Couleurs d’automne

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A l’automne, les feuillus se préparent pour un long sommeil dans une dernière débauche de couleurs. (crédit photo : Julie)

Certaines choses nous sont tellement familières que l’on ne se rend pas compte à quel point elles sont curieuses… Chaque année, à l’automne, les arbres perdent leur couleur verte, se parent de magnifiques teintes jaunes et rouges puis se défeuillent et couvrent le sol d’une épaisse litière brune. Tout cela paraît parfaitement banal. Les réactions vont de la lassitude pour les services municipaux à l’émerveillement pour le promeneur du dimanche, mais jamais personne ne s’en étonne. Le saule s’est donc posé certaines questions à votre place et vous propose en conséquence cet article : Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur l’automne sans jamais avoir pensé à le demander !

Première question :
Si je vous dis que les arbres à feuilles caduques de nos régions perdent leurs feuilles en prévision de l’hiver afin de passer la mauvaise saison en vie ralentie vous ne serez certainement pas surpris. Lorsque l’on parle d’hibernation tout le monde pense en premier à la marmotte ou à l’ours (ou aux carabes!), pour autant  le fait que les arbres utilisent une stratégie similaire est un secret de polichinelle. En revanche, vous êtes-vous déjà demandé ce qui déclenchait en même temps la perte des feuilles et l’entrée en vie ralentie chez tous ces arbres ? Le premier candidat auquel on pense est bien évidemment le froid. Pourtant certaines années les automnes sont plus doux ou au contraire les gelées plus précoces, or quoi qu’il arrive, à la même période, les forêts de feuillus se déshabillent et s’endorment… étrange non ?

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Qu’est ce qui provoque chaque année à la même période cette transformation radicale ? (crédit photo : Julien C)

Et pour cause le froid n’est pas seul en cause. L’un des facteurs qui déclenche l’entrée en vie ralentie est la durée du jour ! Chaque année, à partir du 21 juin, la durée quotidienne d’ensoleillement diminue petit à petit jusqu’à atteindre un minimum au 21 décembre. Les plantes possèdent la faculté de percevoir ce paramètre complètement indépendant des aléas du climat et qui permet de prévoir avec certitude l’imminence de l’hiver. En automne lorsque les jours atteignent une durée critique, des mécanismes sont activés et les arbres se préparent à un long sommeil.

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Pourquoi les feuilles des arbres changent-elles de couleur à l’automne ? (crédit photo : Julie)

Deuxième question :

Pourquoi les feuilles deviennent-elles jaunes ou rouges ?
On pense souvent que si les feuilles jaunissent en automne c’est parce que la chlorophylle disparaît et qu’ainsi elle ne masque plus les pigments carotènes jaunes contenus avec elle dans les chloroplastes (ces compartiments des cellules végétales où a lieu la photosynthèse). Mais cette explication est incomplète ! Pour vous en convaincre observez une endive.

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Une endive est une chicorée dont les feuilles n’ont plus de chlorophylle, elle est bien un peu jaune à cause des pigments carotènes mais rien de comparable avec une belle feuille d’automne.

Il est vrai qu’avant de perdre leurs feuilles, les arbres cessent de synthétiser de la chlorophylle. La chlorophylle, c’est ce pigment vert qui leur permet de transformer l’énergie de la lumière et le dioxyde de carbone de l’atmosphère en matière organique. Il se passe exactement le même phénomène lorsqu’une plante est privée de lumière pendant longtemps. C’est de cette manière qu’on obtient une endive blanche à partir de la chicorée qui est verte. Ces deux légumes ne sont qu’une seule et même plante ! Or une endive qui ne contient plus de chlorophylle est bien blanche,  et vaguement jaunâtre à cause des pigments carotènes. Cependant, elle n’a rien en commun avec les superbes feuilles jaune vif ou rouge éclatant !

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La couleur de ces feuilles jaune or n’a rien en commun avec celle d’une endive. (crédit photo : Julie)

Une seule déduction s’impose alors. En automnes les arbres cessent de fabriquer de la chlorophylle mais accumulent aussi dans leurs feuilles d’autres pigments (des anthocyanes).

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Malheureusement les couleurs de l’automne disparaissent très vite. (crédit photo : Julien C)

Troisième (et dernière) question :

Pourquoi les belles couleurs de l’automne disparaissent-elles aussi vite pour se fondre dans un marron uniforme ?

Pour répondre à cette question je vous propose de réaliser une petite expérience lors de votre prochaine balade en forêt. Prenez une feuille encore verte, goûtez-en un morceau, mâchez-le un moment puis recrachez. Normalement la feuille a un goût fade de salade verte coriace et non assaisonnée. Faites ensuite la même chose avec une feuille bien marron. Là encore rien de particulier, la feuille est un peu plus sèche et coriace tout au plus. Enfin, goûtez et mâchez  une feuille rouge ou jaune vif. Que se passe-t-il ? Vous grimacez, le goût est désagréable et votre langue devient sèche et pâteuse un peu comme si elle s’était changée en carton… Pas de panique, vous ne risquez rien, ce n’est pas toxique ! Cette sensation désagréable disparaîtra bien vite.

Que s’est-il passé ? Vous venez de mettre en évidence que les pigments anthocyanes produits par les arbres à l’automne sont des tanins. Les amateurs de vins ou de thé auront peut être reconnu la sensation si particulière que produit leur ingestion. Je m’explique : les tanins sont des molécules qui possèdent la propriété de se lier avec tout et n’importe quoi. Dans les cellules des feuilles, ils sont isolés, pour ne pas entraver le  bon fonctionnement des tissus de la plante.  Lorsque vous mastiquez, vous libérez ces tanins qui vont alors se lier avec les protéines de votre salive qui ne pourront plus jouer leur rôle de lubrifiant dans votre bouche, d’où cet effet de sécheresse.

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Quelles que soient leurs nuances de jaune ou de rouge à l’origine, toutes les feuilles finissent brunes. (crédit photo : Julien C)

Quel rapport me direz-vous, avec la disparition des belles couleurs de l’automne ? Le voici : Avant de tomber, les feuilles et donc les cellules qu’elles contiennent meurent. Le contenu des réservoirs d’eau où les tanins se trouvaient à l’isolement se trouve alors déversé à l’intérieur des cellules. En bon tanins fidèles à leur nature, ils vont donc se lier avec toutes les molécules qui passent à leur portée. C’est pour cette raison que lorsque vous avez goûté la feuille marron il n’y avait pas d’effet de sécheresse. Les tanins étaient bien présents mais ils étaient déjà liés et ne pouvaient donc pas interagir avec les molécules de votre bouche. Ces agrégats hétéroclites de molécules en tout genre liés par des tanins sont appelés des pigments bruns, ce sont eux qui donnent cette couleur uniforme aux feuilles mortes, quelle que soit leur couleur d’origine.

schema pigments bruns

(A gauche) En superposant des couleurs pêle-mêle on obtient rapidement du marron. (A droite) Les tanins qui sont déjà eux-mêmes des pigments anthocyanes (rouges ou jaunes) s’agrègent avec d’autres molécules au hasard pour former des pigments bruns.

Pour comprendre comment cela est possible il faut faire un petit détour par la physique. La lumière du soleil est une lumière dite blanche. Elle est un mélange de lumières de toutes les couleurs. Un pigment est une molécule qui absorbe sélectivement certaines couleurs de lumières mais pas d’autres. Ainsi, la chlorophylle verte n’absorbe pas la lumière verte et un pigment anthocyane rouge n’absorbe pas la lumière rouge. Lorsque les pigments anthocyanes libérés dans les cellules vont se lier avec d’autres molécules qui elles aussi peuvent absorber certaines couleurs, ils vont former des agrégats qui vont absorber de plus en plus de lumières différentes. Si vous mélangez sur une palette de peinture des couleurs au petit bonheur la chance vous obtiendrez rapidement du marron. Voilà pourquoi on nomme ces gros agrégats formés par les tanins des pigments bruns et pourquoi toutes les feuilles mortes sont uniformément brunes (ou presque).

Cet article a été écrit à partir d’une idée originale de Marc-André Sélosse.

6 Comments

Guillaume Blanc says:

Pourquoi si j’en crois le site de l’INRA, le froid est bien pour quelque chose dans la chute des feuilles : http://www.inra.fr/Grand-public/Sante-des-plantes/Toutes-les-actualites/Pourquoi-les-feuilles-tombent-en-automne


Julien A says:

Désolé je suis allé un peu trop vite en besogne ! Bien sur comme souvent en biologie la chute des feuilles est liée à plusieurs facteurs. Or pour les arbres au moins, la durée du jour est un facteur souvent déterminant.Toutefois je suppose qu’en étudiant bien la chose on verrait que d’une espèce à une autre les choses ne se passent pas exactement de la même manière. Je voulais seulement souligner l’importance de cet élément souvent méconnu.
Merci de m’avoir corrigé. J’ai nuancé le texte en conséquence.

Julien A


Hugo says:

Bonjour le Saule,
Si on compare la perte automnale des feuilles à l’hibernation, il reste à se demander : pourquoi les arbres hibernent-ils ? L’hibernation peut se comprendre par la difficulté de résister au froid + la difficulté à trouver des ressources en hiver. Mais est-ce que les feuilles sont un problème pour résister au froid, et est-ce que les ressources du sol sont vraiment plus difficiles d’accès en hiver (quand le sol est gelé tout l’hiver je veux bien, mais quand il l’est 3-4 jours dans l’année ?). Certes la durée du jour est plus courte, mais j’ai du mal à voir ça comme un coût quand on peut encore faire de la photosynthèse 8h par jour.
Bref je me demande quel est l’avantage écologique dans le fait de perdre ses feuilles (même en connaissant l’explication de la sécheresse hivernale quand l’eau est mobilisée sous forme de neige). Est-ce que c’est simplement que les feuilles sont trop sensibles et mourront quoi qu’il arrive à la première gelée – autant prévenir plutôt que guérir ?
Si vous avez d’autres arguments à mettre dans la balance, je suis preneur 🙂

H.

PS : le lien dans le commentaire ci-dessus apporte quelques informations à ce sujet – il semble bien que les feuilles soient trop sensibles au froid, et que les arbres préfèrent les abandonner après avoir récupéré leur substance plutôt que de se battre pour les maintenir.


Julien A says:

Bonjour Hugo,
Comme tu le soulignes très bien, les arbres se nourrissant essentiellement de dioxyde de carbone et de lumière, ils ne souffrent pas vraiment d’une pénurie hivernale d’énergie et de matière première. Du coup arrêter de faire de la photosynthèse pendant plusieurs mois parait coûteux ! Pourtant continuer à faire de la photosynthèse en hiver n’est probablement pas si rentable. Lorsque les températures sont basses (même supérieures à zéro) les vitesses des réactions biochimiques sont très faibles (sauf adaptation particulière). Durant une part non négligeable de l’hiver les enzymes de la photosynthèse doivent être inactivées ou proche de l’état d’inactivation. Du coup, le risque de défeuillage et d’embolie dans les vaisseaux conducteurs de sève suite à une gelée vigoureuse n’en vaut probablement pas la peine. Comme tu le dis, mieux vaut prévenir que guérir ! D’autant que le recyclage d’une partie des éléments des feuilles limite les pertes.
Voici un lien qui traite des effets de la température sur la photosynthèse :
http://www.ese.u-psud.fr/IMG/pdf/Effet_de_la_temperature_sur_la_photosynthese-3.pdf

Un autre élément à considérer aussi est que tous les arbres perdent leurs feuilles ! Même ceux qui restent verts toute l’année renouvellent régulièrement leurs feuilles, simplement elles ne tombent pas toutes en même temps. D’une manière générale les arbres renouvellent régulièrement l’ensemble de leurs tissus. C’est probablement l’un des secrets de leur longévité extraordinaire. Ils sont toujours jeunes! Quelqu’un qui serait capable de renouveler son cœur tous les 5ans à moins de chance de mourir d’un infarctus. Du coup, dans cette perspective perdre ces feuilles pendant la mauvaise saison ne revient qu’à synchroniser la chute de toutes ses feuilles et attendre un peu pour en refaire de nouvelles. On trouve d’ailleurs en méditerranée (en Sicile par exemple) des chênes semi-décidus (Quercus crenata par exemple) ! Ces arbres perdent toutes leurs feuilles en même temps et en font des nouvelles dans la foulée !
J’espère avoir bien répondu à ta question. N’hésites pas à revenir à la charge si ce n’est pas le cas.


Carine says:

Bonjour,
Très intéressant ton topo sur les processus sur la couleur des feuilles en automne.
Mais d’ailleurs, ces différences de pigmentation rouge ou jaune des feuilles sont-elles seulement dues à la volonté des arbres d’éloigner les insectes parasites? Sinon qu’est ce qui pourrait expliquer que l’on ait des érables par exemple, avec des feuilles plutôt rouge ou plutôt jaune dans une même zone ?


Julien A says:

Bonjour Carine,
Merci beaucoup et désolé de répondre un peu tard ! Tu poses la question très intéressante et complexe du pourquoi…
Si les tanins peuvent bien être impliqué dans la répulsion des herbivores je ne pense pas que cela puisse constituer une explication au changement de couleur des feuilles à l’automne. A vrai dire j’imagine mal en quoi protéger des feuilles juste avant qu’elles ne tombent serait un avantage pour les arbres. Mais peut être que certains éléments du problème m’échappent.
Une autre explication possible à l’accumulation de tanins à l’automne est que les pigments bruns qui en résultent sont très difficiles à digérer. Seuls certains champignons en sont capable (promis un article paraitra sur le sujet!). Du coup la dégradation des feuilles mortes est très lente et s’étale sur l’année ou plus. Résultat malgré le fait que toutes les feuilles tombent en même temps l’apport de nutriments au sol et donc aux plante est progressif et surtout régulier.
Pour autant cela n’explique pas les différences de couleurs d’un arbre à un autre… Tu cites l’exemple des érables. Es-tu sûre que tous les arbres appartiennent à la même espèce d’érable? S’il y a deux espèces différentes en mélange qui ne fabriquent pas les même tanins cela peut expliquer la différence de couleur…
Merci encore.
Julien A


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