PLANTES

Diversité structurale des plantes

Les plantes, quoique de morphologies très variées, ont en commun (à l’exception de quelques rares groupes) de posséder des organes différenciés : une tige portant elle-même des feuilles et des bourgeons, ainsi que, pour la plupart d’entre elles, des racines. Ces organes sont eux-mêmes constitués de tissus, ensembles organisés de cellules spécialisées. Parmi les plus petites plantes se trouvent les mousses, dont la tige feuillée, de quelques millimètres à quelques centimètres de hauteur, est ancrée au sol par des filaments. Elles n’ont ni racines ni tissus conducteurs.

Si les plantes sont majoritairement des herbacées, formées de tiges vertes et souples, certaines sont de petites plantes ligneuses (par exemple, des arbustes nains tels que le thym) à tiges brunes et cassantes du fait de la présence de liège en surface et de bois au cœur de l’organe. Ces tissus ne sont pas ou très peu présents chez les plantes herbacées.

La morphologie des plantes est extrêmement variée et résulte non seulement de facteurs génétiques (propres à la plante), mais également de facteurs environnementaux : ainsi, deux plantes identiques génétiquement mais se développant dans des conditions différentes n’auront pas le même aspect. Parmi cette diversité, on peut citer les plantes acaules, comme le pissenlit, qui possèdent une tige unique et très courte avec des feuilles plus ou moins étalées et disposées en rosette sur le sol. Les plantes succulentes, encore appelées à tort « plantes grasses », comme les cactus ou les sédums, sont des plantes à tiges ou à feuilles charnues, c'est-à-dire hypertrophiées par stockage d’eau. Les plantes grimpantes croissent en s’accrochant par des vrilles, comme la vigne, ou par une tige dite volubile qui s’enroule directement autour d’un support, comme le liseron. Quant aux plantes en coussinet, comme l’androsace des Alpes, elles présentent des tiges très ramifiées et feuillues à leur extrémité qui donnent une forme générale quasi sphérique à leur appareil aérien.

Développement des plantes

Les plantes ont des longévités très variables selon les espèces. Certaines, comme le coquelicot, sont annuelles et ne vivent que quelques mois ; d’autres, comme l’oignon, sont bisannuelles et meurent au terme de la seconde année après leur floraison ; enfin, une grande majorité sont vivaces, voire pérennes, et vivent un grand nombre d’années, comme la fougère polypode. Le record de longévité serait détenu par une population de myrtilles présente en Pennsylvanie (États-Unis), dont l’âge a été estimé à 13 000 ans.

Le développement d’une plante s’effectue tout au long de sa vie et met en jeu le fonctionnement de méristèmes, territoires de cellules indifférenciées qui se divisent activement par mitoses. Les méristèmes dits primaires sont présents aux extrémités des racines et au niveau de chaque bourgeon des tiges. Ces méristèmes construisent les racines, les tiges et les feuilles, tous ces organes s’allongeant ensuite par croissance des cellules. Si la plante est ligneuse, elle met ensuite en place, dans ses tiges et ses racines, des méristèmes dits secondaires qui permettent une croissance en épaisseur par formation de nouveaux tissus conducteurs et de revêtement.

Physiologie des plantes

Organismes fixés, les plantes vivent à l’interface entre deux milieux très différents – le sol et l’atmosphère – dans lesquels elles trouvent les éléments nécessaires à leur croissance. Ainsi, elles absorbent l’eau et certains ions minéraux du sol par leurs racines, et le dioxyde de carbone (CO₂) atmosphérique et l’énergie lumineuse par leurs organes chlorophylliens (feuilles et parfois tiges). L’eau et les ions minéraux prélevés constituent la sève brute qui circule grâce au xylème (tissu conducteur), depuis les jeunes racines vers tous les autres organes de la plante. C’est principalement la transpiration de l’appareil aérien qui permet l’ascension de la sève brute. Les mousses, qui n’ont pas de racines, absorbent l’eau et les ions minéraux (directement de la pluie ou de la rosée) par toute la surface de leurs tiges feuillées.

Par le métabolisme de la photosynthèse, effectué dans les chloroplastes des cellules, les plantes oxydent l’eau, grâce à l’énergie lumineuse rouge et bleue qu’elles captent par leurs pigments (chlorophylles principalement), et réduisent le dioxyde de carbone en glucides. Ces sucres sont en partie exportés des feuilles et des tiges chlorophylliennes vers tous les autres organes sous forme de saccharose dans la sève élaborée qui est transportée par le phloème (autre type de tissu conducteur). Les plantes sont donc des organismes autotrophes au carbone puisqu’elles sont capables de synthétiser leurs propres molécules organiques à partir du dioxyde de carbone de l’atmosphère. Elles constituent ainsi le premier maillon des chaînes alimentaires.

En plus de la photosynthèse, les plantes effectuent en permanence la respiration au sein de tous leurs organes, y compris leurs racines. Elles oxydent totalement le glucose (produit de la photosynthèse) dans les mitochondries de leurs cellules et renouvellent leur ATP (adénosine triphosphate), énergie directement utilisable pour tous les travaux au sein des cellules.

Reproduction asexuée

De nombreuses plantes engendrent des descendants par reproduction asexuée, principalement par multiplication végétative. Certaines utilisent simplement la capacité d’enracinement de leurs organes, réalisant de cette manière un marcottage ou un bouturage. C’est ainsi que de nombreuses plantes à rhizome, comme les roseaux, finissent par se séparer du pied parental vieillissant qui dégénère et disparaît, ou que les feuilles charnues de nombreuses succulentes, comme les cactus du genre Opuntia, peuvent s’enraciner si elles se détachent de la plante mère.

D’autres plantes se multiplient par l’intermédiaire d’organes spécialisés. Par exemple, les plantes à tubercules, comme la pomme de terre, ou à bulbilles, comme l’ail, donnent par ces organes autant de descendants l’année suivante. De même, les plantes à stolons, comme le fraisier, émettent de longues tiges à croissance horizontale rapide capables d’enracinement ; d’autres plantes comme le framboisier produisent des drageons à partir de leurs racines.

Une espèce effectuant une telle multiplication végétative peut très rapidement constituer une population importante à partir d’un seul individu. C’est le cas, par exemple, de la fougère-aigle qui est capable d'envahir tout un sous-bois. Cette population est dite clonale, car tous ses individus possèdent le même génome, mis à part les mutations qui ont eu lieu lors des réplications dans les méristèmes végétatifs. Génétiquement homogène, cette population présente donc l’inconvénient d’être identiquement sensible aux mêmes pathogènes ou aux contraintes du milieu.

Reproduction sexuée

Les plantes se reproduisent de manière sexuée en faisant intervenir successivement deux événements cellulaires complémentaires : la méiose, où une cellule diploïde se divise en quatre cellules haploïdes nommées spores ; et la fécondation, où deux gamètes haploïdes (à n chromosomes) mâle et femelle s’unissent pour former un zygote (cellule œuf) diploïde (à 2n chromosomes).

Méiose et fécondation ne s’enchaînent pas de façon consécutive. En effet, le cycle de développement de toutes les plantes possède deux générations : une génération d’individus diploïdes (correspondant aux plantes feuillées chez les plantes vasculaires) appelés sporophytes car ils produisent des spores par méiose ; et une génération d’individus haploïdes (de taille très réduite), appelés gamétophytes car ils forment des gamètes mâles et (ou) femelles.

Suivant leur lignée, les plantes ne présentent pas les mêmes structures disséminées (grains de pollen, graines ou spores) ni les mêmes modalités de fécondation.

Ainsi, les plantes à fleurs effectuent leur reproduction sexuée intégralement au niveau de leurs pièces florales. Les étamines, pièces mâles de la fleur, émettent des grains de pollen après méiose ; tandis que les carpelles, pièces femelles centrales souvent soudées en un pistil, forment à l’intérieur des ovules, eux-mêmes contenus dans les cavités de l’ovaire, un sac embryonnaire après méiose. Lors de la pollinisation, les grains de pollen sont transportés par un vecteur, le plus souvent le vent ou les insectes. Si un grain de pollen est déposé sur le pistil d’une fleur de la même espèce et non rejeté par ce dernier, il fécondera un des ovules de cette fleur. Les spermatozoïdes potentiels contenus dans le grain de pollen sont acheminés, par l’intermédiaire d’un tube pollinique s’allongeant dans le pistil, jusqu’au sac embryonnaire où ils fécondent les gamètes femelles. Sitôt la fécondation effectuée, un ovule se transforme progressivement en une graine dans laquelle se développe la nouvelle petite plante issue de la fécondation et s’accumulent des réserves énergétiques. Lors de leur maturation, la plupart des graines subissent une déshydratation qui entraîne un métabolisme ralenti et une résistance au gel en particulier. Les graines de nombreuses espèces entrent également en dormance, un état d’inaptitude à germer même si les conditions extérieures sont favorables. Parallèlement, la fleur fane et son pistil se transforme en fruit qui, selon les espèces, devient charnu ou sec, et s’ouvre spontanément à maturité (on dit qu’il est déhiscent) ou reste fermé (indéhiscent). Les graines sont ensuite disséminées seules ou avec le fruit, ce dernier pouvant augmenter les chances de dissémination. Puis, si les conditions deviennent favorables et que les dormances éventuelles sont levées, une graine germe par hydratation puis développement de la jeune plante qu’elle contient, grâce à l’utilisation des réserves jusqu’à son autotrophie.

D’autres lignées de plantes, comme les fougères ou les mousses, nécessitent pour leur fécondation la présence d’eau liquide car leurs spermatozoïdes nagent dans le milieu extérieur, grâce à des flagelles, jusqu’aux gamètes femelles qui restent inclus dans l’organisme maternel. Ces plantes émettent dans le milieu aérien, après méiose, des spores qui sont ensuite disséminées par le vent. Ces spores, cellules légères et résistantes, redonnent après germination une nouvelle plante haploïde qui, elle, donnera des gamètes.

La reproduction sexuée présente certains avantages : une dissémination de l’espèce sur de grandes distances, par les graines ou les spores, et des descendants qui possèdent chacun un génotype unique, grâce aux recombinaisons génétiques de la méiose et à la rencontre aléatoire des gamètes, d’autant plus si la fécondation est croisée (les deux parents apportant des allèles potentiellement plus variés que lors d’une autofécondation).

Relations des plantes avec leur biotope (relations abiotiques)

Les plantes occupent quasiment tous les milieux terrestres, certaines étant même retournées au mode de vie aquatique, comme les zostères ou les posidonies qui comptent parmi les rares plantes sous-marines. Chaque espèce se définit par son aire de répartition, c’est-à-dire la zone géographique qu’elle occupe en accord avec ses exigences climatiques et de substrat.

En premier lieu, on distingue les plantes par la région climatique dans laquelle elles vivent : sans être exhaustif, on peut parler de plantes équatoriales, alpines, désertiques, méditerranéennes, tempérées ou arctiques. En climat tempéré, les plantes vivaces passent la saison froide en vie ralentie, après avoir stocké lors de la belle saison des réserves dans leurs bulbes, rhizomes ou tubercules.

Au sein d’une même région, on distingue les plantes suivant leur habitat : elles présentent des adaptations aux conditions climatiques et à la composition du sol (conditions dites édaphiques). Ainsi, on parlera de plantes d’ombre ou de lumière selon leur exigence en éclairement, de plantes hygrophiles (adaptées aux milieux humides), mésophiles ou xérophiles (adaptées aux milieux arides) selon leur exigence en eau, de plantes calcicoles ou calcifuges selon leur exigence en taux d’ions calcium dans le sol, de plantes nitrophiles pour celles qui poussent sur un sol riche en ions azotés. En forêt équatoriale pluvieuse, où les arbres ombragent en permanence le sous-bois par leur feuillage dense, de nombreuses plantes sont présentes en hauteur dans la canopée : il s’agit d’épiphytes (orchidées et fougères, par exemple), se développant sur des arbres, et de diverses lianes.

Les milieux très contraignants présentent généralement des plantes aux adaptations étonnantes. Ainsi, dans les tourbières, milieux humides aux eaux acides et très pauvres en azote assimilable, on rencontre des plantes carnivores qui, après avoir digéré les insectes qu’elles piègent, absorbent leurs composés azotés.

Plus un milieu est géographiquement limité et isolé, plus on y trouvera des plantes endémiques (spécifiques à une région donnée). C’est le cas de plantes montagnardes comme la puya des Andes ou la bérardie laineuse des Alpes sud-occidentales, ou de plantes insulaires comme l’œillet corse ou le narcisse des Glénans. Ces plantes, généralement rares, sont souvent menacées d’extinction à plus ou moins long terme, à cause des perturbations anthropiques de leur habitat, ou simplement par leur cueillette abusive. La violette de Cry, endémique des falaises calcaires du département de l’Yonne, a ainsi disparu à la suite de la destruction de son habitat par exploitation d’une carrière. Sur l’île de La Réunion, une cinquantaine d’espèces de plantes ont déjà disparu, tandis qu’en France métropolitaine, plus de cinq cent dix espèces sont aujourd’hui menacées d’extinction. Des programmes de conservation des habitats naturels, comme le réseau Natura 2000 au niveau européen, ou de protection au sein des parcs nationaux français, permettent aujourd’hui de ralentir les pertes de biodiversité spécifique.

Relations des plantes avec le monde vivant (relations biotiques)

Les autres organismes présents dans l’habitat de la plante sont susceptibles d’interagir avec celle-ci.

En premier lieu, les plantes sont en compétition entre elles pour l’accès aux ressources nutritives – essentiellement la lumière, l’eau et les minéraux du sol – mais aussi à l’égard des pollinisateurs et des disséminateurs. Par exemple, les plantes herbacées des sous-bois des forêts tempérées, comme l’anémone sylvie ou le muguet, réalisent l’essentiel de leur cycle de vie au début du printemps, avant que les arbres leur fassent de l’ombre avec leurs feuilles.

De nombreuses espèces, une fois introduites accidentellement ou volontairement par l’homme dans une région où elles n’étaient pas présentes, deviennent très envahissantes. Grâce à une croissance végétative très rapide et à une reproduction et dissémination efficaces, ces plantes menacent par compétition la flore locale. En France, on compte aujourd’hui près d’une cinquantaine de plantes invasives, dont la verge d’or du Canada, la renouée du Japon ou la balsamine de l’Himalaya.

Les plantes possèdent de multiples agresseurs, depuis les herbivores qui s’en nourrissent – menaçant ainsi leur intégrité – jusqu’aux parasites qui vivent à leurs dépens de façon plus ou moins durable. On peut citer parmi les prédateurs des plantes les grands mammifères herbivores tels que les antilopes ou les chèvres, ainsi que tous les insectes phytophages dont le régime alimentaire varie selon la partie de la plante consommée, comme les chenilles brouteuses de feuilles, les punaises ou les pucerons piqueurs-suceurs, ou encore les ravageurs des cultures avec l'exemple du charançon du blé.

Parmi les parasites des plantes se trouvent en première ligne les champignons au sens large (comme la rouille du blé ou le mildiou de la vigne), les bactéries (comme Agrobacterium tumefaciens provoquant la galle du collet), ou les virus (comme celui de la mosaïque du tabac, premier virus à avoir été observé au microscope électronique en 1939), et même d’autres plantes qualifiées de plantes parasites. Parmi ces dernières, citons le gui, plante épiphyte chlorophyllienne qui prélève la sève brute de l’arbre sur lequel il est installé, ou encore l’orobanche, plante totalement dépourvue de chlorophylle prélevant la sève élaborée de sa plante hôte herbacée au niveau des racines. Le prélèvement de sève par la plante parasite se fait par l’intermédiaire de suçoirs pénétrant les tissus conducteurs de l’hôte.

Les plantes possèdent de nombreux moyens de défense contre leurs agresseurs : des défenses morpho-anatomiques, comme des épines blessantes, aux défenses chimiques, grâce aux molécules toxiques qu’elles peuvent synthétiser, comme les alcaloïdes. Ces défenses peuvent être constitutives de la plante ou ne se développer qu’en réaction à une agression. Par exemple, un plant de tabac dont les feuilles sont déjà pourvues de nicotine, insecticide puissant, va libérer, après des blessures provoquées par la chenille, des composés volatils qui attirent un insecte prédateur de cette chenille. Face à un parasite comme un champignon phytopathogène, une plante ne peut se défendre que si elle est capable de reconnaître au niveau moléculaire ce parasite. On dit qu’elle y est résistante, et elle se débarrasse du champignon par une réaction d’hypersensibilité, détruisant les tissus infectés, suivie par une résistance étendue à tous ses organes.

Les mutualismes, relations à bénéfices réciproques entre différentes espèces, sont extrêmement courants chez les plantes. Celles-ci entretiennent de telles relations avec leurs animaux pollinisateurs d’une part, et leurs animaux disséminateurs d’autre part. En échange du transport de leur pollen ou de leur semence par l’animal, la plante procure à ce dernier de la nourriture. Les plantes pollinisées par les insectes leur offrent ainsi du nectar et un pollen énergétique, et les plantes disséminées par les animaux ont en général des fruits charnus comestibles ou des graines énergétiques.

Cas particuliers de mutualisme, les symbioses lient les deux espèces de manière obligatoire et durable. Les mycorhizes sont le meilleur exemple de symbioses concernant les plantes, car elles se trouvent chez plus de 90 p. 100 d’entre elles. Leurs racines sont en étroit contact avec des champignons du sol avec lesquels elles réalisent des échanges trophiques. Les filaments du champignon fournissent à la plante de l’eau et des ions minéraux absorbés à partir du sol. En retour, la plante procure au champignon des molécules organiques issues de sa photosynthèse. Les orchidées dépendent directement de cette symbiose dès le stade de la germination, car leurs graines, dépourvues de réserve, ne peuvent se développer qu’à partir des éléments apportés par les champignons mycorhiziens. Les Fabacées, comme le trèfle ou le soja, présentent quant à elles, au niveau de leurs racines, des nodosités, petites excroissances hébergeant des bactéries du genre Rhizobium qui sont capables d’assimiler le diazote atmosphérique diffusé dans le sol et de le transformer en éléments azotés utiles à la plante, en échange de produits issus de la photosynthèse.

Toutes ces relations biotiques résultent et entraînent une coévolution de la plante et des espèces avec lesquelles elle est en interaction.

Plantes alimentaires

De très nombreuses variétés de plantes, dites vivrières, sont cultivées pour l’alimentation humaine. Il s’agit bien souvent de plantes domestiquées, très différentes de leur forme sauvage originelle.

Les espèces les plus cultivées du monde appartiennent à la famille des Poacées avec, en première ligne, le blé, le riz et le maïs. Les graines de ces céréales, riches en amidon, sont souvent moulues en farine, constituant la base d’une grande part de l’alimentation humaine et animale. Les graines des légumineuses (Fabacées), comme le soja ou le haricot, sont riches en protéines, tandis que les graines des plantes oléagineuses, comme le tournesol ou le colza, sont source d’huiles végétales puisqu’elles sont riches en lipides.

D’autres plantes sont cultivées pour certains de leurs organes qui sont consommés tels quels, crus ou cuits. Ainsi, les plantes potagères fournissent ce qu’on appelle usuellement les légumes. Citons les tubercules caulinaires (issus d’une tige) de la pomme de terre, les tubercules racinaires de la carotte, les bulbes d’oignon, les feuilles d’épinard ou de poireau, les bourgeons hypertrophiés du chou de Bruxelles, les inflorescences du chou-fleur, ou encore les fruits immatures de la courgette ou du haricot vert. Les plantes fruitières fournissent quant à elles ce qu’on appelle usuellement les fruits, riches en glucides simples (comme le fructose) et en vitamines. Citons les agrumes donnés par les Rutacées (citronniers, orangers…), les fruits des Rosacées (pommiers, poiriers, cerisiers, framboisiers, fraisiers…), ainsi que tous les fruits tropicaux comme ceux de la passiflore (appelés fruits de la passion), de l’ananas ou du bananier.

Les plantes sont aussi à la base de nombreuses boissons : le thé et le café sont obtenus, respectivement, par l’infusion de feuilles de théier et de graines torréfiées et moulues du caféier. La vigne permet la production de vin par fermentation de ses fruits, tandis que le malt d’orge fermenté puis aromatisé par ajout de houblon donne de la bière.

Depuis le xviii^e siècle, l’industrie du sucre réalise l’extraction de saccharose à partir de deux plantes très différentes : la canne à sucre, première plante cultivée dans les pays tropicaux ; et la betterave sucrière, cultivée dans les régions tempérées.

L’alimentation animale repose sur les plantes dites fourragères, soit directement par pâturage du bétail dans des prairies où les Poacées et Fabacées dominent (ray-grass et luzerne, par exemple), soit en donnant au bétail de l’ensilage (plantes fermentées) ou du foin (plantes séchées).

Les plantes mellifères, en assurant une source de nectar et de pollen aux abeilles domestiques, sont indispensables à l’élaboration du miel.

Plantes médicinales et aromatiques

De nombreuses plantes synthétisent des substances chimiquement actives (appelées métabolites secondaires) qui leur permettent notamment de se défendre contre leurs agresseurs. Ces molécules sont très exploitées par l’homme en médecine, en parfumerie et en cuisine.

Les plantes vénéneuses sont sources de poisons, molécules à effets premiers toxiques ; mais ces dernières ont des propriétés pharmacologiques si elles sont utilisées à très faibles doses. Les effets thérapeutiques des plantes sont nombreux et il est impossible d’en dresser une liste exhaustive. Les plantes sont notamment utilisées pour lutter contre les spasmes musculaires (effet antispasmodique), la fièvre (effet fébrifuge), les douleurs (effet antalgique ou analgésique), les parasites (effet vermifuge ou parasiticide), ou pour empêcher la coagulation du sang (effet anticoagulant). Elles facilitent également les sécrétions de l’appareil digestif (effet apéritif ou digestif), la diminution de la pression dans les artères (effet hypotenseur), la cicatrisation et l’apaisement. Par exemple, l’acide salicylique (dont l’aspirine est dérivée), tiré de l’écorce de saule, est un antalgique et un anti-inflammatoire, et la morphine, issue du pavot, un puissant analgésique. Ces effets s’expliquent le plus souvent par l’action (agoniste ou antagoniste) des métabolites de la plante sur les récepteurs synaptiques du système nerveux central ou périphérique. Au-delà d’un usage purement médical, certaines plantes sont aussi source de drogues et de stupéfiants. Le tabac, dont les feuilles séchées sont fumées parce qu’elles contiennent de la nicotine, le pavot, dont est extraite la morphine, ou encore le cannabis, source de THC (tétrahydrocannabinol), en sont trois exemples.

Si les métabolites secondaires produits présentent des arômes et des odeurs, la plante est alors qualifiée d’aromatique. Les plantes aromatiques sont très couramment utilisées comme épices en cuisine, dans le but de relever la saveur des aliments. Pour chaque épice, c’est une partie précise de la plante qui est utilisée : les graines du poivrier, les fruits du piment, les stigmates de la fleur de crocus pour le safran, les feuilles de basilic ou encore de stévia (contenant des édulcorants naturels), l’écorce du cannelier, le rhizome de gingembre. Certaines épices résultent d’une transformation de la plante : séchage, fermentation, broyage ou torréfaction. C’est le cas de la vanille, orchidée tropicale dont les fruits sont récoltés encore verts et immatures, puis séchés et fermentés pendant plusieurs mois, pour obtenir les gousses de vanille à l’arôme bien connu.

Les molécules odorantes des plantes aromatiques peuvent être extraites sous forme d’huiles essentielles, utilisées en parfumerie et cosmétique, comme celles de la lavande, du citronnier, de l’ylang-ylang ou du vétiver.

Enfin, les pigments obtenus à partir de certaines plantes, dites tinctoriales, permettent de préparer des teintures et colorants. Par exemple, la garance et l’indigotier teignent respectivement les textiles en rouge vif et en bleu-pourpré, tandis que le henné est un arbuste dont les feuilles sont utilisées comme colorant corporel.

Plantes ornementales

Les plantes ornementales présentent un intérêt esthétique du fait de leur feuillage, de leurs fleurs ou leurs fruits. Comme les plantes cultivées, elles sont souvent le résultat d’une sélection intensive.

Pour la conception et l’entretien des parcs, espaces verts et jardins, les paysagistes et jardiniers amateurs utilisent des plantes précises selon l’effet décoratif souhaité. Par exemple, le buis, le thuya et le troène sont des arbustes au feuillage persistant utilisés pour constituer les haies. D’autres plantes vivaces à fleurs très colorées, comme les rosiers, les dahlias ou les pivoines, sont utilisées pour les massifs fleuris, tandis que les plantes à tiges rampantes ou grimpantes comme les azalées, le lierre, la vigne vierge ou la glycine, sont utilisées comme couvre-sol, couvre-mur ou pour constituer des pergolas.

La réalisation des bouquets repose sur l’utilisation de fleurs coupées produites industriellement à l’échelle internationale. Les plantes sont cultivées de manière intensive et contrôlée en champ ou sous serre, jusqu’à la récolte des fleurs. Les roses, occupant la première place, sont produites par de nombreux pays dont l’Équateur et le Kenya, les tulipes par les Pays-Bas (leader en Europe) et les œillets par le Maroc. D’autres plantes, dites d’intérieur, peuvent être cultivées en pot dans les conditions de lumière, d’humidité et de température d’un appartement. La floraison peut en être l’intérêt principal, par exemple pour l’orchidée Phalaenopsis, vendue à grande échelle et dont de très nombreuses variétés sont cultivées. Néanmoins, l’environnement artificiel d’une habitation ne permet pas à certaines espèces de fleurir, comme le Ficus benjamina.

Enfin, les bonsaïs sont des arbres miniaturisés selon un art asiatique japonais et chinois. Des techniques de ligature et de taille des branches et racines de l’arbre appliquées dès son plus jeune âge permettent de contrôler son développement et donc sa morphologie, censée imiter le port naturel de l’arbre.

Plantes comme matières premières

Les plantes fournissent des supports d’écriture : d’abord le papyrus, tiré des tiges de la plante du même nom, en Égypte antique, supplanté ensuite par le papier, fabriqué aujourd’hui à partir de pulpe de bois d’arbres croissant rapidement, comme le pin ou le peuplier.

Certaines plantes – comme le coton, le lin et le chanvre – sont aussi utilisées comme sources de fibres naturelles pour la confection de tissus. On extrait du cotonnier les poils tégumentaires recouvrant ses graines, et du lin ou du chanvre les fibres de leur tige. La viscose est quant à elle un textile provenant de fibres de cellulose tirées du bois et transformées ensuite chimiquement et mécaniquement ; aujourd’hui, elle peut également être confectionnée de façon complètement artificielle.

Les plantes fournissent aussi des matériaux de construction, en premier lieu le bois. Les toitures des habitations traditionnelles sont souvent faites de parties de plantes : les chaumières sont ainsi recouvertes de chaumes, tiges creuses des Poacées (céréales et roseaux), tandis que les cases tropicales sont recouvertes de palmes, feuilles entières des palmiers. La paille, mélangée avec de la terre argileuse, entre souvent dans la composition du torchis.

La vannerie permet la confection d’objets par tressage d’organes fibreux et séchés. Les tiges souples mais résistantes du saule des vanniers permettent de fabriquer des objets en osier, celles du palmier Calamus des objets en rotin par cannage. Des lanières découpées dans les feuilles séchées du palmier Raphia ou du sisal (Agave sisalana) contiennent des fibres très solides et sont utilisées pour fabriquer des ficelles et cordages.

Enfin, le caoutchouc est fabriqué à partir du latex, substance liquide sécrétée par certaines plantes, dont principalement l’hévéa.

Domestication des plantes

Le premier mécanisme à l’origine de la modification des plantes est la sélection culturale dirigée, qui a conduit à la domestication des espèces sauvages. Parmi les populations de plantes sauvages initiales, l’homme a sélectionné les plantes les plus intéressantes pour le cultivateur mais aussi pour le consommateur. Puis, chaque année, les agriculteurs ont replanté les individus les plus rentables en quantité et qualité d’organes récoltés, mais aussi ceux qui sont les plus résistants aux contraintes du milieu (froid, sécheresse, salinité…) et aux maladies. Les critères de sélection variant selon le lieu et l’époque, cette méthode est à l’origine de l’immense diversité des variétés de plantes cultivées, dites variétés paysannes. La reinette, la pomme d’Api, la doucette ou la galeuse ne sont que quelques exemples parmi les centaines de variétés de pommes d’origine française, au sein de la même espèce du pommier.

Biologiquement, la création de tant de variétés repose sur des mutations génétiques très rares. En sélectionnant uniquement les plantes mutantes à caractères avantageux, l’homme a permis la transmission de ces nouveaux traits génétiques aux générations suivantes, et donc la très lente transformation de la population entière. Par exemple, on connaît chez la vigne de cépage pinot gris certaines mutations qui rendent le raisin noir plus rentable mais moins sucré, et d’autres mutations qui rendent le raisin blanc moins rentable mais plus sucré par rapport au raisin de couleur grise.

Sélection scientifique des plantes

À partir d’une plante sélectionnée, on peut obtenir une lignée pure, par autofécondation (fécondation des plantes par leur propre pollen) pendant sept générations successives. Cette lignée pure est fixée, car les individus la composant sont devenus homozygotes (les deux allèles d’un gène étant identiques) pour chaque gène. Le croisement de deux lignées pures, qui présentent chacune des points forts et des points faibles, donne une génération de plantes hybrides aux caractéristiques homogènes et de valeur supérieure à celle des deux lignées parentales. En effet, ces hybrides sont hétérozygotes pour chaque caractère, les deux allèles de chacun de leurs gènes étant différents, car hérités de deux lignées pures parentales distinctes. Les hybrides possèdent alors tous les allèles des deux lignées parentales (en un seul exemplaire). L’hybridation permet donc d’obtenir des variétés cumulant les qualités de chacun des deux parents sans en présenter les défauts.

Des études génétiques ont montré que de nombreuses plantes cultivées présentaient une polyploïdie, c’est-à-dire une multiplication du nombre de lots de chromosomes. Cette polyploïdie dérive souvent d’événements d’hybridation entre espèces différentes ; elle constitue un mécanisme de stabilisation des hybrides. En effet, un hybride de deux espèces différentes ne peut se reproduire si ses deux lots de chromosomes, paternel et maternel, sont trop différents. Ainsi, le blé tendre est une plante hexaploïde, possédant six lots de chromosomes correspondant à deux événements successifs d’hybridation.

Biotechnologies végétales

La capacité de nombreuses plantes à se multiplier de façon végétative permet la multiplication de certaines variétés à grande échelle. La culture in vitro ou micropropagation dérive directement de cette caractéristique et permet l’obtention de très nombreux clones qui peuvent ensuite être commercialisés à grande échelle. C’est le cas des orchidées Phalaenopsis, des rosiers ou des chrysanthèmes. Cette technique présente un autre avantage, celui de multiplier des plantes pour lesquelles la reproduction sexuée est impossible ou poserait problème : plantes stériles ou hybrides instables, par exemple. De plus, si les tissus prélevés au départ sur la plante à reproduire sont les méristèmes, les clones obtenus sont sains, ce qui permet l’obtention en masse de plants de pomme de terre ou de fraisiers exempts de virus.

Les plantes transgéniques représentent une étape supplémentaire dans l’obtention de variétés nouvelles : cette fois, c’est l’introduction d’un gène d’intérêt dans l’organisme végétal qui permet à ce dernier de produire une substance nouvelle, lui apportant soit une résistance à un herbicide ou à des pathogènes, soit des qualités agronomiques ou pharmaceutiques nouvelles. Ainsi, en 1994 aux États-Unis, une variété de tomate transgénique à maturation retardée a été mise sur le marché : mûrissant moins vite, elle se transporte et se conserve mieux avant la vente. En raison des risques réels de transfert de gènes vers des espèces sauvages, ainsi que d’un impact éventuel sur la santé humaine, cette biotechnologie est aujourd’hui sujette à débat, surtout en Europe. En France, la culture commerciale de telles plantes est interdite.