Les welwitschias peuvent vivre plus de 1 000 ans dans un désert pourtant aride. Ces plantes, fascinantes, font l'objet d'une nouvelle étude qui retrace l'évolution de leur génome.

Les welwitschias sont parmi les plantes les plus fascinantes de la biodiversité végétale terrestre. Sur le plan biologique et donc taxinomique (classification des organismes vivants), son espèce est si unique qu’elle est la seule de sa propre famille, les Welwitschiacées, ainsi que de son genre et de son ordre. Si sa forme — qui semble sortie d’un documentaire sur le Jurassique — étonne, elle se caractérise aussi par une longévité exceptionnelle : elle peut vivre des siècles et des siècles, parfois jusqu’à 1 000 à 2 000 ans.

Cette résistance est d’autant plus étonnante qu’on ne trouve cette plante que dans le désert du Namib, dans l’Afrique australe. Dans une étude parue en juillet 2021 dans Nature Communications, une équipe de recherche en botanique s’est penchée sur les secrets génétiques de cette plante, pour mieux comprendre ses spécificités.

Une welwitschia, qui ne pousse naturellement que dans le désert du Namib. // Source : Thomas Schoch

Les welwitschias poussent à partir d’un tronc très court (un mètre ou deux de profondeur) mais très épais. Seules deux feuilles poussent dans un sens opposé l’une à l’autre à partir de cette racine, mais celles-ci sont sacrément épaisses — elles mesurent plus d’un centimètre d’épaisseur. Avec le temps, elles se coupent toutefois en plusieurs lanières. Malgré les conditions du désert, cette plante pousse sans cesse. Ses feuilles, même si leur croissance est freinée par les conditions atmosphériques, grandissent jusqu’à 2 à 4 mètres de long — le spécimen le plus connu, The Big Welwitschia, mesure ainsi 4 mètres de diamètre sur 1,4 mètre de haut.

Un génome efficace et peu coûteux en énergie

En étudiant le génome de l’espèce, les auteurs ont pu retracer son histoire. Il semblerait qu’il y a 86 millions d’années, un événement particulièrement aride a provoqué un « stress thermique » ayant entraîné, comme c’est le cas parfois, une évolution génétique en réponse. En l’occurrence, les scientifiques pointent un changement dans le génome à cette date : il s’est dupliqué dans son intégralité. Cela signifie que les welwitschias se sont retrouvées avec un génome « doublé », soit deux fois plus de matériel génétique. Une partie de ces gènes dupliqués a ainsi pu changer de fonction, démultipliant considérablement les fonctions remplies par le génome.

Sauf qu’un génome aussi large est coûteux en énergie pour un organisme vivant. Les welwitschias n’ont, pour autant, eu aucun mal à survivre des siècles. Comment est-ce possible ?

Les auteurs ont identifié un autre événement de stress thermique dans l’histoire évolutive du génome. Si le premier a eu lieu il y a 86 millions d’années, le second est bien plus récent, il serait advenu il y a 1 à 2 millions d’années. Ce stress thermique dû à un épisode extrêmement aride a provoqué une activité intense des rétrotransposons, des séquences génétiques autorépliquées dispersées. Sauf que ces rétrotransposons sont «  très demandeuses pour le métabolisme et potentiellement néfastes pour l’activité génétique ».

À ce stade, les welwitschias avaient déjà un génome coûteux en énergie, et la prolifération de séquences elles aussi très coûteuses n’arrangeaient rien. Mais une réponse adaptative a eu lieu face à ce « sursaut » dans la production de rétrotransposons : un phénomène appelé méthylation a réduit au silence l’activité de la plupart de ces séquences parasites. Finalement, cette réponse adaptative a rendu le génome très peu coûteux en énergie.

En résumé, les welwitschias doivent leur persistance à un double phénomène : d’abord le génome qui s’est démultiplié en réponse à un événement climatique, puis une réponse adaptative à un autre événement climatique qui a réduit l’impact métabolique de cet énorme génome. Résultat, le génome de la plante est à la fois extrêmement efficace, remplissant de nombreuses fonctions, mais également très peu coûteux pour l’organisme.

Dans leur étude, les auteurs expliquent avoir découvert l’une des fonctions les plus efficientes développées par les welwitschias : l’extrémité des feuilles meurt, permettant de produire — à partir d’un autre endroit de la feuille — de nouvelles cellules fraîches pour poursuivre ensuite la croissance. Et cette activité génétique mobilisant de nombreux gènes (elle peut se le permettre avec un génome de cette taille), cela permet à la plante de continuer à grandir même dans des conditions difficiles.

En tout cas, les capacités de résilience de ces plantes dans des conditions climatiques extrêmes intéressent de plus en plus les scientifiques. Elles pourraient peut-être aider à inspirer des réponses aux défis posés par le changement climatique.

Partager sur les réseaux sociaux

La suite en vidéo