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Première version: 2010-03-06
Dernière version: 2016-09-29

# Mécanismes de défense des plantes

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## Information quantique de l'attaque

Les plantes savent qu'elles sont touchées, ou qu'une de leur voisine commence à être touchée (via la télépathie, comme l'ont montré les études sur l'effet Kirlian ou une plante, placée dans une pièce insonorisée et isolée au niveau de l'air des éventuelles phéromones, ressentait quand un animal était torturé dans la pièce d'à côté ou quand on touchait une plante, réaction plus ou moins forte selon ce qu'on faisait à la plante voisine).

Les études montrent que quand un insecte commence à grignoter une plante, l'information est transmise à toutes les plantes dans un rayon de 8 m environ (au delà inutile pour les plantes peu susceptibles d'être attaquées de se fatiguer à fabriquer des toxiques).

## Réponse chimique

Si la sensation est instantanée, la réponse par voie chimique prends un peu de temps. Il y a production de substances chimiques qui vont influencer le comportement (neurotoxique), la croissance (perturbateur endocrinien) ou la survie (poison) des prédateurs.

Par exemple, le géranium mangé par un scarabée envoit un paralysant. Les scarabée reste immobilisé pendant 30 minutes, ce qui augmente les chances qu'il soit attaqué par un prédateur.

Ces défenses chimiques peuvent agir comme répulsifs ou comme toxines pour les herbivores, ou diminuer la digestibilité des plantes.

Les plantes génèrent des toxiques chimiques contre lesquels certains animaux sont immunisés et d'autres non (comme l'écureuil pouvant manger le champignon ammanite-tue-mouche, mais pas l'homme). Ça permet à chacun de manger, ne pas oublier que la nature est une symbiose.

Pour protéger leurs fruits, les plantes utilisent une teneur élevée en tanins qui donnent aux fruits immatures un goût astringent et amer. Ainsi, elles s'assurent que les insectes ne vont pas manger leur fruit avant que l'animal plus gros ne le fasse (le fruit est là pour qu'un animal mange le fruit, transporte les graines sur plusieurs kilomètres, puis défèque, laissant les graines dans un bon compost favorable à la croissance d'une nouvelle plante).

## Stratégies de défense des plantes

Evitement des herbivores dans le temps ou dans l'espace, par exemple en poussant dans des lieux peu accessibles aux herbivores, ou en changeant de modèles de croissance saisonnière (quand les herbivores ne sont plus là).

Détourner les herbivores vers la consommation de parties non-essentielles.

Améliorer l'aptitude de la plante à se remettre des dommages causés par les herbivores. Encourager la présence d'ennemis naturels des herbivores, qui en retour protègent la plante. Chaque type de défense peut être soit constitutive (toujours présente chez la plante), soit induite (produite en réaction au dommage ou au stress causé par les herbivores).

## Prédateurs des plantes

Historiquement les insectes sont les herbivores les plus significatifs et l'évolution des plantes terrestres est étroitement associée à celle des insectes. Tandis que la plupart des défenses des plantes sont dirigées contre les insectes, d'autres défenses ont évolué pour viser les herbivores vertébrés, comme les oiseaux et les mammifères.

Comme le coût de remplacement des feuilles abîmées est plus élevé dans des conditions où les ressources sont rares, il se peut aussi que les plantes poussant dans des zones où l'eau et les nutriments sont rares puissent investir plus de ressources dans les défenses anti-herbivores.

Dans les plantes vascularisées, les chenilles généralement commencent par couper les capillaires à la base ensuite manger tranquillement la feuille sans que les substances toxiques transportées par la sève ne puissent arriver dans les parties de feuilles qu'elles mangent.

Certains herbivores se sont adaptés aux toxiques de la plante, et même les concentrent dans leurs tissus, pour se rendre toxiques auprès de leurs propres prédateurs.

## Types de substances chimiques

Les substances (métabolites) sont souvent caractérisés comme étant qualitatifs ou quantitatifs.

#### Qualitatifs

Toxines qui interfèrent avec le métabolisme des herbivores, souvent en bloquant des réactions biochimiques spécifiques. Présents dans les plantes à des concentrations relativement faibles (souvent inférieures à 2 % de la matière sèche), et ne sont pas dépendants du dosage. Ce sont généralement de petites molécules solubles dans l'eau, qui peuvent par conséquent être rapidement synthétisées, transportées et stockées à un coût énergétique relativement faible pour la plante. Les allélochimiques qualitatifs sont habituellement efficaces contre les herbivores spécialistes et généralistes non adaptés.

#### quantitatifs

Présents en forte concentration dans les végétaux (5 - 40 % du poids sec) et sont efficaces contre tous les herbivores, aussi bien les spécialistes que les généralistes. La plupart sont des réducteurs de digestibilité qui rendent les parois cellulaires des plantes indigestes pour les animaux. Les effets de métabolites quantitatifs dépendent du dosage, et plus la proportion de ces substances dans l'alimentation des herbivores est élevée, et moins l'ingestion de tissus végétaux peut contribuer à la nutrition des herbivores.

Du fait que ce sont généralement de grandes molécules, ces défenses sont coûteuses en énergie à produire et à entretenir, et nécessitent souvent plus de temps pour les synthétiser et les transporter.

## Défenses mécaniques

En fonction des caractéristiques physiques des herbivores (comme leur taille et leur armure défensive), les défenses structurelles des tiges et des feuilles peuvent dissuader, blesser ou tuer les brouteurs de plantes. Certains composés défensifs sont produits en interne, mais sont libérés à la surface de la plante ; par exemple, les résines, la lignine, la silice et la cire recouvrent l'épiderme des plantes terrestres et modifient la texture des tissus de la plante. Les feuilles de houx, par exemple, sont très lisses et glissantes, ce qui rend plus difficile leur ingestion par les ravageurs. Certaines plantes produisent des gommes ou de la sève qui piègent les insectes.

Les feuilles et les tiges des plantes peuvent être couvertes de piquants pointus, d'épines ou de trichomes - poils sur les feuilles souvent avec des barbes, contenant parfois des substances irritantes ou des poisons. Certaines structures végétales caractéristiques, comme les épines peuvent réduire l'alimentation des grands herbivores ongulés (comme le koudou, l'impala et les chèvres) en limitant le taux d'alimentation des herbivores, ou en usant leurs molaires43. Les raphides sont des aiguilles d'oxalate de calcium ou de carbonate de calcium présentes dans les tissus végétaux, qui rendent douloureuse leur ingestion, pouvant blesser la bouche et l'œsophage des herbivores et facilitant la libération des toxines de la plante. La structure de la plante, sa ramification et la disposition des feuilles, peuvent également évoluer pour réduire l'impact des herbivores. Les arbustes de Nouvelle-Zélande ont évolué vers des ramifications étalées, adaptation qui pourrait être une réponse aux oiseaux grignoteurs, tels que les moas (espèces éteintes)44. De même, les acacias africains ont de longues épines dans le bas de la canopée, mais des épines très courtes dans le haut de la canopée, laquelle est relativement à l'abri des herbivores comme les girafes45,46.

Les noix de coco sont enveloppées de multiples couches protectrices.

Des arbres, tels que le cocotier et d'autres palmiers, peuvent protéger leurs fruits de multiples couches de protection. Il faut des outils efficaces pour les briser et atteindre le contenu des graines, et des aptitudes particulières pour grimper sur les troncs hauts et relativement lisses.

Les mouvements thigmonastiques, qui se produisent en réponse au toucher, sont utilisés comme moyen de défense chez certaines plantes. Les feuilles de la sensitive (Mimosa pudica), se ferment rapidement en réponse à un contact direct, à des vibrations, ou même à des stimulus électriques et thermiques. La cause immédiate de cette réponse mécanique est une variation abrupte de la pression de turgescence dans les pulvinus à la base des feuilles, qui résulte de phénomènes osmotiques. Cette dépression est ensuite transmise dans toute la plante par des moyens à la fois électriques et chimiques. Il suffit qu'une seule foliole soit perturbée.

Cette réponse réduit la surface offerte aux herbivores qui se trouvent sur la face inférieure de chaque foliole, et aboutit à une apparence flétrie. Elle peut aussi déloger physiquement les petits herbivores, comme les insectes.

### Mimétisme et camouflage

Certaines plantes miment la présence d'œufs d'insectes sur leurs feuilles, de manière à dissuader certaines espèces d'insectes de pondre leurs œufs. Parce que les papillons femelles sont moins susceptibles de pondre leurs œufs sur des plantes qui portent déjà œufs de papillons, certaines espèces de plantes grimpantes néotropicales du genre Passiflora (fleurs de la passion) présentent sur leurs feuilles des structures physiques qui ressemblent aux œufs jaunes de papillons du genre Heliconius qui découragent la ponte par les papillons48.

### Défenses indirectes

Les grandes stipules en forme de pseudo-épines d' Acacia collinsii sont creuses et offrent un abri aux fourmis, qui en retour protègent la plante contre les herbivores.

Une autre catégorie de défenses des plantes regroupe celles qui protègent indirectement la plante en renforçant la probabilité d'attirer les ennemis naturels des herbivores. Un tel dispositif est appelé mutualisme ; dans ce cas, il s'agit de la variante « ennemi de mon ennemi » Les sémiochimiques, exhalés par les plantes constituent l'une de ces défenses indirectes. Les substances sémiochimiques sont un groupe de composés organiques volatils impliqués dans les interactions entre les organismes. Les substances allélochimiques sont l'un des groupes de sémiochimiques. Ce groupe comprend notamment les allomones, qui jouent un rôle défensif dans la communication inter-espèces et les kairomones qui sont utilisées par les membres des niveaux trophiques supérieurs pour localiser les sources de nourriture. Quand une plante est attaquée, elle libère des allélochimiques contenant un taux anormal de composés volatils49,50. Les prédateurs interprètent ces composés volatils comme des signaux alimentaires, qui les attirent vers les plantes endommagées et vers leurs proies herbivores. La réduction subséquente du nombre des herbivores confère une valeur sélective bénéfique à la plante et démontre les capacités défensives indirectes des sémiochimiques51. Les composés volatils induits présentent également des inconvénients ; certaines études ont suggéré que ces volatils attirent également les herbivores.

Les plantes fournissent également aux ennemis naturels des herbivores des moyens pour les nourrir et les abriter. ce sont des « mécanismes de défense biotiques », qui servent à maintenir la présence de ces prédateurs.

Par exemple, les arbres du genre Macaranga ont adapté les parois minces de leurs tiges pour créer le logement idéal d'une espèce de fourmi (genre Crematogaster), qui à son tour protège la plante contre les herbivores. En plus de lui offrir un abri, la plante fournit également aux fourmis leur source de nourriture exclusive, tirée des substances alimentaires produites par la plante. De même, certaines espèces d'arbres du genre Acacia ont développé des épines qui sont renflées à la base, formant une structure creuse qui sert d'abri. Ces acacias produisent aussi sur leurs feuilles, dans des pseudonectaires (extrafloraux), du nectar qui sert de nourriture aux fourmis53.

La défense des plantes par des champignons endophytes est un phénomène très courant. La plupart des plantes ont des organismes microbiens endophytes, qui vivent en leur sein. Alors que certains provoquent des maladies, d'autres protègent les plantes contre les herbivores et les microbes pathogènes. Les endophytes peuvent aider la plante en produisant des toxines nocives pour d'autres organismes qui attaquent la plante, tels les champignons producteurs d'alcaloïdes qui sont communs dans les graminées comme la fétuque élevée (Festuca arundinacea)

### Couleur et chute des feuilles

La chute des feuilles peut être une réponse qui protège les plantes contre les maladies et certains types de ravageurs tels que les mineuses et les insectes cécidogènes54. D'autres réponses, telles que la modification de la couleur des feuilles avant leur chute, pourraient être des adaptations destinées à contrer le camouflage des herbivores55. La couleur des feuilles en automne peut aussi s'interpréter comme un signal d'avertissement « honnête » d'engagement défensif à l'égard des insectes ravageurs qui migrent vers les arbres en automne

## Pour en savoir plus...

L'article wikipédia source de cette page.

à suivre...