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Mignonne, allons voir si la rose...

Agriculture - Mai 2008

© Inra, F. Carrerras

La couleur des fleurs participe à une symbolique complexe largement exploitée par les plantes d'ornement. Alain Cadic du Centre de recherche Inra d’Angers-Nantes vous en dit plus sur la couleur des fleurs et les thématiques de recherche qui lui sont associées.

Question préliminaire, la couleur existe-t-elle ?

par Alain Cadic

On nomme couleur la perception par l'œil d'une gamme de fréquence d'ondes lumineuses. Un spécialiste nous expliquerait alors que la vision est le sens dédié à la perception de la lumière, et plus spécialement la partie visible du rayonnement électromagnétique soit, communément pour l'œil humain, les longueurs d'onde comprises environ entre 400 et 700 nm. C'est notre rétine qui capte les ondes ré-émises par les choses (vivantes ou inertes) qui nous entourent et que notre cerveau interprète.
Les insectes ne captent pas (ne voient pas) les mêmes longueurs d'onde que l’Homme. Certains, les abeilles par exemple, perçoivent des radiations de l'ultraviolet proche, invisibles à l'œil humain. Les fleurs ont souvent des marques ultraviolettes visibles de leurs pollinisateurs.

Qu’est-ce qui donne leur couleur aux fleurs ?

Les fleurs (mais aussi les feuilles et les fruits) nous paraissent colorées principalement parce qu'elles contiennent des molécules dénommées pigments.
Les pigments sont des substances organiques "colorantes" qui reflètent ou absorbent seulement certaines longueurs d'onde de lumière. C'est ce que nous percevons comme la couleur des fleurs. Ainsi, les pétales bleus possèdent les pigments qui reflètent la lumière bleue et absorbent les autres composantes du spectre.
Ces "pigments" sont la chlorophylle, les polyphénols (flavonoïdes, acides phénols, ...), les caroténoïdes et les bétalaïnes :

• la chlorophylle est surtout présente dans les parties végétatives mais peut également être présente dans des fleurs (ou plus exactement des inflorescences) comme certains chrysanthèmes, des euphorbes ou quelques variétés de roses. Son spectre d'absorption du rayonnement lumineux est responsable de la couleur verte des végétaux : la longueur d'onde la moins absorbée est le vert, c'est donc cette couleur que nous percevons,
• les pigments floraux les plus courants et les plus abondants sont les flavonoïdes, dont les anthocyanes, qui couvrent une grande gamme de couleur du rouge à l'ultraviolet en passant par le jaune et les caroténoïdes, orange et jaunes. Ces deux types de pigments peuvent d'ailleurs coexister et dans ce cas, c'est l'épiderme des pétales qui va accumuler les flavonoïdes alors que les couches plus internes renferment les caroténoïdes dans des chromoplastes issus de la modification de chloroplastes.

Détails des appareils reproducteurs, étamines et pistil sur fleur épanouie d'anémone tétraploïde. © Inra, C. Slagmulder

• les bétalaïnes, dont la couleur varie du jaune foncé au violet intense, n'ont été identifiées que dans un ordre botanique, les Caryophyllales. Cet ordre contient plusieurs familles comprenant des espèces parfois connues comme les cactus, les betteraves, les droseras, les griffes de sorcières, .... Seules deux familles appartenant à cet ordre font exception en ne contenant pas de bétalaïnes mais des anthocyanes, les molluginacées et les caryophyllacées (oeillets, gypsophiles, saponaires, stellaires ...).

En peinture, remarquons que le mot pigment désigne une substance colorée généralement insoluble qui se fixe  à la surface du support sur lequel on l'applique, contrairement à une teinture qui pénètre le support.

Quels sont les facteurs susceptibles de faire varier la couleur des fleurs ?

Plusieurs facteurs interviennent dans l'expression de la couleur :

• la qualité de la lumière,
• l'état de surface de l'épiderme (présence ou absence de cuticule, présence ou absence d'excroissances sur les cellules) conférant ou non un aspect luisant, velouté, mat, terne... Exemple : Pilea cadierei ou plante aluminium est une plante basse originaire d'Indochine. Ses feuilles, minces et oblongues, ont des marges légèrement incisées et portent quatre rangées de taches argentées, en relief, entre les nervures vertes.

La présence de macules grises sur les feuilles est due à la présence de bulles d'air sous épidermiques qui induisent une réflexion différentielle de la lumière et masquent la chlorophylle du parenchyme. Pilea cadierei, © Fanghong

• la répartition des zones colorées (fleurs bicolores, ponctuées, étoilées...), il existe des systèmes génétiques qui régulent la répartition des pigments,
• la composition pigmentaire : nature des pigments, pH cellulaire, complexation avec des ions métalliques, copigmentation, (c’est à dire interaction entre pigments et autres molécules pouvant changer la couleur du pigment de base)...

L'âge peut également modifier la couleur des fleurs (par modification de la composition pigmentaire et dégradation de certains, par modification du pH, par remobilisation des sucres attachés aux flavonoïdes ...).

Ceci est particulièrement visible dans l'une des variétés de Weigela (plante arbustive originaire d'Asie de la famille des Caprifoliacées qui comprend également le laurier-tin, la viorne, le sureau et autres) sélectionnées à Angers : Courtalor CARNAVAL®. © Inra, A. Cadic

La présence de virus peut également contribuer à modifier la couleur des fleurs tout comme l'expression de transposons responsables de ponctuations visibles sur un certain nombre de fleurs (un transposon est un segment d’ADN capable de se déplacer d’un endroit à l’autre à l’intérieur du génome.) Quand cet élément mobile s’insère à l’intérieur de la séquence codante d’un gène, il est susceptible d’en perturber le fonctionnement et par exemple, de le rendre non fonctionnel créant, de ce fait, un état chimérique qui fait apparaître des taches colorées venant souvent de tissus sous-jacents à l'épiderme.

Chez certaines espèces comme l'hortensia (Hydrangea macrophylla), la conduite culturale peut conduire à des floraisons roses ou bleues selon la concentration en aluminium du sol et son pH ou le moment où on l'apporte. Macrophylla Shower (dit Teller) © Collection Shamrock, Varengeville sur Mer

Actuellement, C. Lambert, Maître de conférence à l’Institut national d'horticulture (INH) et membre de l’UMR GenHort co-encadre une thèse avec P. Richomme du laboratoire Sonas (Substances d’origine naturelle et analogues structuraux, UFR Sciences pharmaceutiques et ingénierie de la santé, Angers) dont les objectifs sont de déterminer la composition pigmentaire et copigmentaire d'un échantillon des 750 taxons et 13 espèces de la collection. Ce travail a été initié dans le cadre du réseau des ressources génétiques Hydrangea soutenu par le Bureau des ressources génétiques (BRG) en collaboration avec le Laboratoire de phytochimie de l'Université Claude Bernard, Lyon.

La couleur peut également être modifiée par transgenèse ; il existe de nombreux exemples même si peu ont trouvé des débouchés commerciaux. Nous avons ainsi produit des Forsythias doublement transformés exprimant des gènes de maïs et de muflier et capables de synthétiser des anthocyanes dans l'épiderme des fleurs. © Inra, A. Cadic

Quel est l’intérêt de la couleur des fleurs ?

Au delà du plaisir qu’elle nous procure et d’un point de vue évolutif, la couleur des fleurs est associée au développement des plantes dites à fleurs ou angiospermes. Il y a probablement une relation avec la pollinisation par des vecteurs que sont les oiseaux, les insectes ou autres animaux. On a ainsi mis en évidence des concentrations d'acides phénols (visibles aux UV) dans des zones rayonnantes qui conduisent au centre des fleurs vers les étamines et les stigmates formant un balisage qui permet aux insectes (dont les abeilles) d'aller directement vers les zones "utiles" de la fleur.

La pollinisation par les animaux concernerait des fleurs aux couleurs plutôt vives dans le cas des insectes, souvent roses ou rouges dans le cas des oiseaux et plutôt larges, pâles et odorantes dans le cas de cactus dont la pollinisation nocturne s’effectue par l’intermédiaire des chauve-souris. Abeille pollinisant © Inra, M. Pitsch

À l’opposé, la couleur des fleurs peut servir à repousser les prédateurs.

Elle remplit également un rôle physiologique. Par exemple, les flavonoïdes interviennent dans les phénomènes métaboliques tels que l’oxydation. Ils peuvent également avoir une influence sur la germination, la croissance et la respiration et sont impliqués dans les mécanismes de défense des végétaux contre leurs agresseurs. Enfin, les caroténoïdes servent de pigments protecteurs : antioxydants puissants, ils piègent les radicaux libres et assurent ainsi la protection de la plante vis-à-vis des agressions de la lumière solaire, en particulier des rayons ultra-violets.

Enfin, force nous est de mentionner que les fleurs et leurs couleurs ont pour l’Homme une symbolique particulière et nous accompagnent tout au long de la vie, jouant un rôle social indéniable.

Les thématiques de recherche de votre unité sur les plantes ornementales ont-elles trait à la couleur des fleurs ?

Dans le cadre de notre unité, nos travaux actuels sur les plantes ornementales sont concentrés sur le rosier (recherche du déterminisme génétique de la remontée de floraison ), sur la caractérisation des ressources génétiques de l'Hydrangea (dont la couleur) et sur la mise au point de méthodes et d'outils pour la sélection sur les plantes de la tribu des Genisteae (Cytisus, Genista, Laburnum, Spartium...) Ce dernier projet intègre, marginalement, la diversité pigmentaire de la tribu. Globalement, si notre objectif est bien d'intégrer de la couleur dans des espèces à fleurs jaunes (Cytisus racemosus, Spartium junceum, Genista lydia par exemple) le cœur du programme ne porte pas sur la couleur et son déterminisme.