Dionée attrape-mouche

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Dionée attrape-mouche

Dionaea muscipula

Classification classique

Plantae

Tracheobionta

Magnoliophyta

Magnoliopsida

Dilleniidae

Nepenthales

Droseraceae

Dionaea
Sol. ex J.Ellis, 1768

Nom binominal

Dionaea muscipula
J.Ellis, 1768

Classification phylogénétique

Ordre

Ericales

Famille

Droseraceae

Statut de conservation IUCN :

VU A1acd, : Vulnérable
B1+2c

Statut CITES :

Annexe II ,
Révision du 11/06/92

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La Dionée attrape-mouche (Dionaea muscipula) est une plante carnivore, sans doute la plus connue et la plus emblématique. En 1763, Arthur Dobbs, alors gouverneur de la Caroline du Nord, attira pour la première fois l’attention du public et des scientifiques européens sur la plante. Aux environs de 1770, Carl von Linné, botaniste suédois, étudia le végétal et la nomma « Venus flytrap » (« Vénus attrape-mouche ») en s’inspirant de Vénus, déesse de l'amour et de la beauté dans la mythologie romaine. Néanmoins, on doit la description valide de la plante à Johh Ellis. Le mécanisme de capture de la « Vénus attrape-mouche » est stupéfiant, et poussa Charles Darwin à dire que la dionée était « l’une des plantes les plus merveilleuses au monde » ^[1]. La carnivorité de la dionée n'a été démontrée, par Charles Darwin, que vers 1865.

C'est un plante vivace herbacée de la famille des Droseraceae. C'est la seule espèce du genre Dionaea. Sa répartition est aujourd’hui limitée à la Caroline du Nord et la Caroline du Sud sur environ 45 000 km². Elle pousse sur des sols pauvres en sels minéraux dans les marais acides, les tourbières à sphaignes (pH 3,5 à 4,9) et se développe bien dans des zones soumises à des feux fréquents.

Les feuilles de la Dionaea muscipula sont disposées en rosettes d’un diamètre variant de 10 à 15 centimètres à taille adulte (bien plus pour certaines variétés de culture) et sont composées d’un limbe en deux parties. L'inférieure a une largeur très variable par rapport à sa longueur, elle-même variable selon les variétés. La partie supérieure du limbe est formée par le piège, une sorte de mâchoire composée de deux lobes séparés et reliés par une nervure centrale épaisse. À la périphérie des deux lobes, on trouve une série de 15 à 20 dents marginales ("marginal trap spines" en anglais) légèrement courbées vers l’intérieur. À la bordure des lobes et située sur la face interne des parois, la bande périphérique comporte des petites glandes sessiles qui sécrètent un nectar riche en glucides afin d’attirer les proies. La surface digestive (ou surface interne) sur laquelle se dressent trois poils disposés en triangle se trouve au centre des deux lobes et est couverte d’une multitude de glandes digestives.

/Origine de la fermeture/ Le piège de la Dionaea se referme lorsque l’on en touche l’intérieur. En conséquence, cela signifie que l’un des éléments du piège est sensible à tout contact et actionne par la suite le mécanisme de fermeture. Quel est cet élément, le « déclencheur » du processus amenant au mouvement des deux lobes ? Ce sont les poils sensibles qui sont responsables de la fermeture. De plus, deux stimulations du piège sont nécessaires pour que celui-ci se referme, ces dernières devant être effectuées dans un intervalle de temps de 20 secondes. On pense que ce déclenchement en deux temps est une mesure de sécurité qui évite au piège des fermetures inutiles, provoqués par exemple par le contact de poussières, de débris végétaux ou surtout de gouttes d’eau.

Dès 1873, des mesures de potentiel ont été effectuées parce qu’un signal électrique pouvait a priori expliquer la rapidité de la fermeture du piège. La fermeture rapide du piège est corrélée avec le déclenchement d'au moins deux potentiels d'action (PA) : à chaque contact avec le poil sensitif, un potentiel d’action est libéré. Mais comment est généré ce potentiel d’action ?

Anatomie du piège

Croissance d'une feuille (vue accélérée)

En 1991, Fagerberg imbibe les pièges d’une solution d’ions Lanthane (La3+) et constate par la suite que les pièges sont anesthésiés et ne fonctionnent plus même après deux stimulations. Or, une solution d’ions lanthane est puissamment chélatée par les canaux à ions chlorure Cl-. En effet, le lanthane est aussi un halogène donc avec des propriétés chimiques proches de celles du chlore. Elles lui permettent de réagir avec le canal ionique mais aussi de le bloquer à cause de la taille très importante de son atome. On peut donc déduire que le potentiel d’action qui est émis est en lien avec des canaux chlorure.

Mais avant de poursuivre, étudions le fonctionnement d’un canal ionique : un canal ionique est une grosse protéine composée de sous-unités et située à travers une membrane cellulaire, formant un canal que des ions, spécifiques à chaque canal, empruntent pour entrer et sortir de la cellule. Sous l’effet d’un stimulus, ici la stimulation mécanique, la structure de ces sous-unités est modifiée, ouvrant un pore sur toute la longueur de la protéine. Lorsque les canaux ioniques sont fermés, les ions ne peuvent pas passer de part et d’autre de la membrane. Mais lorsqu’ils sont activés, chaque canal ionique devient un passage ouvert par où les ions traversent la membrane cellulaire.

Dans le cas du piège de la Dionaea, la totalité des cellules baigne dans le liquide interstitiel, contenant de nombreux ions de différentes natures. Or, le milieu intracellulaire et ce liquide sont tous deux riches en ions, mais avec des concentrations très différentes : le milieu extracellulaire est beaucoup plus concentré en cations et plus précisément en ions calcium Ca2+ que le milieu intracellulaire, lui beaucoup plus riche en anions, ici des ions chlorure Cl-. Dans cette situation, on dit que la membrane est polarisée. Comme nous l’avons vu précédemment, les canaux ioniques calcium et chlore s’ouvrent après stimulation du piège : les charges portées par le milieu extracellulaire et intracellulaire s’équilibrent pour obtenir deux milieux neutres, c’est la dépolarisation. Elle correspond à une augmentation du potentiel membranaire (ou de repos) et rend la membrane moins négative.

Une autre protéine de la membrane cellulaire, la pompe échangeuse d’ions, rétablit les charges électriques de part et d’autre de la membrane, c’est la repolarisation. Pour fonctionner, cette protéine utilise l’ATP (adénosine triphosphate), molécule utilisée chez tous les organismes vivant pour transporter l'énergie en fournissant de l’ADP (adénosine diphosphate) et un ion phosphate.

Les canaux ioniques spécifiques à chaque nature d’ion laissent donc passer des cations et des anions entre les milieux intra et extracellulaire après une stimulation jusqu’à obtenir neutralité de part et d’autre de la membrane. Par la suite, la pompe échangeuse d’ions rétablit l’ordre initial afin que le processus recommence. C'est cette variation, ultra-rapide, de nature chimique et électrique qui forme le signal électrique, les charges pouvant ainsi se propager à distance

Avant de continuer, il est tout d’abord nécessaire de définir ce qu’est le potentiel de repos d’une cellule : c’est une différence de potentiel existant entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule. En effet, l'intérieur de la cellule est négatif par rapport à une électrode de référence extracellulaire. À l'aide d’une électrode de chaque côté de la membrane, on mesure un potentiel de repos autour de -70mV, valeur standard utilisée. Dans les cellules nerveuses animales, une modification brutale, rapide et locale de ce potentiel de repos est capable de se propager et on l'appelle le potentiel d'action. On peut donc supposer que le mécanisme est tout à fait comparable. Reste à comprendre comment se propage le signal, ce qui se passe à l'arrivée du signal, qu'est ce qui produit le mouvement, sachant qu'une plante n'a aucun tissu musculaire. L'étude cytologique et physiologique dépasse largement nos compétences et moyens expérimentaux. Toutefois, il nous reste à observer et étudier tout ce qui se passe à l'échelle macroscopique.

Sommaire

1 Mécanisme de fermeture
2 Cultivars
3 Références
4 Liens externes
- 4.1 Dionaea
- 4.2 Dionaea muscipula

[modifier] Mécanisme de fermeture

Cette perturbation du potentiel de repos va provoquer ensuite une onde électrique qui se propage par la membrane plasmique dans toutes les cellules du piège. Mais comment cette onde électrique se propage au sein de celui-ci ? La modification du potentiel de repos d’une première cellule sensorielle provoque donc une modification dans les membranes des cellules voisines, créant un nouveau potentiel d’action et ainsi de suite, jusqu’à ce que cette onde électrique arrive aux cellules motrices, responsables du mouvement du piège. Cette propagation s’effectue donc grâce à une « réaction en chaine » où chaque cellule intervient, ce qui permet à l’onde électrique de ne pas perdre en intensité.

L’onde électrique, parvenue aux cellules de la face interne du piège, va permettre l’activation d’une nouvelle enzyme intervenant dans le processus de fermeture du piège, la pompe à protons. Une fois actionnée, la pompe, située au niveau de la membrane cellulaire, va libérer de l’acidité sous forme d’ions H+ et produire de l’énergie.

La pompe à protons va donc transférer des ions H+ et donc de l’acidité de l’intérieur de la cellule de la face interne du piège à la membrane des cellules de la face externe du piège. Il faut également noter que cette pompe, bien qu’elle soit active après une stimulation électrique, ne libère de l’acide qu’après deux stimulations. Ceci explique donc le fait qu’il faille deux stimulations au niveau des poils sensitifs pour que le piège se referme.

Les ions H+ libérés par la pompe à protons entraînent une acidification des cellules de la face externe du piège. L’acidité va ensuite agir sur les liaisons entre les fibres de la paroi ce qui provoque une diminution des forces ioniques qui sont responsables de l'assemblage des fibres (polymères) qui constituent la paroi cellulaire solide autour des cellules. En conséquence, les parois externes vont se ramollir. Les cellules de la paroi vont ensuite profiter de ce ramollissement de leur « coque » pour s’étendre grâce à une entrée d’eau dans le milieu intracellulaire et plus précisément dans la vacuole. S’en suit une resolidification des parois du lobe du piège due à l’allongement des cellules qui exercent plus de pression sur cette même paroi (pression osmotique), à l’image d’une feuille fanée retrouvant de l’eau. Le lobe du piège se courbe donc vers l’intérieur, les cellules de la face externe du lobe étant plus allongées que les cellules de la face interne.

La dionée, plante mystérieuse par son apparence l’est aussi dans son fonctionnement. En effet, la « Vénus attrape-mouches » détient encore de nombreux secrets : en passant une flamme sous le piège, celui-ci se referme. Cette expérience a été découverte par hasard par son auteur et il n'est pas encore possible de relier la présence d'une flamme au repliement du piège à l'aide des connaissances actuelles. Preuve, s'il en est besoin, que de nombreuses autres recherches sont encore nécessaires.

[modifier] Cultivars

Il s'agit ici de quelques cultivars mais il en existe au moins 200 - en 2008 - en pleine progression.

Akai Ryu = Red Dragon
'All Green'
'Tall Green'
'All Red' (variété ancienne "remplacée" par Royal Red ou Akai Ryu)
'Big Mouth'
'Chunky'
'Crossed Teeth'
'Dente traps'
'Dent de Requin" (différente de 'Shark Teeth')
'Dutch'
'Filiformis'
'Fine Tooth X Red'
'Fang'
'Fused Tooth'
'Funnel Trap'
Diverses formes géantes (South West Giant, Low Giant, Big Mouth…)
'Green Dragon'
'Jaws'
'Paradisia'
'Pink Venus'
'Pompom' (faux cultivar, phénomène transitoire jusqu'à présent, les plants redeviennent normaux...)
'Red line'
'Red-Purple'
'Royal Red'
'Sawtooth' = 'Dentata' ('Dentata' est l'ancien nom, illégal à cause de la forme latine réservée aux plantes sauvages)
'Shark Teeth'
'White' (faux cultivar, un seul clone a existé mais est redevenu normal)
'Yellow'
'Red Piranha'