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Un article sur les relations entre Rhipsalis teres et les fourmis

27 décembre 2009 7 27 /12 /décembre /2009 22:57

Cet article est une annexe de l’article : Auto-organisation et motifs biologiques.


Alors que la mise en évidence expérimentale d’auto-organisations biologiques à partir de gradients  de morphogènes a fortement progressé en zoologie, ce n’est pas le cas en biologie végétale.

Les fleurs de certaines espèces de Stapeliés constituent cependant de très beaux exemples pour visualiser des structures de Turing typiques, telles qu’on les observe en zoologie.

Ces fleurs comportent souvent des motifs colorés sous formes de taches ou de rayures particulières. La position et la forme de ces motifs ne sont pas codés dans le génome de la plante : leur disposition indique qu'un phénomène dynamique de réaction-diffusion de morphogènes a du conduire à l'activation ou l'inhibition des gènes responsables des couleurs, et ces phénomènes de réaction-diffusion sont gouvernés par les surfaces de migration disponibles.

Aucun pétale n’est identique à un autre et seules quelques constantes sont observées dans la répartition des motifs d’un pétale à l’autre : en dehors de ces quelques règles graphiques, le mécanisme dynamique en œuvre est trop aléatoire pour conduire à une identité des pétales.


Les pétales de Stapelia variegata :


Les motifs bruns des pétales présentent des caractéristiques qui peuvent permettre de déterminer quels sont les phénomènes qui en ont été à l'origine. Ces motifs se forment dans le bouton fermé et sont achevés au moment ou la fleur éclot : pour comprendre leur formation il faut se baser sur la structure du bouton de la fleur.

Détaillons un par un tous les motifs des taches présents sur les pétales et voyons comment ils peuvent laisser deviner ces phénomènes.

 

Stapelia variegata lignes

L'alignement des taches ou les rayures :

Les taches sont souvent oblongues, très clairement orientées dans le même sens, ou carrément constituées de rayures parallèles près du cœur de la fleur. Les lignes se brisent et se transforment en rangées de taches en allant vers l’extrémité du pétale (1 = ligne continue, 2 à 4 = lignes brisées, 5 à 7 : lignes brisées en taches alignées).

Ceci indique que les morphogènes ont migré dans le sens de la longueur du pétale, perpendiculairement à l'étirement des taches ou des rayures.


Les différences de motifs de la base à l'extrémité des pétales :

- Les taches sont beaucoup plus grosses ou jointives près du cœur de la fleur.

- En allant vers l'extrémité du pétale, les taches se disjoignent et deviennent plus petites.


Il semble que le cœur de la fleur, comme le bord du pétale, constituent une frontière à la migration des morphogènes du pétale, produisant alors ces grosses taches ou des rayures. Ceci est confirmé par le changement complet des motifs au niveau de l'anneau central : ils sont constitués de petites taches disjointes, visiblement formées par un autre mécanisme que celui du pétale.

Les pétales présentent des motifs en « queue de guépard inversée », qui pourrait laisser penser que la migration des morphogènes se fait d’une zone large vers une surface de plus en plus petite en allant vers le cœur de la fleur.

 

Stapelia variegata bords

 

Stapelia variegata bords 2

Le bord des pétales :

Il est toujours souligné par une ligne brune parallèle au bord du pétale (première photo : 1 = ligne continue, 2 = ligne brisée).

- La ligne du bord est souvent continue dans la partie centrale du pétale et se brise au fur et à mesure qu'elle se prolonge vers l'extrémité du pétale, ainsi qu’à la jointure des pétales (seconde photo : 7 = rupture de la ligne à la jointure des pétales).

- Les taches qui fusionnent sous formes de lignes sont beaucoup plus présentes prés des bords qu'au centre des pétales (première photo : 3 et 4, et seconde photo : 1 à 6 = segments de lignes au bord du pétale), et - point important - ces segments sont toujours parallèles au bord des pétales.


Tout laisse penser que la suture qui relie les pétales entre eux dans le bouton floral constitue une frontière imperméable pour les morphogènes : cette frontière limite leur migration et produit donc ces lignes brunes continues parallèles au bord.


En ce qui concerne la base des pétales, ils sont soudés sur quelques millimètres avant d’atteindre le cœur de la fleur : ceci constitue une plus grande surface de migration des morphogènes qui doit expliquer la fragmentation de la ligne du bord quand elle atteint la commissure de 2 pétales.

Les brisures de la ligne du bord, vers la pointe des pétales, peuvent également s'expliquer par une augmentation de la surface de diffusion des morphogènes (voir ci-dessous).

 

Stapelia variegata pointes

L'extrémité des pétales : Elle montre 4 types de motifs particuliers :

- les taches sont de plus en plus petites vers l'extrémité,

- Parfois un amas de très petites taches, en motif presque uniforme, est présent un peu avant l'extrémité du pétale,

- la pointe extrême du pétale est toujours blanche et n'a jamais de tache,

- la ligne brune qui borde le pétale se brise ou s'interrompt totalement vers l'extrémité.


Ces motifs de petite taille, ou absents, indiquent une migration des morphogènes sur une grande surface : c'est paradoxal étant donné qu'il s'agit d'une extrémité de pétale. On peut alors penser que dans le bouton de fleur les extrémités des pétales sont fortement soudées, et que cette forte suture est perméable aux morphogènes et leur permet d'avoir une grande surface de migration.

 

Stapelia variegata bouton 1

Le bouton de fleur très jeune :

Quand on examine un bouton de fleur très jeune, on voit que :

- Les sutures entre pétales sont bien marquées sur presque toute la longueur (1 et 2) : elles constituent une frontière responsable de la ligne brune continue qui borde les pétales.

- Par contre ces sutures sont plus fortement jointives, et peu visibles, au niveau de l'extrémité du bouton (3 et 4) : cela doit donner une grande surface de migration pour les morphogènes (migration suivant l’axe déterminé par les flèches noires et blanches), qui doit être responsable de la petitesse des taches, de l'amas de taches très fines et de la pointe blanche du pétale dénuée de taches.

 

Stapelia variegata bouton 2

Le bouton de fleur à l’éclosion :

- les sutures entre pétales sont devenues très lâches sur presque toute la longueur (1 = les sutures cèdent même près de la base des pétales et les séparent) : elles sont responsables de la ligne brune continue qui borde les pétales près du cœur.

- On voit que les sutures restent plus fortement jointives au niveau de l'extrémité du bouton de fleur  - et sont même invisibles à la pointe (2) - et relient très fermement les pointes des pétales : cette grande surface de migration des morphogènes (migration suivant l’axe déterminé par les flèches noires et blanches) est sans doute responsable des motifs particuliers de la pointe du pétale.

 

Stapelia variegata ocelles

Les anneaux et les ocelles :

Cette fleur présente des motifs particuliers :

- Flèches 1 à 4 : des ocelles (anneaux brisés), avec à l'intérieur une tache ronde parfaitement centrée et à distance régulière du bord de l’ocelle.

- Flèches 5 et 6 : Les anneaux sont refermés sur une ou plusieurs taches. Les taches centrales sont toujours parfaitement centrées, et à distance régulière à la fois l’une de l’autre et du bord de l’anneau (5).

Ces motifs sont caractéristiques des structures de Turing et se trouvent chez de nombreux animaux (par exemple léopard, jaguar et certains papillon). Cette fleur à subit des migrations de morphogènes particulières, peut-être du fait de sutures entre pétales qui était relâchées sur la pointe du bouton (ce que semblent également démontrer les nombreuses lignes parallèles aux bords des pétales).

 

Les pétales de Stapelia pulvinata :


Stapelia-pulvinata-aout-09-1.jpg

- Les pétales de Stapelia pulvinata présentent des motifs similaires à ceux de Stapelia variegata et également caractéristiques de structures de Turing, mais plus faciles à décrypter et témoignant d’une structure plus simple du bouton floral.

- Les bords des pétales sont bordés de cramoisi : comme chez Stapelia variegata la suture qui relie les pétales entre eux dans le bouton floral constitue une frontière imperméable pour les morphogènes. Cette frontière limite leur migration et produit donc cette coloration unie des bords.

- Les pointes des pétales sont uniformément cramoisis, sans motifs, et doivent témoigner - à l’inverse de Stapelia variegata - d’une suture des pétales qui est faible à la pointe du bouton floral - comme sur la longueur des pétales - et qui doit limiter la migration des morphogènes.

- Les stries sont présentent au centre des pétales, assez parallèles les unes aux autres, et perpendiculaires à l’axe du pétale : comme chez Stapelia variegata les morphogènes ont migré dans le sens de la longueur du pétale, perpendiculairement à l'étirement des rayures.

- Les stries s’épaississent et se rapprochent les unes des autres vers le centre de la fleur, elles sont également plus longues, sans segmentation : cela semble témoigner d’une diminution de la surface de migration des morphogènes.

- A noter que la pilosité suit les motifs colorés : elle est plus fournie dans les zones fortement colorées.

Bouton Stapelia pulvinata janvier 10 1

Comme le montre le bouton de la fleur de Stapelia pulvinata ci-dessus, et à la différence du bouton chez Stapelia variegata, la séparation entre les pétales est aussi fortement marquée à la pointe du bouton que sur la longueur des pétales. Cette frontière imperméable doit limiter la migration des morphogènes au niveau de la pointe et induire la coloration pourpre uniforme de l’extrémité des pétales de Stapelia pulvinata, alors qu’il y a un motif de petites taches et une zone blanche terminale chez Stapelia variegata.

 

Articles connexes sur les stapéliées : Mouches et Stapéliées et Des mouches sur mon Stapelia.

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