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Nutrition d'une plante parasite;
la cuscute.

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à Carmen

La cuscute; une plante à fleur envahissante

Au cours de l'été, la rive gauche de l'Ebre (Espagne) présente un tapis jaune orangé (Fig1).

Cuscute Ebre Ebro Sargosse Zaragoza spain Espagne
Fig1: Aspect de la rive gauche de l'Ebre à Saragosse (ES) au cours de l'été.

Ce tapis jaune est constitué de filaments, sans contact avec le sol, qui s'accrochent aux plantes (Fig2).

Cuscuta europea Xanthium Ebre Saragosse
Fig2: Cuscute (Cuscuta sp.) sur lampourde (Xanthium sp.) et d'autres plantes au bord de l'Ebre.

Ces filaments sont les tiges volubiles (*) d'une plante à fleur, la cuscute (**).
Les fleurs de cuscute sont groupées en inflorescences globuleuses
(Fig3). La formule qui correspond à une fleur est [5S+(5)P+(5)E+(2)C]. Les pétales sont soudés entre eux ainsi que les étamines et les 2 carpelles. Le fruit est une capsule.

fleurs Cuscute
Fig3: Fleurs de la Cuscute (Cuscuta sp., Saragosse, ES), flèche = haustorium.

Les fleurs sont petites et peu colorées. Elles nous ont semblé inodores. On peut donc se demander si un animal participe à leur pollinisation. Nous n'avons observé aucun autre insecte qu'une fourmi sur ces fleurs (Fig4).

fleurs Cuscute fourmi
Fig4: Une fourmi visitant les fleurs d'une cuscute installée sur un Erigeron sp. (Vaucluse, FR).


La nutrition carbonée de la cuscute européenne

La cuscute a une morphologie limitée à une tige portant des fleurs. Les exemplaires observés ne présentent pas de feuilles même réduites à des écailles et aucune partie verte qui permettrait de réaliser la photosynthèse. Sur la tige nous n'avons rencontré qu'une seule structure qui puisse être interprétée comme un stomate (Fig5).

stomate tige cuscute
Fig5: Stomate (?) sur un fragment d'épiderme de tige, montage dans l'eau, MO x40, barre = 50 µm.

La rareté des stomates rend difficile les échanges gazeux liés à la photosynthèse. De plus les exemplaires observés sont sans contact avec le sol. Les cuscutes n'ont pas de racines qui permettraient l'approvisionnement en eau nécessaire à la photosynthèse.

En l'absence de racines qui, souvent, sont aussi des organes de réserve, on cherche d'éventuelles réserves d'hydrates de carbone (amidon) dans la tige (Fig6).

tige cuscute gaine périvasculaire chromoplastes
Fig6: Coupes longitudinales de tige de cuscute
montage A: dans l'eau, B: dans l'eau iodée, MO x10, barre = 100 µm.

On observe de haut en bas: l'épiderme, le paremchyme caulinaire, un tissu orange et des vaisseaux ligneux.
Il n'y a pas de réserves d'amidon dans la tige. Les traces noires sont peut être dues à la présence de tanins. Un tissu coloré en rouge forme une gaine autour des vaisseaux conducteurs (gaine périvasculaire).

Le détail de la gaine périvasculaire révèle la présence de chromoplastes, riches en pigments caroténoïdes. Ce sont eux qui donnent la couleur orangée à la tige (Fig7).
Des vaisseaux du xylème sont visibles alors que la plante n'a pas de racines.

tige cuscute gaine périvasculaire chromoplastes détail
Fig7: Détail de la gaine périvasculaire, MO x40, barre = 50 µm Xy = xylème.

Nous avons recherché des réserves d'amidon au niveau de l'appareil reproducteur (Fig8) par coloration à l'eau iodée de tissus dilacérés.

paremchyme appareil reproducteur amidon cuscute
Fig8: Tissu de réserve de l'appareil reproducteur, montage dans l'eau iodée, MO x10, barre = 100 µm.

La coloration bleu-noir révèle l'amidon et donc la présence d'amyloplastes (Fig9). La cuscute possède donc bien des réserves d'hydrates de carbone alors qu'elle ne peut pas réaliser la photosynthèse.
Néanmoins les grains d'amidon du tissu de réserve de l'appareil reproducteur sont de petites dimensions.

cuscute paremchyme réserves amidon
Fig9: Tissu de réserve, montage dans l'eau iodée, MO x40, barre = 50 µm.


Une morphologie adaptée au parasitisme

La cuscute est réduite à une tige volubile portant des fleurs cependant la tige présente des structures qui la relient à la plante support: les haustoriums (Fig10).

cuscute haustorium
Fig10: Tige de cuscute (orange) sur Erigeron sp. (vert), flèche = haustorium, voir aussi la Fig3.

Les haustoriums (***) pénètrent profondément dans la tige de la plante support (Fig11) et établissent des connexions avec son système vasculaire. Ces connexions permettent à la cuscute de s'alimenter à partir des sèves de son support.

cuscute haustorium Coupes histologiques
Fig11: Coupes histologiques au niveau de l'haustorium, Cuscute sur ortie, modifié d'après (1)

Les haustoriums sont donc des suçoirs et la cuscute est une plante à fleur parasite enroulée autour de son hôte.


Bilan:

La cuscute est une plante à fleur parasite. Elle ne présente ni racine ni feuilles. Son alimentation hydrominérale ou carbonée est réalisée par des organes spécialisés (haustoriums ou suçoirs) qui établissent des connexions avec le xylème et le phloème de la plante hôte (Fig12).

cuscute haustorium dessin microscopie
Fig12: Dessin d'une coupe au niveau de l'haustorium, Cuscute sur lin, modifié d'après (3)
C = cuscute, VC = vaisseaux conducteurs, Pa = paremchyme, Ep = épiderme
L = lin, Xy = xylème, Ph = phloème, SM = sève minérale, SO = sève organique

La cuscute est très polyphage: elle parasite de nombreuses espèces dont certaines sont des plantes d'intérêt agricole. Il est très difficile de s'en débarasser car chaque cuscute produit des milliers de graines qui peuvent persister dans le sol une 10aine d'années.
La plante hôte est toujours photosynthétique (Xanthium sp. observé en Espagne, Erigeron sp. observé en France). Les sucres solubles prélevés dans le phloème de l'hôte peuvent être mis en réserve sous forme d'amidon par la cuscute. Donc celle-ci peut transformer les produits synthétisés par son hôte.

Enfin une même tige de cuscute peut parasiter en même temps des plantes de différentes espèces (visible sur la Fig2). Il a été montré (4) que si une de ses plantes hôtes est attaquée par des insectes herbivores alors un signal d'alerte chimique est transmis par le réseau de tiges de cuscute à toutes ses plantes hôtes quelle que soit l'espèce. Celles-ci produisent alors de manière préventive des défenses contre les insectes. Cette interaction contrebalance (un peu) les effets négatifs du parasitisme. Elle contribue aussi à réserver la matière organique de l'hôte à la cuscute.


Remarques:
(*) Volubile se dit d'une plante ou d'une tige qui s'élève en s'enroulant autour d'un support (2).
(**) La cuscute (genre Cuscuta) est actuellement classée dans la famille des Convolvulacées comme le liseron des champs Convolvulus arvensis. Les individus observés peuvent être de 2 espèces que nous ne parvenons pas à distinguer: Cuscuta europea ou Cuscuta campestris.
(***) Un haustorium est une structure d'un végétal qui s'insère dans les tissus du végétal hôte et qui permet au premier de s'alimenter au dépens de l'hôte.


Références: