Les secrets de la longévité des graines

La longévité des graines est exceptionnelle : elles peuvent se mettre en sommeil, ce qui leur permet de passer une « mauvaise saison » ou de voyager, avant de quitter ce stade, parfois de très nombreuses années plus tard, et de germer. Mais quels sont les secrets de cette longévité ? 

Germination de grains de café @Unsplash-christian joudrey

Les plantes « préparent » leurs graines

Après la fécondation, la plante  accumule dans la graine des sucres (sous forme d’amidon), des lipides, des protéines ou encore des vitamines qui permettront  à la graine de germer et de commencer sa croissance en toute autonomie. En parallèle, la graine  se déshydrate, jusqu’à une teneur en eau comprise entre 4 et 15% de la matière sèche. La couche externe de la graine (le tégument) se durcit et devient imperméable, et son intérieur (l’albumen), est très dense. Ces deux éléments permettent ainsi à l’embryon de n’avoir aucun échange avec l’environnement extérieur. La graine est un cocon parfait pour différer le développement de la future plantule, lorsque les bonnes conditions sont réunies.  Elle peut, sans mourir, être entraînée dans l'atmosphère par le vent, séjourner dans un sol gelé, surchauffé ou desséché, ou encore être conservée dans un récipient clos. 

Tout le métabolisme se met au repos quasi-total

La déshydratation induit d’importants changements chez la graine. Ses fonctions métaboliques sont minimales, à peine mesurables. De plus, des systèmes de protection, de détoxication et de réparation sont en place pour empêcher l’accumulation de molécules toxiques qui détruiraient l’embryon.  L’ensemble de ces phénomènes définit la capacité de dormance, c’est-à-dire de repos et d’arrêt temporaire de la croissance d'un végétal. 

Il existe des exceptions

La longévité d'une graine (durée de la période pendant laquelle elle peut rester en état de vie ralentie sans perdre sa capacité à germer) est très variable. Chez les végétaux, tous les intermédiaires existent, entre les graines du lotus (Nelumbo nucifera), qui détiennent le record de la longévité (de l'ordre de mille ans), et les graines du cacaoyer, peu déshydratées, qui doivent, sous peine de mort, trouver, dans les quelques jours suivant leur maturation, les conditions permettant leur germination. Des scientifiques ont même réussi à faire germer des graines de silène (une petite plante à fleurs blanches) gelées depuis près de 32 000 ans dans le sous-sol sibérien !

Comprendre les mécanismes pour améliorer les semences et conserver leur germination maximale

Découvrir les mécanismes génétiques qui régulent la dormance devraient permettre de répondre à divers problèmes liés la conservation des semences, que ce soit à la ferme ou dans des lieux de stockage spécifiques comme les banques de graines (voir encadré).
Mais on constate aussi que certains phénomènes comme le réchauffement climatique, qui ont déjà des conséquences sur la croissance des plantes, en ont aussi sur la fécondation et sur la dormance qui aurait tendance à se réduire, rendant la plante plus fragile face à des gelées tardives ou à des périodes froides. Il s’agit donc de mieux comprendre les mécanismes qui font que la graine se « réveille » et se met à germer, mais aussi tous les mécanismes très complexes d’anti-oxydation et de protection des cellules, dont on sait qu’ils sont les mêmes chez les animaux et les hommes. Serait-ce la promesse d’une longévité accrue ?
Marie Rigouzzo
 

Pour assurer une sécurité alimentaire pour tous, il faut, entre autres, savoir conserver les semences au moins une année sur l’autre pour que les agriculteurs puissent les semer.  Par précaution, il faut même savoir les conserver plusieurs dizaines d’années, tout autant pour la recherche que pour faire face aux aléas climatiques ou sanitaires. Pour les graines qui se conservent naturellement plusieurs années, la conservation peut être allongée en les déshydratant davantage, en baissant les températures des lieux de stockage, voire en les stockant sous vide et dans le noir. Il existe ainsi 1500 banques de graines, dont une des plus grandes est située à Svalbard en Norvège. Elle compte 820 000 échantillons provenant de toutes les régions du monde.
Il est parfois nécessaire de multiplier le matériel végétal quand il est récolté en petite quantité ou lorsqu’il est de mauvaise qualité (atteint par exemple par des maladies dues à des bactéries, virus, champignons et insectes). En effet, une collection ne peut garder que des semences saines pouvant être potentiellement diffusées. Ces collections doivent s’assurer qu’au moins 90 % des semences stockées sont toujours capables de germer, ce qui peut intervenir à des temps variables selon les plantes et les conditions de stockage. Elles sont donc régénérées régulièrement, en ressemant périodiquement les graines stockées, qui donneront des plantes qui, elles, donneront de nouvelles graines qui pourront à nouveau être conservées !
Pour les graines qui ont une longévité faible, on peut aussi les conserver sous forme de collections in vitro. 
 

Et si la graine devenait un mode amélioré de stockage ? Plusieurs films de science-fiction l’ont déjà évoqué : pour les voyages interplanétaires de très longue durée, les semences pourraient constituer le seul « garde-manger » à long terme. Mais nous n’y sommes pas encore : il reste aux scientifiques à mieux comprendre et à ainsi mieux maitriser les facteurs de conservation des graines sur de très longues périodes.

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