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Les plantes terrestres prennent un coup de vieux

01/02/11

Les végétaux, tout comme les animaux, ne sont pas apparus sur la terre ferme du jour au lendemain. A l’origine de la végétation terrestre : une algue verte qui, à l’instar de l’amphibien s’affranchissant petit à petit du mode de vie aquatique, a joué un rôle de passerelle permettant au règne végétal de sortir de l’eau. Cette émergence des plantes constitue, à n'en pas douter, un événement majeur dans le développement de la vie à la surface de la planète, notamment par l'indépendance conférée au règne animal à l'égard du milieu aquatique. Mais à quelle période de l’histoire de la Terre cette évolution déterminante a-t-elle eu lieu ? Jusqu’il y a peu, les scientifiques dataient la transition à quelques 460 millions d’années (Lire l'article Des plantes sur Terre plus tôt que prévu). Cependant, l’analyse de fragments de schistes argentins par Philippe Steemans, palynologue à l'Université de Liège, et ses collègues, relance la controverse sur l’apparition des premières embryophytes.


Embryophytes est le terme utilisé pour désigner les plantes terrestres, autrement dit les plantes qui ont réussi à s’adapter avec succès à la vie sur la terre ferme. Une caractéristique importante des embryophytes est leur capacité à synthétiser de la sporopollénine, un polymère extrêmement résistant qui se retrouve dans la paroi des cellules de dispersion que sont les spores et les grains de pollen, et grâce auquel, une fois les plantes sorties de l’eau, les spores ont pu se disperser, protégées des rayons UV, de la dessiccation et de l’attaque par des microorganismes, déclenchant la colonisation primitive des terres émergées. Colonisation qui remonte à … plus tôt que prévu !

Première embryophyte : une hépatique argentine ?

En effet, d’après l’étude de cryptospores (spores de plantes terrestres basales) fossilisées produites par des hépatiques (petites plantes terrestres), et découvertes dans des schistes argentins, les premières embryophytes seraient apparues il y a 471 à 473 millions d’années. Soit une avance d’une dizaine de millions d’années sur la date précédemment estimée à partir de cryptospores fossilisées provenant d’Arabie Saoudite et de la République Tchèque. C’est, du moins, ce qu’explicite l’article (1) paru en octobre 2010 dans la revue New Phytologist et rédigé par des chercheurs en paléontologie, dont la Dr C. Rubinstein, paléopalynologue (géologue spécialisé dans l’étude des micro fossiles  à parois organique comme les spores, les pollens, les dinoflagellés …) à l’Université de Mendoza en Argentine et les Drs P. Gerrienne et P. Steemans, respectivement paléobotaniste (scientifique qui étudie les fossiles de végétaux) et paléopalynologue à l’Université de Liège.

Ordovicien


(1) C. V. Rubinstein, P. Gerrienne, G. S. de la Puente, R. A. Astini and P. Steemans. Early Middle Ordovician evidence for land plants in Argentina (eastern Gondwana). New Phytologist (2010) 188: 365–369


La colonisation terrestre par les plantes aurait donc commencé au Paléozoïque, plus précisément à l’Ordovicien moyen (-461 à -472 Ma), avec les hépatiques. Ces végétaux de petite taille, quelques centimètres de long, vivent généralement dans des lieux humides et ombragés. Ils appartiennent au groupe des bryophytes, caractérisés par l’absence de système vasculaire, c’est-à-dire de tissus conducteurs permettant, chez les plantes plus évoluées, le transport de la sève et donc « l’alimentation » de la plante. Le groupe des bryophytes comprend les mousses, les hépatiques et les anthocérotes.

Hépatique

Une découverte étonnante

La découverte d’une arrivée précoce des plantes sur la terre ferme est une avancée évolutive de taille dans l’étude de l’histoire géobiologique de notre Terre. En effet, les plantes terrestres ont contribué à d’importants changements climatiques, via un effet sur le cycle du carbone et sur la composition de l’atmosphère, mais également l’altération et la modifications de la structure des sols, et enfin permis à d’autres espèces, notamment animales, d’évoluer et de conquérir l’espace continental. La datation de tous ces phénomènes qui sont étroitement liés à l’apparition de plantes sur Terre doit donc être également revue.

La découverte fut si bouleversante pour la Dr C. Rubinstein, à l’origine de cette étude sur les cryptospores d’hépatiques fossilisées, que la scientifique a soumis ses échantillons à une contre-expertise réalisée par le Dr P. Steemans. Les premiers résultats obtenus dans les laboratoires d’Argentine furent confirmés en Belgique.

Mais comment les scientifiques arrivent-ils à de tels résultats ? Par quelle méthode parviennent-ils à dater la genèse des plantes terrestres à quelques millions d’années près ?


Analyser les cryptospores

Les fragments de schistes affleurant dans le canyon de Rio Capillas, Sierras Subandinas, au nord-ouest de l’Argentine sont tout d'abord récoltés. Pour ce faire, les échantillons sont soigneusement choisis, notamment sur base de leur couleur (les argiles compactées les plus foncées sont davantage susceptibles de contenir des fossiles organiques), puis dissous dans des acides comme l’acide fluoridrique et l’acide chloridrique. Les résidus sont ensuite nettoyés, filtrés et placés sur des lames pour une étude au microscope. C’est ainsi que des « cryptospores » peuvent être identifiées dans les échantillons. De quoi s’agit-il ? Les spores, comme expliqué antérieurement, sont les cellules végétales qui permettent la dispersion de la plante. Dans le cas des plantes terrestres basales, on parlera simplement plutôt de cryptospores, semblables aux spores de plantes modernes, à la différence près qu’elles ne possèdent pas de structure de déhiscence, structure qui permet l’ouverture de la cellule.

cryptospores FR

Comment l’âge des cryptospores peut-il ensuite être déterminé ? De façon indirecte, grâce à la présence d’autres microfossiles, tels que les chitinozoaires, organismes encore très méconnus appartenant sans doute au règne animal, ou encore les acritarches, supposés être du règne végétal. L’âge connu de ces microfossiles permet de dater la couche prélevée avec précision.  Les chitinozoaires sont, dans ce cas, les indicateurs les plus fins. 

Surprise supplémentaire pour les chercheurs : les échantillons analysés contiennent des cryptospores provenant de plusieurs « genres » d’hépatiques. Ceci semblerait indiquer que les plantes auraient déjà commencé à se diversifier à cette époque, et donc que la colonisation des terres émergées serait encore antérieure à la date estimée.

Reste encore à savoir si les spores analysées proviennent bien de plantes terrestres, et non pas de plantes aquatiques. A cette question, les Drs P. Gerrienne et P. Steemans répondent que les « spores » d’algues ne se conservent pas, car contrairement aux spores de plantes terrestres, elles sont dépourvues du polymère résistant qu’est la sporopollénine. Il semble donc bien qu'on puisse en conclure que les plantes sont apparues sur Terre plus tôt que ce qu'on croyait jusqu'à présent.


© Université de Liège - http://www.reflexions.uliege.be/cms/c_31026/fr/les-plantes-terrestres-prennent-un-coup-de-vieux?printView=true - 17 décembre 2018