L’ipomée perd sa capacité d’adaptation sous la pression des pollinisateurs

L’ipomée est une plante que beaucoup d’agriculteurs préféreraient ne jamais croiser. Elle grimpe dans les champs remués de l’est et du Midwest des États-Unis, et se propage rapidement partout où le sol a été retourné.

Ses fleurs, grandes et éclatantes, font partie de celles qui attirent facilement les abeilles et d’autres visiteurs. Or, ce talent pour séduire les pollinisateurs pourrait aujourd’hui pousser la plante dans une impasse.

En principe, les plantes s’ajustent quand le monde change. Celle-ci, à en croire les résultats, s’ajuste moins qu’auparavant.

L’ipomée perd sa capacité d’adaptation

Une équipe qui suivait des populations sauvages d’ipomée a mis au jour une surprise. En seulement neuf ans, la plante a perdu l’essentiel de sa capacité à s’ajuster à un environnement en mouvement.

Le « potentiel adaptatif » correspond à la marge dont dispose une population pour évoluer. Il dépend à la fois de la variation génétique disponible chez la plante et de la liberté avec laquelle la sélection naturelle peut s’exercer.

Les travaux ont été conduits par la Dre Sasha Bishop, récemment diplômée d’un doctorat. Elle a réalisé l’analyse avec la professeure Regina Baucom, spécialiste de l’évolution des plantes à l’université du Michigan (U-M).

Un troisième partenaire a contribué à l’architecture des calculs. John Stinchcombe, de l’université de Toronto, a aidé l’équipe à estimer la vitesse à laquelle une population peut se transformer.

Chez les plantes les plus anciennes, l’adaptation avançait à environ 76 % de la cadence attendue.

Dans les plantes plus récentes, ce chiffre est tombé à près de 9 %, ce qui signifie que la population a perdu environ 96 % de son potentiel adaptatif en moins d’une décennie.

Des fleurs plus grandes, une floraison plus tardive

Le problème provient d’un bras de fer entre deux traits. Des fleurs plus grandes attirent davantage de pollinisateurs, mais la sélection en faveur des grandes fleurs semble en même temps coincer la plante dans une floraison plus tardive.

« Comme la pression exercée par les pollinisateurs favorise fortement les fleurs plus grandes, ce lien peut limiter l’efficacité avec laquelle la population peut répondre à d’autres pressions de sélection », a déclaré la professeure Regina Baucom.

« Savoir si cela rendra finalement cette mauvaise herbe plus ou moins problématique pour les agriculteurs est difficile à prédire – et cette imprévisibilité fait elle-même partie de l’histoire. »

Dans les plantes les plus récentes, grandes fleurs et dates de floraison tardives vont désormais de pair. Cette association n’existait pas chez les plantes plus anciennes, ce qui indique qu’elle est apparue au cours de la période de neuf ans.

À une époque, fleurir plus tôt était un avantage pour ces plantes. Dans le groupe ancien, celles qui s’ouvraient plus vite avaient tendance à produire davantage de graines.

Des graines issues de deux périodes

Pour observer l’évolution « en direct », les chercheurs ont utilisé une approche appelée résurrection. Ils ont fait pousser, dans un même jardin, des graines prélevées sur les mêmes sites sauvages à deux dates distinctes, en 2003 puis en 2012.

Pour chaque plante, ils ont noté la taille des fleurs, la teneur en sucre du nectar et la date de la première floraison. Ils ont aussi compté le nombre de graines produites par chaque individu, un indicateur approximatif du succès reproducteur.

Le fait de cultiver les deux groupes côte à côte a maintenu des conditions identiques. Les différences de comportement observées traduisaient donc une évolution réelle au fil du temps, et non un effet particulier de la météo d’une année.

« Au lieu d’évoluer, il y a toutes ces populations sauvages qui disparaissent, déclinent ou traversent des goulots d’étranglement génétiques », a déclaré Bishop.

« Nous sommes donc face à une situation où l’on observe un décalage entre le taux d’adaptation que nous voyons dans les populations sauvages et ce que nous pensons être théoriquement possible en matière d’évolution rapide. »

La variation génétique était toujours présente

Une explication simple serait que la plante a manqué de “matière première” pour changer. Les données suggéraient l’inverse, puisque chaque trait conservait une forte variation héréditaire.

En revanche, certains traits se sont retrouvés liés entre eux. En agissant sur l’un, on entraîne désormais l’autre, ce qui réduit fortement la marge de manœuvre là où cela compte.

« La plante ne manque pas de carburant évolutif – elle est de plus en plus enfermée dans une trajectoire qui privilégie l’attraction des pollinisateurs, potentiellement au détriment de l’adaptation au climat », a déclaré Baucom.

Ce schéma ne s’expliquait pas non plus par une simple dérive aléatoire. Les modifications étaient réparties de manière inégale selon les traits, un signal typique de la sélection plutôt que du hasard.

En somme, l’évolution a réorganisé la façon dont les traits se combinent. Les ingrédients de base sont restés disponibles, mais la manière de les assembler a changé.

Les pollinisateurs favorisent la taille des fleurs

Pour identifier le moteur du phénomène, l’équipe a modélisé les relations entre traits floraux, visites des pollinisateurs et production de graines. Des fleurs plus grandes et un nectar plus sucré attiraient davantage d’insectes sur chaque fleur.

Ces visites supplémentaires augmentaient ensuite le nombre de graines produites par la plante. À l’inverse, la période de floraison influençait à peine les pollinisateurs.

Cette différence est cruciale. Puisque les insectes ne semblent pas réagir au calendrier de floraison, le déplacement de la période de floraison paraît plutôt lié au climat.

L’ensemble a un coût. Globalement, les plantes récentes produisaient moins de graines que leurs ancêtres, signe que la contrainte se faisait déjà sentir.

Au fil du temps, on observe une hausse à la fois de l’ampleur des corolles et de la richesse en sucre du nectar. Chaque évolution rend la fleur plus facile à repérer pour un insecte de passage.

L’ipomée sous pression climatique

Ces dernières décennies, les pollinisateurs ont diminué dans de nombreuses régions du monde. Dans le même temps, le sud-est des États-Unis, d’où proviennent ces graines, est devenu plus chaud et a alterné entre sécheresses et fortes pluies.

« Il existe littéralement des milliers d’études montrant que la phénologie de floraison est une voie d’adaptation vraiment importante face au changement climatique, en particulier les variations de température et de précipitations, deux phénomènes qui se sont produits dans ces populations sauvages aux endroits où elles ont été collectées », a déclaré Bishop.

« L’implication, selon moi, est que le déclin des pollinisateurs, ou le manque de pollinisation et la force de sélection visant à attirer les pollinisateurs, rend ces plantes potentiellement moins capables de s’adapter aux changements climatiques. »

La leçon dépasse largement cette seule liane envahissante. Lorsqu’une plante s’adapte fortement à une contrainte, cette réussite peut, paradoxalement, limiter sa capacité à répondre à la contrainte suivante.