BOTANIQUE

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Fleurs d'angiospermes

Fleurs d'angiospermes
Crédits : H. Sauquet

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Disciplines de la botanique

Disciplines de la botanique
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Classification phylogénétique des Angiospermes

Classification phylogénétique des Angiospermes
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Bouton floral vu au microscope électronique

Bouton floral vu au microscope électronique
Crédits : S. Nadot

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Le terme botanique a longtemps été synonyme de science des plantes. Ce n'est plus le cas aujourd'hui où seules les disciplines qui concernent la systématique, le développement, l'évolution et l'écologie des végétaux continuent de définir la botanique. Les autres branches que sont la physiologie et la génétique des plantes sont regroupées sous le terme général de biologie végétale (plant sciences en anglais). Le domaine d'application de la botanique, traditionnellement vaste, s'est aussi restreint. En effet, les champignons ne font plus partie du monde végétal. Ces organismes, plus apparentés aux animaux qu'aux plantes du point de vue évolutif, forment désormais un groupe à part (les mycètes ou Fungi) et la science qui les concerne est appelée la mycologie. De même, dans la pratique, l'étude des algues (dont une partie seulement appartient aux plantes vertes) est exclue de la botanique. On parle plutôt de phycologie. Ainsi, la botanique et les botanistes se concentrent aujourd'hui sur les plantes terrestres (ou embryophytes), vaste groupe d'organismes rassemblant toutes les espèces de mousses, fougères, gymnospermes (ou plantes à graines nues) et angiospermes (ou plantes à fleurs).

Fleurs d'angiospermes

Fleurs d'angiospermes

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Ces photographies numériques illustrent la diversité des formes et des couleurs florales. L'origine évolutive de cette diversité, ainsi que les processus génétiques déterminant chacune de ces formes font l'objet de nombreuses recherches en botanique, à l'interface entre évolution,... 

Crédits : H. Sauquet

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Les progrès technologiques réalisés depuis la fin des années 1980 – notamment en matière d'informatique, d'imagerie et de génétique – apportent un nouveau souffle à la botanique, en permettant notamment de mieux comprendre l'origine de la diversité des plantes. Ces nouvelles avancées sont intégrées dans les enseignements de la botanique, ce qui a pour effet de dynamiser cette science longtemps considérée comme figée. La botanique connaît aussi un regain d'intérêt auprès du grand public, qui redécouvre l'intérêt et les usages traditionnels des plantes et qui mesure leur rôle majeur dans la biodiversité. Ainsi, la botanique au début du xxie siècle apparaît comme une science riche, vivante et en plein essor.

Botanique et systématique

La systématique est une discipline vaste qui a pour objet d'inventorier, de nommer, de classer et, dans sa signification actuelle, de reconstruire l'histoire évolutive des organismes vivants et disparus. Contrairement à une idée largement répandue, la botanique ne se limite pas à la systématique des plantes et la systématique des plantes (ou botanique systématique) n'est pas une discipline du passé. L'histoire de la systématique des plantes est aussi ancienne que celle de la botanique. Avec l'accumulation croissante des connaissances sur la diversité des espèces végétales au fur et à mesure de l'exploration de la Terre, la recherche d'un système cohérent pour nommer et classer ces espèces a été au cœur des préoccupations des botanistes. Bien que beaucoup plus avancé que celui des divers groupes d'organismes unicellulaires (par exemple, les bactéries) ou d'animaux (à l'exception des vertébrés), l'inventaire des espèces de plantes terrestres reste toutefois aujourd'hui incomplet. On estime que de 10 p. 100 à 20 p. 100 des espèces de plantes à fleurs (ce qui pourrait représenter jusqu'à 70 000 espèces) n'ont pas encore été décrites, c'est-à-dire qu'il reste à les découvrir, les identifier comme espèces nouvelles, les nommer et en faire une description détaillée afin de pouvoir les reconnaître. De plus, il faut souligner que parmi les 270 000 à 350 000 espèces de plantes à fleurs déjà décrites, une grande partie demeure très mal connue. Il reste donc encore un travail considérable à accomplir si l'on veut simplement connaître la biodiversité végétale afin de la préserver ou de pouvoir l'exploiter (à des fins médicinales par exemple).

La description et l'énumération des espèces végétales deviennent rapidement une tâche impossible si l'on ne dispose pas d'un système de classification hiérarchique permettant de rassembler des organismes semblables ou ayant des propriétés communes dans des groupes auxquels on puisse se référer par un nom. De tels groupes sont appelés taxons et la branche de la systématique qui s'occupe de donner ces noms est la taxonomie. La botanique systématique a vu depuis sa naissance l'élaboration d'un très grand nombre de systèmes de classification différents, plus particulièrement au cours du xxe siècle. Cette diversité de systèmes s'explique en partie par la découverte et une meilleure connaissance des espèces végétales, mais aussi par les divergences d'opinion entre les différents auteurs à propos des critères et caractères utilisés pour classer. Dans la mesure où la classification des plantes peut être assimilée au langage de communication des botanistes, il est d'un intérêt général que tous les botanistes parlent la même langue. Heureusement, la plupart des biologistes s'accordent aujourd'hui sur le principe qu'une classification doit refléter l'histoire évolutive d'un groupe d'organismes, c'est-à-dire sa phylogénie. On parle alors de classification phylogénétique. Au-delà de son intérêt scientifique, une telle classification répond à deux qualités pratiques : unicité, parce que l'évolution ne s'est déroulée qu'une seule fois ; stabilité, parce que la reconstruction des relations de parenté évolutives ne cesse de s'améliorer et de se stabiliser au cours du temps. Dans ce domaine, on peut affirmer que les botanistes ont montré l'exemple puisqu'un vaste groupe d'auteurs, collectivement appelés Angiosperm Phylogeny Group, a proposé en 1998 la première classification phylogénétique des angiospermes. Le succès de cette classification est tel qu'aujourd'hui la troisième version de cette classification (APG III), proposée en 2009, est utilisée par la grande majorité des botanistes (fig. 1). Il existe également depuis 2006 un équivalent pour les monilophytes (groupe de plantes vasculaires formé principalement par les fougères et les prêles). Ce n'est pas encore le cas pour le reste des plantes terrestres (mousses, hépatiques, lycophytes et gymnospermes) bien que, dans la pratique, la majorité des botanistes suive de plus en plus des systèmes de classification phylogénétiques pour ces groupes également. La botanique systématique est donc loin d'être éteinte puisqu'elle est en pleine mutation. Plus que jamais, elle s'intègre de façon dynamique avec les nombreuses autres disciplines de la biologie. En particulier, elle repose très largement sur la reconstruction de la phylogénie à partir de données de séquences ADN, qui elle-même représente aujourd'hui un outil essentiel pour répondre à de nombreuses questions scientifiques.

Disciplines de la botanique

Disciplines de la botanique

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Ce schéma illustre la diversité des disciplines et des principales applications de la botanique. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Botanique et recherche scientifique

Une recherche diversifiée

La recherche en botanique s'est diversifiée dans les approches utilisées et les questions posées depuis le milieu du xxe siècle. Elle est étroitement interconnectée avec de nombreux domaines de la biologie, plus particulièrement avec la systématique, la biologie de l'évolution, la biologie du développement et l'écologie (fig. 2). Ces branches ne constituent en aucun cas des compartiments isolés. La phylogénie est devenue l'outil incontournable de la systématique et joue naturellement un rôle central dans l'étude de l'évolution à large échelle (macro-évolution). L'évolution et l'écologie ne cessent de se rapprocher : on parle alors d'écologie évolutive. Cette dernière permet d'aborder les relations au sein d'une communauté de plantes ou entre les plantes et les autres organismes sous l'angle de leur histoire évolutive. Il peut s'agir tout aussi bien de l'étude de l'assemblage des communautés (phylogénie des communautés), des taux de diversification (spéciation et extinction), ou encore des réseaux d'interactions entre les plantes et les pollinisateurs, pour ne citer que quelques exemples. Enfin, les recherches à l'interface de l'évolution et du développement ont donné lieu à une discipline particulièrement prolifique : l'évo-dévo. En botanique, les travaux dans ce domaine ont notamment permis de construire un modèle cohérent pour le contrôle génétique du développement et de l'identité des différentes parties de la fleur (sépales, pétales, étamines et carpelles). Ce modèle (appelé ABCE), initialement mis en évidence en 1991 chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, s'applique désormais à toutes les angiospermes. Les différentes modifications, au cours de l'évolution, des gènes impliqués dans ce modèle pourraient expliquer une partie de la très grande diversité des formes de fleurs.

Classification phylogénétique des Angiospermes

Classification phylogénétique des Angiospermes

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Cette classification phylogénétique des Angiospermes, élaborée par APG III (Angiosperm Phylogeny Group) en 2009 et actualisée selon le site Angiosperm Phylogeny Website, est utilisée par la majorité des botanistes. Les traits noirs représentent les relations de parenté (phylogénie) qui... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Bouton floral vu au microscope électronique

Bouton floral vu au microscope électronique

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Vue au microscope électronique d'un bouton floral de l'espèce Delphinium grandiflorum (famille des Ranunculaceae), plante souvent cultivée dans les jardins pour ses grandes inflorescences bleues et communément appelée dauphinelle ou pied d'alouette. Sur ce bouton floral, qui fait environ... 

Crédits : S. Nadot

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Aujourd'hui, la recherche en botanique n'est plus le fruit du travail de quelques individus, mais le produit d'un travail d'équipe, faisant intervenir des milliers de chercheurs à l'échelle planétaire. Il serait donc insensé de vouloir nommer aujourd'hui quelques grands botanistes influents, comme cela a été le cas par le passé. Ainsi, les articles de recherche en botanique comprennent généralement plusieurs auteurs, très souvent issus de plusieurs pays. Par exemple, l'un des articles les plus influents des années 1990, une phylogénie de 499 espèces de plantes fondée sur une analyse du gène rbcL, incluait pas moins de 41 coauteurs (Chase et al., 1993).

L'apport des outils modernes

Depuis les années 1990, les avancées technologiques sont telles que la recherche scientifique s'est accélérée, engendrant des bouleversements imprévisibles de notre compréhension du monde, y compris celui des plantes. La génomique, par exemple, est en train de révéler une évolution et un fonctionnement bien plus complexe des génomes d'eucaryotes (organismes pourvus d'un noyau) que l'on n'avait pu le soupçonner au xxe siècle. Cela est particulièrement vrai pour les génomes de plantes, dont très peu ont encore été complètement séquencés à ce jour. Le premier séquençage complet d'une plante terrestre, celui de l'espèce Arabidopsis thaliana, a été achevé à la fin de l'année 2000. En 2012, la liste des plantes séquencées contenait une centaine d'espèces. Ce chiffre est amené à augmenter de façon exponentielle au cours des années à venir grâce aux nouvelles techniques de séquençage haut débit (cf. L'avenir de la botanique).

L'informatique, l'imagerie et la génétique sont omniprésents dans la recherche en botanique. Pour illustrer ce point, nous pouvons donner deux exemples. Tout d'abord, la reconstruction phylogénétique fait constamment intervenir la génétique et l'informatique. En effet, depuis les années 1990, il est possible d'amplifier et lire la séquence ADN de n'importe quel gène d'une espèce, pourvu qu'on ait une idée du début et de la fin de cette séquence et que l'on ait accès à du matériel convenable (généralement un échantillon de feuille pour les plantes terrestres) pour en extraire l'ADN. Cette avancée technique a permis l'accès à une source de données (les données de variation de la séquence d'un même gène entre différentes espèces) bien plus abondante que les données de variation morphologique utilisées auparavant. Dans la pratique, les différentes étapes du séquençage d'ADN (extraction, amplification, lecture) se font généralement au laboratoire par le botaniste lui-même, bien que la phase de lecture tende de plus en plus à être traitée par de grands centres de séquençage. Une fois les séquences obtenues, le reste du travail s'effectue sur ordinateur : tout d'abord l'alignement (mise en correspondance des séquences de différentes espèces), puis l'analyse phylogénétique proprement dite. Celle-ci peut se résumer à l'évaluation d'un très grand nombre d'hypothèses de phylogénie possibles, en notant chacune au regard des données et d'un modèle d'évolution de ces données, pour ne retenir finalement que les hypothèses les plus probables ou les plus simples. Dans la pratique, selon le nombre d'espèces étudiées, cette étape d'analyse peut prendre quelques secondes à plusieurs mois de temps de calcul sur un ordinateur personnel. C'est pourquoi, de plus en plus, les botanistes (tout comme le reste de la communauté des biologistes) font appel à des serveurs de calcul fonctionnant simultanément, situés parfois à des dizaines de milliers de kilomètres mais accessibles presque instantanément grâce à Internet.

Le second exemple concerne l'étude des structures morphologiques (internes ou externes) des plantes, afin d'en comprendre l'évolution ou le développement. Traditionnellement fondée sur l'utilisation de la microscopie optique, cette étude fait depuis plusieurs dizaines d'années constamment appel à la microscopie électronique (à balayage ou transmission), qui permet un grossissement bien plus important (de l'ordre de 100 à 1 000 fois plus). Depuis le milieu des années 2000, une nouvelle technique d'imagerie connaît un essor prometteur : la microtomographie. Fondée sur le même principe que les scanners rotatifs utilisés en médecine, cette technique consiste à prendre un très grand nombre de radiographies d'un objet afin d'en reconstruire une image tridimensionnelle à haute résolution. Elle est notamment devenue la technique de choix pour l'étude des fleurs fossiles parce qu'elle permet d'accéder aux structures internes (invisibles en microscopie électronique à balayage) sans avoir à sectionner ni détruire des spécimens souvent rares et uniques.

La botanique et les botanistes ont su s'adapter à leur temps et tirer parti des technologies modernes pour l'étude des plantes. En dépit des avancées considérables réalisées dans la reconstruction de l'histoire évolutive des différents groupes de plantes, la compréhension des processus et des gènes impliqués dans le développement des organes végétaux, et la dynamique des relations entre les espèces végétales et leur environnement, de très nombreuses questions fondamentales demeurent. Par exemple, la capacité d'adaptation des plantes aux changements climatiques globaux attendus pour les prochaines décennies reste mal connue. De même, la diversité des relations entre plantes et pollinisateurs (insectes, oiseaux et mammifères) et le rôle historique (évolutif) de ces relations dans la structuration de la biodiversité des plantes à fleurs restent mal compris. Ces deux domaines font actuellement l'objet de nombreux travaux de recherche.

Botanique et biodiversité

En raison de leur immobilité, les plantes terrestres jouent un rôle central dans l'évaluation de la biodiversité à toutes les échelles (à l'exception des écosystèmes aquatiques). Elles permettent de définir et de classer les habitats et sont très importantes dans les décisions relatives aux efforts de conservation, conjointement aux inventaires faunistiques. Par exemple, la notion de hotspot de biodiversité, très importante pour la politique de la conservation, repose en grande partie sur la botanique. En effet, au sens où Norman Myers et ses collaborateurs l'ont proposé en 2000, un hotspot de biodiversité est une région contenant au moins 1 500 espèces de plantes endémiques (c'est-à-dire propres à une région donnée) et dont plus de 70 p. 100 de l'habitat originel (en termes de surface) ont disparu. On distingue aujourd'hui 34 hotspots de biodiversité, dont au moins cinq couvrent en partie le territoire français : bassin méditerranéen, Madagascar et îles de l'océan Indien, Nouvelle-Calédonie, Polynésie-Micronésie et îles Caraïbes. La définition des hotspots tient au fait que les régions les plus riches sont souvent aussi les plus menacées et que la diversité des plantes est souvent corrélée avec celle des autres organismes. Ainsi, une grande partie des espèces encore inconnues pour la science se situe probablement dans ces régions très fortement menacées, notamment dans les Andes tropicales, zone la plus riche au monde en termes de nombre d'espèces végétales.

Stirling Range National Park, Australie

Stirling Range National Park, Australie

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Photographie prise dans le Stirling Range National Park qui est situé au sud-ouest de l'Australie, dans la région de Perth. Ce parc est inclus dans un hotspot de biodiversité, c'est-à-dire une zone à la fois particulièrement riche en espèces et très menacée. Cette végétation est typique... 

Crédits : H. Sauquet

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Botanique, paléobotanique et palynologie

La paléobotanique est l'étude des fossiles de plantes. Bien que moins médiatisée que l'étude des fossiles d'animaux (pour laquelle on conserve souvent le terme plus général de paléontologie), elle n'en revêt pas moins un intérêt scientifique primordial et toujours d'actualité. Tout comme l'étude des plantes actuelles (appelée néobotanique), la paléobotanique repose largement sur la systématique comme cadre de référence. On notera cependant deux difficultés inhérentes à la nature des fossiles. Tout d'abord, à l'exception de quelques fossiles récents (datant de moins d'un million d'années), les données concernant les séquences d'ADN ne sont plus disponibles pour reconstruire les relations de parenté avec les espèces actuelles. La seule possibilité est donc de se référer à la morphologie. Ceci requiert un travail considérable parce qu'il faut non seulement observer et décrire précisément les fossiles mais également très bien connaître les mêmes caractères et leurs variations chez les espèces actuelles. La seconde difficulté est liée à la disparité des parties fossiles : la plupart des fossiles de plantes sont représentés par un morceau de bois, une feuille, une fleur, un fruit, une graine ou bien un grain de pollen. Il est très rare de trouver toutes ces parties dans le même spécimen (dans le meilleur des cas, celles-ci sont dispersées dans le même sédiment). Le nombre de caractères morphologiques observables chez une plante fossile reste donc très souvent limité. En dépit de ces difficultés, les fossiles jouent un rôle essentiel dans la reconstruction de l'histoire évolutive des plantes. Ils permettent parfois d'attester la présence ancienne de groupes de plantes dans des régions dépourvues de représentants actuels. Par exemple, les sédiments de l'Antarctique sont très riches en fossiles de plantes, y compris des arbres. Les fossiles jouent également un rôle fondamental dans la reconstitution des climats et environnements anciens (paléoclimats et paléoenvironnements). Enfin, on pourra noter que, depuis le début des années 2000, les fossiles (de plantes ou d'animaux) connaissent un regain considérable d'intérêt chez les biologistes parce qu'ils sont essentiels pour calibrer les analyses de datation moléculaire, qui permettent de dater tous les événements de divergence (séparation de deux groupes d'espèces) présents dans un arbre phylogénétique. S'il reste encore de nombreuses espèces actuelles de plantes à découvrir, on peut affirmer que la majorité des espèces fossiles n'ont pas encore été mises au jour. Comme c'est le cas aussi pour les animaux fossiles, la Chine est aujourd'hui à cet égard l'un des terrains de recherche les plus prolifiques.

Leefructus mirus, plante fossile

Leefructus mirus, plante fossile

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Découvert dans le nord-est de la Chine, ce fossile de plante, très bien conservé et vieux de quelque 125 millions d'années, appartient sans doute aux Ranunculales, lignée la plus ancienne des Eudicotylédones. L'étude des plantes fossiles, ou paléobotanique, constitue une discipline... 

Crédits : Ge Sun and Prof. D. Dilcher/ Indiana University, Bloomington, USA

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La palynologie est la discipline de la botanique consacrée à l'étude spécifique du pollen, ce petit organisme émis par les plantes à fleurs et à graines et qui véhicule les gamètes mâles. L'extraordinaire diversité morphologique des grains de pollen, et le fait qu'ils constituent un organisme à part entière dans le cycle de reproduction, malgré leur petite taille (quelques dizaines de micromètres), justifie le fait qu'on leur consacre une discipline particulière au sein de la botanique. La diversité des formes polliniques est telle qu'il est souvent possible d'identifier une espèce (ou au moins le genre auquel elle appartient, voire la famille) par la seule observation de son pollen. Cette extraordinaire propriété est très utilisée dans les études consacrées aux changements climatiques qui se sont produits au cours de l'histoire de la Terre, et particulièrement depuis ces deux derniers millions d'années (ère quaternaire). La composition pollinique est en effet un bon indicateur de la composition floristique à une époque géologique donnée, celle-ci étant à son tour un indicateur du climat. La palynologie a aussi été mise au service de la police scientifique. Les grains de pollen constituent des indices utiles dans la résolution des enquêtes criminelles car ils peuvent permettre d'identifier une plante présente sur les lieux du crime ou sur le passage d'un coupable présumé. Un petit nombre de laboratoires de palynologie dans le monde contribuent ainsi à aider la police scientifique.

Grain de pollen vu au microscope électronique

Grain de pollen vu au microscope électronique

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Ce grain de pollen, vu au microscope électronique, provient de l'espèce Leucospermum heterophyllum, plante endémique d'Afrique du Sud appartenant à la famille des Proteaceae. D'une longueur d'environ 30 micromètres, ce grain à trois apertures (amincissements de la paroi externe du grain de... 

Crédits : H. Sauquet

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Botanique et enseignement

L'enseignement de la botanique, comme celui des autres sciences naturelles, a finalement assez peu évolué au cours du temps. Il demeure indispensable d'acquérir les notions de base de morphologie, pour pouvoir comprendre le fonctionnement d'une plante, et il est nécessaire de disposer de connaissances élémentaires en systématique botanique pour identifier cette plante et comprendre la façon dont s'organise la diversité du monde végétal. La botanique est une discipline qui reposera toujours en partie sur l'observation et l'un des moyens les plus simples et les plus sûrs de rendre compte de ces informations reste le dessin. On continue donc à fonder en grande partie les travaux pratiques de botanique sur l'observation, en utilisant des outils simples tels qu'une loupe binoculaire et un microscope, et à retranscrire les informations obtenues sous la forme de dessins légendés, schémas et diagrammes. Ces représentations sont encore utilisées couramment par les chercheurs dans leurs publications scientifiques. La floristique, ou reconnaissance végétale, qui n'est qu'un aspect de la botanique contrairement à l'idée que peuvent s'en faire les non-botanistes, continue à s'enseigner avec un matériel simple, consistant en une flore de terrain et une petite loupe.

Les changements dans l'enseignement de la botanique concernent essentiellement la systématique, compte tenu de l'évolution constante des systèmes de classification et des bouleversements qui ont eu lieu dans la classification des plantes à fleurs. Il est devenu indispensable de mentionner l'apport des phylogénies moléculaires dans les classifications et de décrire les méthodes couramment utilisées en systématique moléculaire. En ce qui concerne la forme des enseignements, l'informatique et l'accès généralisé à Internet rendent possible, au cours d'une séance de travaux pratiques, la consultation des bases de données en ligne, ce qui permet de vérifier immédiatement la nomenclature d'une espèce, de rechercher son appartenance à un groupe taxonomique et d'obtenir des informations sur ce groupe, voire d'identifier une espèce au moyen de systèmes d'identification assistés par ordinateur. L'outil Internet représente ainsi, si son utilisation est guidée et raisonnée, une source riche d'informations accessibles aux apprentis botanistes.

Botanique et grand public

Si les botanistes professionnels sont relativement peu nombreux, la botanique ayant été considérée durant la seconde moitié du xxe siècle comme une science désuète et peu porteuse, en revanche de très nombreux amateurs se passionnent aujourd'hui pour l'observation des plantes, leur identification et leur protection. Les menaces pesant sur la biodiversité ont d'ailleurs pour effet d'entraîner la création de nombreuses associations naturalistes locales qui proposent des sorties, des conférences et diverses animations et actions autour des plantes. Ces associations sont parfois influentes pour entraînter le classement d'un site présentant un intérêt floristique particulier en une aire protégée de type réserve naturelle, réserve biologique, zone naturelle d'intérêt écologique faunistique et floristique, ou site Natura 2000. En effet, ces botanistes amateurs sont parfois très compétents et leurs connaissances approfondies d'une région donnée leur permet, dans certains cas, de donner l'alerte quant à la situation de telle ou telle espèce.

Plusieurs initiatives de sciences citoyennes ou participatives, s'appuyant sur cet extraordinaire potentiel humain en termes de connaissances naturalistes, ont vu le jour depuis les années 2000. Elles sont d'ailleurs particulièrement développés dans le domaine des sciences naturelles, où le travail de terrain requiert un matériel simple et peu onéreux : un carnet, une loupe, un bon appareil photographique sont souvent suffisants. Citons notamment le programme Vigie-flore qui a été mis en place depuis 1999 par le laboratoire Conservation des espèces, restauration et suivi des populations du Muséum national d'histoire naturelle (Paris). Son but est de suivre l'évolution de l'abondance des espèces végétales les plus communes en France. Il repose sur les compétences de botanistes volontaires (professionnels ou amateurs de bon niveau). Ce type de programme permet de générer des données à l'échelle d'un territoire entier, ce qui est impossible à obtenir dans le même temps par le biais des seuls spécialistes. Les protocoles à mettre en œuvre sont très simples et la quantité des données obtenues compense statistiquement les éventuelles erreurs qui pourraient être faites au niveau de l'identification des espèces.

Le développement de la photographie numérique a entraîné, dans une certaine mesure, une modification des pratiques chez les naturalistes, et notamment chez les botanistes. Auparavant, la pratique de l'herbier était systématique pour les botanistes professionnels et amateurs afin de conserver une trace du spécimen identifié. Certaines espèces rares, donc convoitées, ont parfois fait l'objet de prélèvements excessifs, entraînant dans certains cas la mise en danger de l'espèce, voire son extinction dans les cas extrêmes. La possibilité de photographier une plante sous tous les angles de façon aisée, peu coûteuse et rapide (visualisation instantanée des prises de vue) permet de restreindre les prélèvements sur le terrain et favorise ainsi la protection de la biodiversité. La mise en herbier demeure toutefois une étape indispensable dans le processus de description d'une nouvelle espèce, afin de disposer d'un spécimen servant de référence pour l'identification de l'espèce.

Ethnobotanique

L'ethnobotanique, mot combinant les termes ethnologie et botanique, se définit comme l'étude des relations entre les plantes et l'homme. C'est une sous-discipline de l'ethnobiologie, discipline qui a émergé dans la seconde moitié du xxe siècle et qui étudie les relations entre l'homme et le reste du monde vivant. L'ethnobotanique repose à la fois sur la connaissance fondamentale des plantes et sur celle des sociétés humaines. Elle fait donc appel aux outils de la systématique botanique (flores locales, clés d'identification...) et à ceux des ethnologues pour connaître les usages des plantes dans les sociétés traditionnelles (observations des modes de vie, enquêtes auprès des populations locales...). Les ethnobotanistes sont assez peu nombreux dans le monde (citons l'un des plus connus en Europe, Pierre Lieutaghi, auteur de nombreux ouvrages sur les plantes et leurs usages), mais leurs travaux revêtent une importance qui s'est accrue depuis les années 1990, en participant à la redécouverte par le public des usages traditionnels des plantes, aussi bien à des fins culinaires que médicinales. Ce dernier aspect fait d'ailleurs l'objet d'une sous-discipline particulière de l'ethnobiologie : l'ethnopharmacologie. Celle-ci vise à étudier les pharmacopées traditionnelles locales, à les recenser et à les valoriser par la promotion du développement de médicaments à base de plantes.

Dans le même ordre d'idée, la phytothérapie et l'herboristerie reposent également sur une bonne connaissance des plantes et donc sur des notions fondamentales de botanique. La phytothérapie se définit comme une médecine fondée sur les extraits de plantes et les principes actifs naturels, quand l'herboristerie consiste dans la préparation et la commercialisation de plantes médicinales ou de préparations dérivées.

Le métier de botaniste

Aujourd'hui, la journée type d'un botaniste (prenons l'exemple d'un botaniste systématicien) n'a plus que des similitudes éloignées avec celle d'un botaniste d'il y a seulement cinquante ans. Si l'étude de la morphologie demeure une des clés de voûte de la systématique des plantes, en revanche elle n'est plus qu'une étape dans le travail de recherche. Le botaniste peut être amené, dans l'espace d'une journée, à observer des spécimens vivants ou d'herbier, à faire de la biologie moléculaire (extraction et amplification d'ADN par exemple), à rechercher des informations dans les bases de données en ligne, à utiliser des logiciels de construction phylogénétique, à travailler à la rédaction d'un article scientifique ou à préparer une communication orale pour un congrès international. Les tâches sont donc multiples et diversifiées. Elles incluent l'acquisition de nouvelles données (qui nécessitent parfois des missions sur le terrain pour la collecte du matériel végétal), la recherche d'informations existantes, le traitement informatique de nouvelles données et enfin la communication autour des travaux effectués.

Il existe un large éventail de journaux scientifiques spécialisés dans la publication des recherches en botanique. Les plus connus sont : American Journal of Botany, International Journal of Plant Sciences, Systematic Botany et Taxon. Plusieurs congrès internationaux permettent de faire le point sur l'état des recherches. Le plus connu est le congrès Botany, co-organisé par plusieurs sociétés botaniques nord-américaines et se déroulant chaque année pendant cinq jours, généralement aux États-Unis. De plus grande ampleur et attirant les botanistes d'un très grand nombre de pays, le Congrès international de botanique (International Botanical Congress ou IBC), dont le premier s'est déroulé en 1900 à Paris, a lieu tous les six ans (depuis 1969), chaque fois dans un pays différent. C'est à cette occasion qu'est renouvelé le Code international de nomenclature botanique, ensemble de règles qui régit la création et la modification des noms latins des espèces végétales.

L'avenir de la botanique

Les avancées technologiques dont la botanique a bénéficié depuis les années 1990 permettent d'imaginer les directions que pourrait prendre cette science dans un futur proche. La généralisation des systèmes d'information géographique (S.I.G.) permet notamment de disposer d'informations très précises sur la distribution géographique des espèces. De même, les techniques de séquençage dites de nouvelle génération, qui ont été développées depuis le début des années 2000, permettent désormais de séquencer très rapidement et à faible coût un transcriptome (ensemble des ARN exprimés dans un tissu biologique), voire un génome complet. Ces techniques donnent accès à une quantité phénoménale d'informations qui sont potentiellement capables de révolutionner toutes les branches de la botanique. Le développement de ces techniques rapides de séquençage permet d'envisager l'obtention d'une phylogénie incluant toutes les espèces connues de plantes et une reconnaissance assistée par ADN (DNA Barcoding). Les progrès réalisés dans le domaine de l'intelligence artificielle ouvrent aussi la voie à l'identification assistée par ordinateur avec le développement de clés de détermination électroniques incluant la reconnaissance d'image, dont certaines déjà disponibles sur smartphone, donc utilisables directement sur le terrain. On pourrait également imaginer la mise en place d'un herbier global virtuel, centralisant l'intégralité des spécimens d'herbiers du monde entier (c'est déjà le cas depuis 2012 pour l'herbier du Muséum national d'histoire naturelle à Paris), ou encore une flore du monde entièrement électronique, accessible à tous et intelligente, c'est-à-dire capable par exemple de générer automatiquement la « flore de mon village ».

—  Hervé SAUQUET, Sophie NADOT

BIBLIOGRAPHIE

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W. S. Judd et al., Plant Systematics : A Phylogenetic Approach, 3e éd., Sinauer Assoc., Sunderland (MA), 2007

J. Magnin-Croze, Histoire de la botanique, Delachaux et Niestlé, 2004

A. Raynal-Roques, La Botanique redécouverte, Belin, 1994

M. Simpson, Plant Systematics, 2e éd., Academic Press, 2010

G. Bonnier, Flore complète portative de la France, de la Suisse et de la Belgique, Belin, 1986

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SITES INTERNET

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Botanical Society of America : http ://www.botany.org/

eFloras : http ://www.efloras.org/index.aspx

Encyclopedia of Life (EOL) : http ://www.eol.org/

GRIN Taxonomy : http ://www.ars-grin.gov/cgi-bin/npgs/html/index.pl

International Botanical Congress : http ://www.ibc2011.com/

Tela Botanica : http ://www.tela-botanica.org/

The Plant List : http ://www.theplantlist.org/

Écrit par :

  • : professeure au Laboratoire écologie, systématique, évolution de l'université Paris-Sud
  • : maître de conférences à l'université Paris-Sud, professeur au Laboratoire écologie, systématique, évolution de l'université Paris-Sud

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Autres références

«  BOTANIQUE  » est également traité dans :

BOTANIQUE (HISTOIRE DE LA)

  • Écrit par 
  • Lucien PLANTEFOL, 
  • Hervé SAUQUET
  •  • 4 845 mots
  •  • 1 média

La botanique, science des plantes, apparaît à l'état pur dans l'œuvre scientifique de Théophraste ; mais elle est bientôt associée étroitement à la médecine dont elle devient simplement un chapitre ; ainsi réduite au rôle pratique de pourvoyeuse de médicaments pendant tout le Moyen Âge, la botanique continue à teni […] Lire la suite

ACCRESCENT

  • Écrit par 
  • Jacques DAUTA
  •  • 223 mots

Le qualificatif d'accrescent est donné, en morphologie végétale, à un organe qui, normalement, se trouve d'abord indépendant d'une autre partie de la plante, et qui, ensuite, vient s'y souder. Cette évolution caractéristique survient le plus souvent au cours et autour de la formation des fructifications. Ainsi, chez le chêne, l'akène, appelé « gland », est enchâssé dans une cupule accrescente ; ch […] Lire la suite

ACTINOMORPHIE

  • Écrit par 
  • Jacques DAUTA
  •  • 187 mots

Type de symétrie florale dans lequel les pièces sont agencées symétriquement par rapport à l'axe de la fleur. Par opposition aux fleurs zygomorphes, les fleurs sont alors appelées actinomorphes ou régulières. Cette symétrie radiale existe, par exemple, chez les mauves et la pomme de terre (symétrie d'ordre 5), la moutarde et la giroflée (symétrie d'ordre 4), le lis (symétrie d'ordre 3). L'actinomo […] Lire la suite

ADANSON MICHEL (1727-1806)

  • Écrit par 
  • Lucien PLANTEFOL
  •  • 604 mots

Né à Aix-en-Provence et amené à deux ans à Paris par son père, il est élève au collège du Plessis-Sorbonne, où il prend conscience de sa passion pour les sciences naturelles. Au Jardin du roi, il travaille sous la direction de Réaumur et de Bernard de Jussieu, décrit toutes les plantes de ce jardin. À vingt ans il abandonne l'état ecclésiastique auquel il était destiné et le canonicat qui lui perm […] Lire la suite

ADVENTIFS ORGANES

  • Écrit par 
  • Robert GORENFLOT
  •  • 326 mots

Un organe végétatif est qualifié d'adventif quand, s'ajoutant secondairement à d'autres organes du même type, il est d'une autre origine et occupe une position différente. Par exemple, les racines adventives peuvent apparaître le long de tiges en place : crampons du lierre, racines des rhizomes, etc. De même, les racines fasciculées des Graminées sont des racines adventives car les racines sémin […] Lire la suite

ANÉMOCHORIE

  • Écrit par 
  • Jacques DAUTA
  •  • 895 mots
  •  • 1 média

Dissémination, par l'intermédiaire du vent, des fruits et des graines de plantes à fleurs, et, plus généralement, des spores et d'autres formes de dispersion des espèces vivantes. Parmi les caractères morphologiques favorables à l'anémochorie, la petitesse et la légèreté des semences et des germes constituent une possibilité simple et efficace. Ainsi se trouvent dispersées dans les airs, outre les […] Lire la suite

ARTICLE, botanique

  • Écrit par 
  • Monique GUERN
  •  • 161 mots

Unité d'organisation végétative de certains Thallophytes, chez lesquels les mitoses végétatives ne sont pas suivies aussitôt de cloisonnements cellulaires. Ces derniers interviennent sans rapports avec les divisions du noyau (ils ont totalement disparu dans la structure en siphon). La présence de plusieurs noyaux entre deux cloisons transversales d'un filament s'accompagne parfois encore d'une fr […] Lire la suite

AUTOGAMIE

  • Écrit par 
  • Jacques DAUTA
  •  • 177 mots

Ce terme désigne, chez les végétaux inférieurs, des cas de fécondation d'éléments cellulaires par eux-mêmes : précisément, chez certains champignons ascomycètes (un Ascobulus entre autres), la reproduction sexuée se produit sans fusion d'articles différents, mais, à l'intérieur d'un même article cénocytique, par fusion des noyaux appariés. Chez les plantes à fleurs, autogamie et autopollinisation […] Lire la suite

BAUHIN JEAN (1541-1612 ou 1613)

  • Écrit par 
  • Valérie CHANSIGAUD
  •  • 319 mots

Médecin et botaniste qui incarne très bien le réseau d'amitiés et de collaborations scientifiques qui s'installe durant le xvi e  siècle en Europe malgré les nombreux conflits religieux. Fils d'un médecin contraint de quitter la France après sa conversion au réformisme, Jean Bauhin, né à Bâle en 1541, étudie la médecine et la botanique auprès de Leonhart Fuchs à Tübingen et de Conrad (Konrad) Gesn […] Lire la suite

BERNARD NOËL (1874-1911)

  • Écrit par 
  • Didier LAVERGNE
  •  • 421 mots

Botaniste français. Né à Paris, Noël Bernard a consacré sa très brève existence à l'étude des phénomènes de symbiose entre les orchidées et les micro-organismes endotrophes. Il démontra que la germination des graines des orchidées ne pouvait avoir lieu qu'à la suite de l'infestation de leurs tissus par des symbiotes spécifiques de cette famille (ceux-ci sont considérés actuellement comme des basid […] Lire la suite

BONNIER GASTON (1853-1922)

  • Écrit par 
  • Jacqueline BROSSOLLET
  •  • 354 mots

Botaniste français, Gaston Bonnier entre à l'École normale supérieure en 1873, y devient préparateur, maître de conférences, puis directeur du laboratoire de recherches (1886). En 1887, élu à la chaire de botanique à la Sorbonne, il en dirige le laboratoire de recherches, mais, devant l'exiguïté des locaux, il obtient en 1890 la création et la direction du laboratoire de biologie végétale de Fonta […] Lire la suite

BOURGEONS

  • Écrit par 
  • Louis GENEVÈS, 
  • Paul ROLLIN
  •  • 2 964 mots

Les bourgeons sont des organes situés au sommet de la tige (bourgeon apical ou terminal) ou à l'aisselle des feuilles (bourgeons axillaires). Les bourgeons axillaires proviennent directement ou indirectement de l'activité d'un bourgeon apical. Enfin, des bourgeons adventifs apparaissent sur des tiges, sur des rhizomes ou même des feuilles, d'une façon naturelle ou à la suite de blessures ; ils n'o […] Lire la suite

BRONGNIART ADOLPHE THÉODORE (1801-1876)

  • Écrit par 
  • Didier LAVERGNE
  •  • 343 mots

Botaniste français et principal fondateur de la paléobotanique. Né à Paris, il est le fils du minéralogiste Alexandre Brongniart. Appliquant à la classification des plantes fossiles la méthode qu'avait utilisée Cuvier pour le règne animal, Brongniart utilise l'anatomie et l'histologie comparées pour déceler les affinités qui existent entre les végétaux actuels et les végétaux disparus. Dès 1822, i […] Lire la suite

BULBES, botanique

  • Écrit par 
  • Jacques DAUTA
  •  • 684 mots

En morphologie végétale, l'exemple d'un bulbe typique est fourni par l'oignon qui, coupé en long, montre une tige très courte ou plateau, avec son bourgeon terminal, des feuilles dont il ne reste que les bases ou tuniques du bulbe et des racines adventives. Les tuniques sont emboîtées les unes dans les autres : les plus externes sont blanches, charnues et garnies de réserves. C'est du moins ce q […] Lire la suite

BUVAT ROGER (1914-2001)

  • Écrit par 
  • Arlette NOUGARÈDE
  •  • 845 mots

Biologiste, spécialiste de cytologie végétale, Roger Buvat, né à Puteaux le 9 août 1914, est décédé à Marseille le 28 janvier 2001. Ancien élève de l'École normale supérieure, il fut agrégé-préparateur, assistant à la Sorbonne, professeur titulaire (1956) détaché à l'E.N.S., puis professeur à Luminy (Marseille) où il termina sa carrière. Il dirigea tout d'abord le laboratoire de botanique de l'E.N […] Lire la suite

CANDOLLE AUGUSTIN PYRAME DE (1778-1841)

  • Écrit par 
  • Jacqueline BROSSOLLET
  •  • 597 mots

Botaniste suisse, né à Genève dans une famille protestante d'origine française, exilée avant l'édit de Nantes, Candolle fait ses études au collège Calvin. Parce qu'il refuse d'entrer dans la magistrature comme son père, et souhaite herboriser (en 1797 il découvre, dans le Jura, Reticularia rosea ), sa famille l'engage à devenir médecin. En 1798, il vient dans ce but à Paris, mais il fréquente surt […] Lire la suite

CESALPINO ANDREA (1519-1603)

  • Écrit par 
  • Universalis
  •  • 246 mots

Médecin, philosophe et botaniste italien né le 6 juin 1519 à Arezzo (Toscane), mort le 23 février 1603 à Rome. Andrea Cesalpino succède à son professeur Luca Ghini en tant que professeur de médecine et directeur des jardins botaniques de l'université de Pise. À partir de 1592, il est nommé médecin personnel du pape Clément VIII et enseigne à l'université La Sapienza à Rome. Son travail sur l'anat […] Lire la suite

CLADODE

  • Écrit par 
  • Delphine CARTIER
  •  • 163 mots
  •  • 1 média

On donne le nom de cladodes à des rameaux courts à croissance définie, formés d'un seul entrenœud, simulant parfaitement des feuilles et pouvant être confondus avec elles (cladodes aplatis du fragon épineux ou en aiguilles de l'asperge). Cependant, on reconnaît un cladode au fait qu'il est inséré, comme tout rameau ordinaire, à l'aisselle d'une feuille (celle-ci étant toujours très réduite) ; sa […] Lire la suite

CLASSIFICATION DU VIVANT

  • Écrit par 
  • Pascal DURIS, 
  • Pascal TASSY
  •  • 7 194 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « La taxinomie linnéenne »  : […] La publication, en 1735, de la première édition du Systema naturae de Linné fait l'effet d'une bombe. L'auteur y distribue en classes, ordres, genres et espèces tous les représentants alors connus des trois règnes. Salué par les naturalistes du monde entier, l'ouvrage connaîtra douze éditions sans cesse augmentées. Si sa division du règne minéral en trois classes (pierres, minerais et fossile […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Sophie NADOT, Hervé SAUQUET, « BOTANIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 06 août 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/botanique/