L’Anthocyane, un pigment entre protection et attraction

Par Hortizan

Du grec Anthos (fleur) et Kuanos (bleu sombre), les anthocyanes sont des pigments naturels de feuilles, de pétales ou de fruits. Ils se situent dans les vacuoles des cellules, et émanent une couleur allant du rouge orangé au bleu pourpre dans le spectre visible par l'œil humain.

Qu’il s’agisse de feuilles ou de fleurs, vous avez déjà pu apercevoir des teintes bleutées, voire même du rouge ou du violet profond sur vos plantes favorites. Leur provenance n’est pas un mystère, de nombreuses génétiques, poussant naturellement d’Asie jusqu’en Amérique du sud, produisent de telles couleurs. Mais pourquoi le règne végétal a-t-il besoin de tels pigments ? Quelle en est la raison et quelles fonctions entretiennent-ils ?

Dans la nature, les principaux pigments trouvés dans les fleurs sont les caroténoïdes (et les xantophylles, un de ses dérivés produisant la couleur jaune), les flavonoïdes ainsi que les bétalaïnes. Même si d’autres pigments peuvent générer de ces couleurs, ils restent des cas rares. L’anthocyane constitue ainsi une base de la majorité des couleurs florales. Vos fleurs bleues, noires, pourpres, oranges ou encore roses contiennent toutes de ce pigment en d’importantes quantités.

Le rôle protecteur de l’anthocyane

Les anthocyanes présentes dans les organes végétaux, et plus précisément dans les feuilles, apparaissent la plupart du temps dans l’épiderme et/ou les cellules mésophylles (cellules des couches internes de la feuille) (Hooijmaijers and Gould 2007). Qu’importe leur localisation, la biosynthèse à l’origine de la création de ce pigment se produit la plupart du temps comme une réponse à un stress environnemental.

Au cours de ces dernières années, nombre d’études ont tenté de démontrer les capacités de phytoprotection des anthocyanes. Ces pigments pourpres seraient soit des résultats de stress soit une partie des mécanismes aidant à limiter les effets de ces stress. Et de nombreuses raisons peuvent en être la cause : forte lumière, radiations UV, températures extrêmes, sécheresse, carences, infections bactériennes ou fongiques, blessures, agressions dues à des herbivores, des herbicides ou des polluants (McClure 1975; Chalker-Scott 1999).

Pourquoi se protéger de la lumière ?

Le rôle photoprotecteur (protection contre la lumière) de l'anthocyane est probablement la théorie ayant reçue le plus d'attention au cours de ces dernières années. Cela peut paraître étrange, mais même si la lumière sert de “carburant” à la photosynthèse, des doses de lumières excessives peuvent affecter négativement les éléments servant à ce “moteur”.

Photoprotection et sénescence

Il a été suggéré pendant longtemps que l’anthocyane pourrait protéger les cellules participant à la photosynthèse des effets indésirables de la lumière forte (Wheldale, 1916). Cette découverte a pu être confirmée dans les années 90 grâce à une évolution technologique permettant de comparer les taux de chlorophylle et l'efficacité de la photosynthèse selon les proportions de pigments rouges et verts (Gould et al. 1995; Krol et al. 1995). Les feuilles portant cette matière colorante violette semblent ainsi absorber plus de lumière dans les spectres verts et jaunes que le font les autres (Neill and Gould 1999; Gitelson et al. 2001). Cependant, l’utilisation de ces doses absorbées reste inconnue, car cette énergie ne serait pas transférée aux chloroplastes (organite permettant de capter la lumière dans une cellule).

En fait, le chlorenchyme (tissu ou se situe les chloroplastes) des feuilles rouges recevrait même moins de lumière verte que celles de couleur verte (Gould et al. 2002). Un fait surprenant, quand l’on comprend la science derrière la réflection de la lumière (pour rappel, la couleur de l'objet visible, c'est la partie du rayonnement qui est réfléchie par l'objet vers votre œil. Une rose rouge est rouge parce qu'elle réfléchit le rayonnement rouge de la lumière et qu'elle absorbe toutes les autres couleurs.). Les feuilles rouges peuvent alors développer les mêmes attributs physiologiques et morphologiques qu’une feuille à l’ombre (Manetas et al. 2003). Cet effet filtrant de l’anthocyane a pour avantage de réduire à la fois la sévérité des excès de lumière et en même temps d'accélérer la récupération photosynthétique chez les feuilles rouges en comparaison aux vertes (Steyn et al. 2002; Gould and Lister 2005). L’anthocyane prodigue donc une photoprotection importante aux arbres à feuilles caduques ainsi qu’aux sénescents, ce qui est le cas du cannabis, étant une plante thérophyte (plante estivale survivant à la mauvaise saison sous forme de graine).

Divers rôles photoprotecteurs

Mais l’anthocyane ne serait pas seulement utile aux anciennes feuilles. Il a été observé chez certains végétaux que les feuilles en développement, dont les chloroplastes présentent une sensibilité aux stress lumineux, seraient amplement protégées par ces pigments. Une récente étude démontre même que l’efficacité des anthocyanes sur la photoprotection d’un individu dépend de l’épaisseur de la feuille. La raison ? Parce que la lumière verte contribuerait à la photosynthèse uniquement sur les couches de tissus les plus bas, alors les feuilles les plus épaisses et dont les mésophylles contiendrait le plus de chlorophylle seraient celles bénéficiant le plus de cette baisse de lumière influencée par l’anthocyane. La photosynthèse des feuilles les plus fines, à l’inverse, serait réalisée en quasi exclusivité par les spectres rouges et bleus, et donc moins affectée par la présence d’anthocyane (Karageorgou and Manetas, 2006).               

Une protection contre les UV ?

En plus de cet atout photoprotecteur que nous venons d’expliquer, l’anthocyane protège également les tissus contre les ultraviolets. Certains végétaux se servent de l’anthocyane et d’autres flavonoïdes afin de développer certaines défenses réduisant les effets des rayons UV (Takahashi et al. 1991; Mendez et al. 1999; Singh et al. 1999). En effet, la plupart des anthocyanes disposent de la capacité d’absorber de la radiation ultraviolette. Les études les plus récentes démontrent leur fonction à tempérer les rayons UV-B et UV-C pouvant endommager les tissus végétaux, encourageant ainsi leur capacité à réaliser la photosynthèse. Les anthocyanes disposent donc de la capacité à transformer un impact négatif en source d’énergie. Mais la photoprotection n’est cependant pas le seul rôle joué par l’anthocyane.
    
Le rôle de anthocyane sur les prédateurs et pollinisateurs

L’anthocyane connaît divers moyens d’aider les plantes dans leur lutte contre d’autres organismes. Ces moyens peuvent aller de l’agent chimique, jusqu’au signal visuel. L’anthocyane, comme de nombreux flavonoïdes, démontre des propriétés antivirales, antibactériennes et antifongiques. Elle dispose donc du potentiel à protéger son hôte face à d’éventuelles attaques infectieuses de multiples pathogènes. Fait surprenant cependant, l’anthocyane ne semble pas être toxique pour la grande majorité des espèces animales. Elle n’a par exemple aucun effet sur les pucerons, qui peuvent parfaitement l’intégrer à leur régime alimentaire.

Il est communément admis que les couleurs des fleurs participent à la reproduction en facilitant les échanges entre les plantes, leurs pollinisateurs ainsi que leurs disperseurs de graines. Cependant, certains pigments peuvent également servir à repousser de nombreux herbivores, il n’est donc pas impossible que ce soit également le cas de l’anthocyane, pouvant représenter une dissuasion visuelle dans certains cas.

Cependant, la thèse des propriétés anti-herbivores de l'anthocyane est souvent critiquée par le fait que beaucoup d’insectes ne disposeraient pas de la vue de la couleur rouge. Alors que certains d’entre eux possèdent jusqu’à 5 récepteurs différents, la plupart n’ont que 3 types de photorécepteurs, principalement sensibles à la lumière verte, bleue et ultraviolette. D’autres théories suggèrent l’inverse : les insectes reconnaîtraient la couleur rouge, notamment chez les diverses espèces de pucerons. Les fonctions anti herbivores de l’anthocyane constituent encore de nombreuses interrogations qui méritent encore d’être approfondies.

La relation entre nutriments et anthocyane

L'anthocyane entretient une relation particulière avec les nutriments rendus accessibles par la plante hôte. Diverses sources de carbone et d'azote peuvent tout spécialement en influencer sa production. Lors de tests sur des cultures cellulaires, il a été déterminé que ce pigment était produit en quantité plus importante lors d’une présence accrue de carbone, de glucose et de fructose et/ou d’un stress dû à l’élévation de la pression osmotique. De par les observations les plus récentes sur le sujet, nous pouvons affirmer que l’anthocyane est liée à la division cellulaire, et ne se produit donc que lorsqu’il y a croissance de la plante (Zwayyed et al. ,1991). Cependant, la quantité d’anthocyane produite semble varier selon la qualité de la source de carbone. Affaire à suivre.

Concernant l’azote, en revanche, un manque de cet élément pousse le végétal à ralentir sa croissance et à augmenter en même temps sa production d’anthocyane (Rajendran et al. 1992). En réalité, plus que la présence d’un nutriment en particulier, ce sont les relations entre diverses sources d’azote, de carbone, et même de phosphore, qui influencent grandement cette biosynthèse. Concernant le cannabis, l’apparition d’anthocyanes est non seulement liée à la présence de nutriments, mais également à l’acidité ! Cela rend complexe la compréhension de ce phénomène, déjà grandement sujet aux influences environnementales. Beaucoup d’éléments restent encore à être compris sur ce phénomène et ce lien étroit entretenu entre ce pigment et ces nutriments.

Ce n’est pas surprenant que nous continuons d’explorer ces teintes. La couleur agissant sur la psyché humaine, l’instinct nous pousse à préférer les aliments rouges, oranges et jaunes plutôt que verts ou bleus, signe d‘amertume ou d‘oxydation. Et pourtant, les dérivés du pigment pourpre par l’être humain à des fins esthétiques sont très nombreux. Exemple parfait, l’anthocyane dispose de cette faculté particulière à être soluble dans l’eau (à la différence de la chlorophylle). De plus, les trichomes de nos fleurs favorites peuvent également porter des anthocyanes. L’eau utilisée lors des extractions à froid (type water hash) présente ainsi une couleur tirant entre le rose et le violet, que le produit une fois terminé révélera également. Un véritable bonheur visuel pour les extract-artists et autres amateurs de hash !