Les feuilles ont-elles toujours existé chez les végétaux ?

Des feuilles sur une plante ? Rien de plus naturel ! Quoi que… Est-ce une assertion sûre, et à quand remonte cet organe chez les végétaux ?

 

Vers une optimisation de la photosynthèse

Les plantes vivent dans leur très grande majorité grâce à la fameuse photosynthèse, qui permet de transformer l’énergie du soleil en sucres et protéines. On pense que ce processus a commencé chez des bactéries, puis des algues. Les organismes qui effectuent cette synthèse à partir de la lumière sont dits « photoautotrophes ». Ils sont essentiels pour la vie planétaire. Leur faculté à subvenir à leurs besoins sans se reposer sur d’autres êtres vivants permet à tous les autres (les hétérotrophes) de trouver de quoi se nourrir ! C’est aussi la photosynthèse de ces êtres photoautotrophes qui génère l’oxygène de notre atmosphère.

Chez les végétaux, c’est dans les chloroplastes que se réalise la photosynthèse. Ils correspondent à une partie de cellule végétale spécialisée dans ce mécanisme et contiennent notamment de la chlorophylle, un pigment qui capte l’énergie lumineuse.

Ce sont toutes les parties vertes d’une plante qui contribuent à la photosynthèse, des tiges en passant par les fruits en cours de maturation – lorsqu’il y en a. Les feuilles ne semblent donc pas nécessaires pour la croissance des plantes. Cependant, l’évolution a naturellement favorisé le développement de surfaces propres à réaliser la photosynthèse.

Toutes les parties vertes d’une plantes sont capables de photosynthèse (ici, Cucubale à baies, dit Coulichon (Silene baccifera), avec tige, feuilles, sépales et baie immature verts)

Petit feuillage

Au début de l’histoire de la vie sur Terre, durant les 100 premiers millions d’années d’existence des végétaux, les plantes non vasculaires étaient les plus représentées. On nomme ces plantes des Bryophytes. Elles se caractérisent par l’absence de tissu conducteur complexe (ou tissu « vasculaire »), qui permet de faire circuler eau et nutriments à l’intérieur de la plante chez les Vasculaires.

Actuellement, les Bryophytes sont représentées par les mousses, ainsi que par les hépatiques et les anthocérotes, plus méconnues et moins nombreuses. Environ 20 000 espèces sont répertoriées dans le monde, sans compter les espèces non encore découvertes. Les fossiles de plantes les plus âgés laissent penser que nos Bryophytes partagent de nombreux points communs avec les plantes primitives.

Les mousses font partie des Bryophytes ou plantes avasculaires

De singulières avasculaires

Certaines hépatiques ont une forme rappelant celle du foie (en grec « hêpatos »). Quant aux anthocérotes, leur organe de reproduction en forme de bâtonnets pointus évoque une corne (keratos). C’est de ces analogies qu’a été tiré leur nom.

Les Bryophytes n’ont pas de racines et toutes n’ont pas de feuilles. Elles se fixent au substrat avec des rhizoïdes, qui peuvent évoquer de petites racines, mais qui sont dépourvues de fonction absorptive. C’est la structure très fine des Bryophytes qui leur permet de diffuser les nutriments à travers leurs organes sans passer par des tissus spécialisés. Elles ont besoin d’un environnement humide pour se reproduire et prennent pour la plupart la forme de tapis. Elles portent des thalles, sortes de lames vertes aplaties, ou de petites « feuilles » très minces.

La première « vraie » feuille

Après l’apparition des végétaux sur la terre ferme il y a environ 475 millions d’années, avec l’évolution, ont émergé quelques 50 millions d’années plus tard les premières plantes Vasculaires. Avec elles, sont nées les véritables feuilles… ou plutôt dans la foulée, probablement 15 millions d’années plus tard, d’après les fossiles retrouvés.

On peut distinguer deux groupes de feuilles. Celles qui sont apparues en premier sont les « microphylles », petites et en forme d’aiguille. On les retrouve chez les Lycophytes, qui sont connues pour être la plus ancienne lignée des Vasculaires modernes. On compte plus de 1 000 espèces de Lycophytes aujourd’hui, dont 23 en France, parmi lesquelles le Lycopode sélagine (Huperzia selago), assez commun dans nos montagnes. À l’époque du Carbonifère, il y a environ 300 millions d’années, poussaient des espèces de Lycophytes arborescents de 40 mètres de haut, mais seuls les plus petits ont subsisté dans le temps.

Lycopode sélagine (Huperzia selago),
d’après la Nouvelle flore coloriée de poche des Alpes et des Pyrénées

Les « mégaphylles » ressemblent davantage aux feuilles telles qu’on se les représente : elles ont une surface plus étendue et sont constituées d’un réseau de nervures. Il a fallu attendre encore 40 millions d’années après les microphylles pour les voir croître.

Genèse de la feuille chez les plantes vasculaires

L’origine des feuilles mégaphylles s’explique peut-être par le développement de ramifications rapprochées sur une même tige. L’une des ramifications aurait pris le pas sur les autres par sa taille, les plus petites s’aplatissant et formant un nouveau tissu pour se réunir. Selon cette hypothèse, c’est ainsi que serait née la première branche portant des feuilles.

Aujourd’hui, une grande partie des plantes possèdent des feuilles, devenues l’organe principal de la photosynthèse. Sans elles, le rendement des plantes vasculaires pour s’alimenter serait beaucoup plus faible.

Références

CAMPBELL Neil, Biologie, Pearson, 2012.
FLAHAULT Charles, Nouvelle flore coloriée de poche des Alpes et des Pyrénées, Klincksieck, 1906.
HUGONNOT Vincent, CELLE Joua, PÉPIN Florine, Mousses et hépatiques de France, Manuel d’identification des espèces communes, Biotope, 2017.
LEBLOND Sébastien et BOUCHER Anabelle, Initiation à la bryologie, Voyage au cœur de la vie secrète des mousses, 2011.
THOMAS Régis, BUSTI David, MAILLART Margarèthe, Petite flore de France, Belgique, Luxembourg, Suisse, Belin, 2016.