire entre P. hirsuta et P. arctica [P. langsdorffii ssp. arctica] qui a l’allure générale de P. hirsuta mais avec des fleurs plus grosses et le minuscule casque denticulé de P. arctica, par exemple. ».

Une plante.

La pédiculaire arctique possède de grosses fleurs spectaculaires qui servent à attirer les pollinisateurs. Comme ils butinent des pédiculaires arctiques et des pédiculaires hirsutes, ces insectes comme les abeilles sont responsables de l’interpollinisation et donc de l’hybridation de ces deux espèces. Image : Paul Sokoloff © Musée canadien de la nature

En étudiant la morphologie (forme) et les séquences d’ADN de ces deux espèces sur toutes leurs aires de distribution et en particulier dans les régions de chevauchement, nous avons découvert que certaines populations étaient effectivement des hybrides et présentaient une morphologie intermédiaire. Et surtout, nous avons découvert que la plupart des pédiculaires hirsutes possèdent en réalité des « dents » sur leurs fleurs. Nous avons donc rédigé un article sur la différenciation des deux espèces fondée sur la taille des fleurs et la présence ou non d’un style (en anglais) apparent sur la fleur.

Toutes les populations hybrides dont nous avons analysé l’ADN contiennent de l’ADN nucléaire de la pédiculaire arctique et de l’ADN chloroplastique (qui est hérité de la plante mère) de la pédiculaire hirsute. Fait intéressant, nous avons trouvé des populations de « vraies » pédiculaires arctiques (aisément identifiables et dépourvues de caractères hybrides), qui étaient également dotées d’ADN chloroplastique de la pédiculaire hirsute. Il s’agit sans doute de la progéniture issue de sujets hybrides qui se sont recroisés avec des pédiculaires arctiques (dont les fleurs sont plus attrayantes pour les pollinisateurs) pendant plusieurs générations, jusqu’à ce que tous les traits d’hybridation disparaissent. De cette manière, la pédiculaire arctique a « capturé » le chloroplaste de la pédiculaire hirsute.

On peut consulter le résumé de cet article tiré du projet de baccalauréat avec spécialisation de Colin Chapman de l’Université d’Ottawa dans la revue Botanique.

Carte géographique.

On voit ici l’emplacement de tous les spécimens de Pedicularis dont nous avons obtenu une séquence d’ADN. Les triangles orange représentent la pédiculaire arctique, les ronds bleus indiquent la pédiculaire hirsute, les hexagones rouges illustrent les populations hybrides ou introgressives (pédiculaire arctique dotée du génotype chloroplastique de la pédiculaire hirsute). Image : Paul Sokoloff et al. © Musée canadien de la nature

Texte traduit de l’anglais.

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