L’automne bat maintenant son plein, les nuits s’approchent et le temps se refroidit. Pourtant, l’automne peut être la plus belle saison de toutes avec le paysage changeant de couleur du vert au spectre complet des oranges, rouges et jaunes. Ici, au Jardin, on se sent très automnal, avec des arbres autour qui commencent à changer et illuminent le paysage avec leurs feuilles multicolores. Mais pourquoi les feuilles changent-elles de couleur et tombent-elles en automne ?

Comment les feuilles changent-elles de couleur ?

À l’intérieur des feuilles des arbres et de la plupart des plantes, il y a un pigment vert appelé chlorophylle, qui utilise la lumière du soleil, le dioxyde de carbone et l’eau pour produire de l’énergie dans un processus appelé photosynthèse. L’énergie produite est sous forme de sucres et constitue la seule source de glucides essentiels à la croissance et au développement. Par conséquent, il est extrêmement important que l’arbre produise et remplace la chlorophylle en continu pendant la saison de croissance afin que les feuilles restent vertes et puissent absorber la lumière.

Cependant, en automne, alors que les heures de clarté diminuent et que les températures deviennent plus froides, les arbres à feuilles caduques (qui perdent leurs feuilles pour l’hiver) commencent à arrêter la photosynthèse, détruisant la chlorophylle dans leurs feuilles pour détruire les molécules recyclées et les nutriments dans d’autres parties de l’arbre. Au fur et à mesure que la chlorophylle est décomposée, les autres pigments sont révélés dans les feuilles (qui contenaient auparavant le vert de chlorophylle dominant).

Les pigments responsables des couleurs jaune-orangé des feuilles d’automne sont des caroténoïdes. Ils agissent comme des pigments accessoires pour l’absorption de la lumière et la dissipation d’énergie dans la photosynthèse et sont présents dans les feuilles tout au long de l’année, mais ne sont visibles qu’après la décomposition de la chlorophylle en automne. A l’inverse, les anthocyanes sont des composés rouges et violets qui sont récemment générés en automne, après avoir perdu environ la moitié de la chlorophylle. La combinaison exacte de ces différents composés varie selon les espèces, donc la quantité de jaune, de rouge, d’or ou de brun dans les feuilles, créant un spectre de couleurs qui est un spectacle visible !

Pourquoi les feuilles changent de couleur ?

Il est facile de penser que les belles couleurs des feuilles d’automne ne sont qu’une heureuse conséquence des arbres portant leurs feuilles prêtes pour l’hiver. Cependant, on pense maintenant qu’il a un avantage évolutif pour les arbres de produire des feuilles rouges. Une hypothèse est que l’anthocyanine agit comme un écran solaire pour protéger les tissus des feuilles contre les effets nocifs de la lumière à basse température, permettant aux feuilles de conserver leur fonction plus longtemps et de réabsorber plus efficacement les nutriments de la feuille. Alternativement, l’hypothèse de coévolution suggère que la coloration rouge peut être un signe d’avertissement pour réduire les attaques d’insectes. Les insectes utilisent la couleur des feuilles comme indicateur de la qualité de l’arbre et sont donc moins susceptibles de coloniser les arbres à feuilles rouges pour tenter de trouver l’hôte le plus approprié. Cela profitera à l’arbre en réduisant sa charge d’insectes, et donc les feuilles rouges en automne peuvent être une adaptation pour réduire les coûts de santé favorisant les insectes.

Qu’est-ce qui motive le processus de changement de couleur ?

Le processus de changement de couleur sur les feuilles est contrôlé par une combinaison de la durée du jour et de la température nocturne. À mesure que la durée du jour raccourcit et que la température en automne diminue, la quantité de sucre produite par la photosynthèse diminue et les hormones de la plante stimulent le processus de frai des feuilles. Le temps a également un effet majeur sur ce processus et sur la profondeur de la couleur produite dans les feuilles. Il est très préoccupant que le changement climatique commence à modifier le calendrier et les processus physiologiques de la coloration des feuilles, car le processus dépend fortement de la température et du temps.

Feuilles tombantes

Lorsque de nouvelles feuilles poussent sur une branche, une couche de cellules se développe à la base de chaque tige, appelée couche d’abscission. Pendant la saison de croissance, l’auxine hormonale est produite qui empêche la détérioration des feuilles et le début de l’abscission (détachement de la feuille). Pendant la récolte, la production d’auxine dans les feuilles diminue et de l’éthylène est produit, ce qui stimule l’élongation cellulaire au sein de la couche d’abscission. Des enzymes sont également produites qui décomposent les parois cellulaires dans la couche d’abscission. Cela crée des fractures dans la tige de la feuille, permettant à la feuille de se séparer et de tomber de l’arbre. Le processus d’abscission est crucial pour que l’arbre survive à l’hiver car il permet à l’arbre de conserver et de recycler les nutriments contenus dans les feuilles avant que les températures glaciales de l’hiver ne les tuent. Les feuilles qui fuient permettent à l’arbre de retenir l’humidité dans ses branches et ses tiges, tandis que les arbres sans feuilles sont mieux à même de résister aux tempêtes hivernales car ils permettent au vent de souffler plus facilement à travers les branches, mettant moins de pression sur l’arbre.

Ainsi, les couleurs de la récolte de production sont en réalité plus complexes qu’il n’y paraît au premier abord, avec beaucoup d’activité et de nombreux processus différents en arrière-plan. La prochaine fois que vous ferez une belle promenade automnale sous la canopée des arbres colorés, prenez un moment pour apprécier les pigments caroténoïdes jaune-orangé qui ont été discrètement cachés dans la feuille tout l’été, en attendant que l’automne soit une vraie exposition aux couleurs !

Les références

  1. Archetti, M., Döring, TF, Hagen, SB, et al. (2008) Résoudre l’évolution des couleurs d’automne : une approche interdisciplinaire, Presse cellulaire, 24 (3), disponible : https://www.scientirect.com/science/article/pii/S0169534709000214
  2. Clennett, C. (2017) Pourquoi les feuilles changent de couleur en automne, Jardins botaniques royaux, Disponible : https://www.kew.org/read-and-watch/why-do-leaves-change-color
  3. Keating, H. (2020) Pourquoi les feuilles changent de couleur et tombent en automne ?, Fiducie des bois, Disponible : https://www.woodlandtrust.org.uk/blog/2020/10/why-autumn-leaves-change-colour/

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