Des grains de pollen pour comprendre l’adaptation des arbres durant les dernières glaciations

Les périodes géologiques récentes ont été marquée par plusieurs cycles de glaciations, qui ont fortement impacté la flore et entraîné une redistribution géographique des espèces. Ces changements environnementaux ont poussé les plantes, et notamment les arbres, à s’adapter en introduisant des variations morphologiques, en particulier au niveau de leur pollen. Dans une nouvelle étude, des chercheurs apportent donc une caractérisation claire des différences morphologiques des grains de pollen de deux espèce sœurs de l’Arbre de fer (Parrotia).

Glaciations et diversifications des plantes

Les glaciations qui ont caractérisé le climat du Pléistocène (2,58 millions d’années à 11 700 ans) ont entraîné une sévère modification de la faune et de la flore notamment sur le continent Eurasiatique. Cependant, certaines espèces de plantes ont réussi à préserver leur existence en trouvant refuge dans des zones présentant un climat plus tempéré. C’est ainsi que l’on retrouve aujourd’hui des plantes « reliques » de cette période, comme le Ginkgo biloba ou le Parrotia persica. L’étude de ces plantes, référencées sous le terme d’élément foral Arcto-Tertiaire, permet ainsi de mieux comprendre l’impact qu’ont eu les derniers cycles de glaciation sur l’évolution de la flore. Ces études se heurtent cependant à notre mauvaise connaissance de l’évolution morphologique de ces plantes, ce qui ne nous permet pas d’identifier les événements récents de diversification en lien avec les changements environnementaux.

Dans ce contexte, une équipe de scientifiques s’est intéressée à la caractérisation des différences de morphologies entre les grains de pollens au sein de la famille Parrotia, dit Arbre de fer. L’évolution du pollen au sein d’une espèce ou entre espèces affiliées reflète en effet les différences d’adaptation face à des changements environnementaux sur le long terme. De plus, les grains de pollen sont souvent retrouvés au sein des séries géologiques fossiles. Leur étude, la palynologie, est donc cruciale pour mieux comprendre l’évolution biogéographique de la flore au cours du temps. Mais établir une différenciation entre espèces sœurs n’est cependant pas aisée. 

Fleur de Parrotia persica (Arbre de fer) © Muséum de Toulouse, Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0

Une nouvelle carte d’identité pour le pollen de deux espèces de Parrotia

Récemment, deux espèces ont été identifiées au sein du groupe Parrotia : P. persica retrouvé en Iran dans la forêt hyrcanienne et P. subaequalis retrouvé en Chine, qui se différencient par la morphologie de leurs feuilles. Il est à noter que la forêt hyrcanienne est un véritable refuge pour de nombreuses espèces et a été récemment élu site du patrimoine mondial de l’UNESCO.

Ces variations morphologiques résultent d’une adaptation au contexte climatique dans ces deux régions du monde durant les glaciations du Cénozoïque. Dans ce contexte, les chercheurs se sont attelés à caractériser les différences morphologiques du pollen de ces deux espèces. Du pollen a ainsi été collecté sur les fleurs des arbres puis les caractéristiques morphométriques ont été établies grâce à des analyses de microscopie optique et électronique à balayage.

À première vue, les deux types de pollen apparaissent plutôt similaires. Mais la densité de lumière a permis de révéler des différences significatives permettant de les discriminer clairement. Alors que jusqu’à présent les études paléopalynologiques affiliaient automatiquement les pollens de Parrotia à l’espèce P. persica, ces nouveaux résultats, publiés dans Review of Palaeobotany and Palynology devraient permettre d’attribuer de façon fiable les pollens observés à l’une ou l’autre des deux espèces. Cela pourrait permettre de réévaluer les estimations paléo-environnementales établies jusqu’à présent, particulièrement pour l’Europe, où l’enregistrement fossile datant de la fin du Miocène au Pliocène s’avère plutôt en faveur de la présence de P. subaequalis et non de P. persica.

Résumé rédigé par Morgane Gillard

Pour en savoir plus : Adroit et al., Are morphological characteristics of Parrotia (Hamamelidaceae) pollen species diagnostic?, Review of Palaeobotany and Palynology, Volume 307, 2022, 104776, ISSN 0034-6667, https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2022.104776.