Des taux de croissance plus rapides des bords extérieurs des pétales et des sépales créent une tension interne qui fait que les bourgeons s'ouvrent et s'enroulent vers l'arrière.

Introduction

Dans « Une fleur ne parle pas », le moine zen, professeur et auteur Zenkei Shibayama a écrit :

Silencieusement une fleur s'épanouit,

En silence, il tombe;

Pourtant ici maintenant, en ce moment, à cet endroit,

l'ensemble de la fleur, l'ensemble de

le monde fleurit.

C'est le discours de la fleur, la vérité

de la fleur :

La gloire de la vie éternelle brille pleinement ici.

Malgré le silence d'une fleur, la vue frappante de sa floraison indique clairement qu'il se passe beaucoup de choses que nous ne pouvons ni voir ni entendre. Pourtant, le mécanisme derrière la gloire de l'ouverture des fleurs est resté un mystère jusqu'à ce que les chercheurs humains adoptent une approche lente et prudente pour regarder les lys se déployer.

La stratégie

Un jeune bourgeon de lys asiatique est une gousse verte avec trois sépales extérieurs enroulés autour de trois pétales intérieurs. Les nervures médianes rigides ajoutent un soutien structurel au centre des sépales et des pétales. Au début, le bourgeon est fermé parce que les bords des sépales sont rentrés dans des rainures sur les nervures médianes des pétales. Une force suffisante doit être générée pour ouvrir le sceau.

Les parties d'une fleur, vues en coupe transversale.

De fortes nervures médianes descendent les pétales d'un lys blanc.

Les chercheurs ont marqué les bords d'un bouton floral avec des points noirs régulièrement espacés pour suivre leur mouvement relatif au fur et à mesure que la fleur s'ouvrait.

Les scientifiques ont observé une jeune tige de lys aux bourgeons verts immergée dans l'eau pendant 4.5 jours. Ils ont marqué le bourgeon avec des points noirs le long de ses nervures médianes et de ses bords pour surveiller les taux relatifs de croissance des sépales et des pétales dans différentes zones. Pendant les quatre premiers jours, le bourgeon est devenu plus long et plus gros (et est devenu blanc), mais il ne s'est pas ouvert. Dans les dernières heures, la croissance cellulaire s'est tendue contre les plis imbriqués des sépales et des pétales, et le bourgeon s'est ouvert comme un grain de pop-corn.

Les points ont aidé les scientifiques à découvrir que les sépales et les pétales individuels poussent de manière inégale, créant un stress interne. Le long de la nervure médiane centrale, les pétales et les sépales s'allongeaient régulièrement d'environ 10 % (comme indiqué par un écart uniforme de 10 % entre les points noirs sur leur longueur). Mais sur les bords extérieurs, la croissance a varié. Près de la base (plus près de la tige), les bords se sont allongés d'environ 20 %, tandis que les bords près des pointes ont augmenté de 50 %. Les scientifiques ont émis l'hypothèse qu'une croissance plus rapide le long des bords par rapport aux centres crée un effet d'étirement dirigé du milieu vers l'extérieur. La tension inégale froisse leurs bords et donne envie aux pétales et aux sépales de se plier. Mais ils ne peuvent pas se plier jusqu'à ce qu'une force suffisante s'accumule pour surmonter le verrou pétale-sépale. Finalement, la force de flexion brise la serrure et les pétales s'enroulent librement vers l'arrière.

Pour confirmer leur hypothèse, les chercheurs ont développé un modèle mathématique incorporant des taux de croissance différentiels similaires le long du centre et des bords d'une coquille elliptique. Leur modèle a montré un curling et une ondulation des bords presque identiques à ceux observés dans le lis réel.

Le potentiel

S'il est vrai que les fleurs ne parlent pas comme l'a noté Zenkei Shibayama, elles nous parlent toujours et ont inspiré des chefs-d'œuvre de l'art à travers l'histoire. Ils peuvent aussi inspirer la science.

La façon dont les fleurs s'ouvrent pourrait inciter les scientifiques à améliorer la fabrication de revêtements protecteurs ou réfléchissants appliqués sur des surfaces complexes. Le domaine de la robotique pourrait imiter l'épanouissement pour contrôler des mouvements infimes et précis. Peut-être aurons-nous un jour des surfaces intelligentes et auto-cicatrisantes qui utilisent des schémas de croissance différentiels pour se fondre sur les blessures causées par l'érosion ou la corrosion. Imaginez un avenir où les cultures de peau s'enroulent automatiquement autour des membres des victimes de brûlures. Qu'est-ce que les fleurs pourraient inspirer d'autre?

Dernière mise à jour le 26 juillet 2023