Les secrets bien gardés des fleurs

Afin de mieux comprendre l’évolution des fleurs, une équipe de recherche montréalaise utilise la photogrammétrie, une technique employée par les géographes pour recréer la topographie du paysage. C’est cependant la première fois que les scientifiques s’en servent pour étudier les fleurs.

Composée de chercheuses et de chercheurs de l’Université McGill, de l’Université de Montréal et du Jardin botanique de Montréal, l’équipe a publié les résultats de ses travaux dans New Phytologist.

La photogrammétrie se base sur l’information recueillie au moyen de photos d’une fleur prises sous différents angles. Grâce à la triangulation des points communs entre les photos, il est possible de reconstruire la fleur en 3D. On applique ensuite les couleurs à cette représentation en trois dimensions à l’aide de l’information contenue dans les photos.

Selon l’équipe de recherche, la photogrammétrie a le potentiel de stimuler la recherche sur l’évolution et l’écologie des fleurs puisqu’elle offre un moyen simple d’accéder à des données morphologiques tridimensionnelles. On pourrait penser à des bases de données de fleurs, voire de plantes complètes, révélant enfin aux scientifiques, de même qu’au public, les caractéristiques cachées des espèces de plantes.

« La photographie à elle seule peut difficilement capter toute la diversité des formes et des couleurs du monde végétal. C’est pourquoi je me suis intéressé aux moyens d’adapter les outils technologiques pour bien représenter la morphologie des fleurs », explique Daniel Schoen, professeur à l’Université McGill. L’idée d’appliquer la photogrammétrie aux fleurs lui est venue alors qu’il menait des travaux à l’Institut de recherche en biologie végétale. « Il est important de comprendre l’évolution des fleurs puisqu’elles contribuent grandement au processus de spéciation, par lequel se diversifient les espèces végétales, et elles jouent donc un rôle déterminant pour la biodiversité des plantes », précise-t-il.

« Ce que notre équipe a mis au point est un outil qui, selon nous, sera utile à la compréhension du processus de diversification des fleurs en réponse à leur interaction avec les pollinisateurs. Grâce à nos modèles en 3D, il est possible d’admirer les fleurs sous tous les angles », ajoute-t-il.

Des formes et des couleurs séduisantes

Les fleurs ont des structures tridimensionnelles complexes et extrêmement variées. Pour comprendre le développement et l’évolution des fleurs, il importe de caractériser ces formes. En effet, 91 % des plantes à fleurs interagissent avec des pollinisateurs pour assurer leur reproduction dans un environnement en trois dimensions. La morphologie et la couleur des fleurs agissent tels des aimants sur les pollinisateurs afin de les attirer. Néanmoins, selon l’équipe de recherche, la structure en 3D des fleurs est rarement étudiée.

L’emploi de la photogrammétrie présente de réels avantages comparativement aux autres méthodes existantes, notamment la microtomographie aux rayons X, de loin le procédé le plus employé pour concevoir des modèles de fleurs en 3D, souligne l’équipe.

« La photogrammétrie est beaucoup plus accessible, puisqu’elle est peu coûteuse, requiert peu de matériel spécialisé et peut même être utilisée directement dans la nature, explique Marion Leménager, doctorante en sciences biologiques à l’Université de Montréal et auteure principale de l’article. De plus, la photogrammétrie a l’avantage de reproduire les couleurs des fleurs, ce qui n’est pas possible avec les méthodes recourant aux rayons X. »

Les premiers résultats, bien qu’imparfaits, ont suffi pour donner envie à Marion Leménager d’y consacrer un chapitre de sa thèse. « La méthode n’est pas parfaite. Certaines parties des fleurs - les surfaces réfléchissantes, translucides ou très poilues - restent difficiles à reconstruire en 3D. »

En quête de réponses

« Nous avons montré que la photogrammétrie fonctionne aussi bien, sinon mieux que les méthodes à rayons X plus complexes et plus onéreuses pour les structures visibles des fleurs, avance Simon Joly, professeur à l’Université de Montréal et chercheur au Jardin botanique. Grâce aux collections vivantes du Jardin botanique de Montréal, notre étude de plantes de la famille des Gesneriaceae, dont fait partie la violette africaine, démontre que les modèles 3D produits à l’aide de cette technique permettent d’explorer un grand nombre de questions sur l’évolution des fleurs. »

L’étude

L’article « Studying flowers in 3D using photogrammetry », par Marion Leménager et coll., a été publié dans New Phytologist. Cette étude a été financée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et le Jardin botanique de Montréal (Espace pour la vie).

Visionner les modèles en 3D