Comment germe une graine : du réveil de l'embryon à la plantule

Une graine de haricot, dans un bocal, peut rester des années sans changer d’aspect. Posée sur un sol humide, elle gonfle en quelques heures, se fend en quelques jours et laisse sortir une petite racine blanche. Entre les deux, il ne s’est rien passé de magique : un embryon en sommeil a reçu les signaux qu’il attendait. Comprendre la germination, c’est comprendre ce qu’est une graine, pourquoi elle sait attendre, et comment elle se nourrit tant qu’elle ne peut pas encore fabriquer sa propre nourriture. Voici ce qui se joue, étape par étape, sous la surface du sol.

Une graine, c’est un embryon et son panier-repas

Une graine n’est pas une simple réserve : c’est une future plante déjà formée en miniature. Elle comprend un embryon, avec une ébauche de racine, la radicule, une ébauche de tige et une ou deux premières feuilles particulières, les cotylédons. Autour, des réserves, et par-dessus, une enveloppe protectrice, le tégument. L’équipe de physiologie de la germination de l’Institut Jean-Pierre Bourgin (INRAE) étudie précisément ces trois compartiments, l’embryon, l’albumen et le tégument, génétiquement distincts et qui dialoguent pour décider du moment de germer.

Les réserves ne sont pas rangées au même endroit chez toutes les espèces. Comme l’explique Planet-Vie, le site de biologie de l’ENS, chez le pois ou le soja, elles sont stockées dans les cotylédons, qui appartiennent à l’embryon lui-même. Chez le maïs et les autres céréales, elles occupent un tissu à part, l’albumen, riche en amidon.

La dormance : l’art de ne pas germer trop tôt

Une graine mûre et en bon état ne germe pas forcément, même quand l’eau et la chaleur sont réunies. Elle peut être dormante. Loin d’être un défaut, la dormance est une protection : elle évite qu’une graine tombée en fin d’été germe aussitôt et que la jeune pousse soit tuée par le premier hiver, et elle étale les levées dans le temps, ce qui limite la compétition entre plantules d’une même plante.

Cet équilibre est tenu par deux hormones végétales aux effets opposés. L’acide abscissique maintient la dormance ; les gibbérellines favorisent la germination. Selon les espèces, la dormance se lève après une période de conservation au sec, après un passage prolongé au froid humide, qui signale à la graine qu’un hiver est passé, ou lorsque le tégument est usé, par exemple en traversant le tube digestif d’un animal. D’autres graines, souvent petites, ont besoin de lumière : un pigment, le phytochrome, leur indique qu’elles sont près de la surface. Les chercheurs de l’INRAE montrent aussi que les conditions vécues par la plante mère pendant la formation des graines, température ou manque d’eau, pèsent sur leur future aptitude à germer.

Boire, respirer, percer : les étapes de la germination

Tout commence par l’eau. Une graine sèche contient très peu d’eau ; placée dans un milieu humide, elle en absorbe rapidement, gonfle et assouplit son tégument. C’est l’imbibition. Avec l’eau, le métabolisme redémarre : la respiration reprend, les enzymes se réactivent.

Planet-Vie décrit ce qui se passe ensuite dans un grain d’orge. L’embryon produit des gibbérellines, qui déclenchent la mobilisation des réserves de l’albumen : des enzymes, les amylases, découpent l’amidon en sucres qui nourrissent la croissance. Réhydraté et gorgé d’eau, l’embryon peut s’allonger. Au sens strict des botanistes, la germination s’achève quand la radicule perce le tégument. Ce qui suit, c’est déjà la croissance de la plantule.

La racine sort toujours en premier : elle ancre la jeune plante et commence à puiser l’eau. La tige suit, avec deux stratégies. Chez le soja ou le haricot, la germination est dite épigée : la tige soulève les cotylédons au-dessus du sol. Chez le pois, elle est hypogée : les cotylédons restent enterrés et seule la jeune tige émerge.

De l’hétérotrophie à l’autonomie

Tant qu’elle pousse dans l’obscurité du sol, la plantule vit à crédit sur ses réserves. Planet-Vie décrit ce que devient une plantule maintenue dans le noir : une tige anormalement longue, blanchâtre, des feuilles jaunes dépourvues de chlorophylle. Elle investit tout dans la course vers la lumière. Dès qu’elle l’atteint, elle verdit, déploie ses feuilles et devient capable de fabriquer ses sucres grâce à la photosynthèse. La graine a alors rempli son rôle.

Ces réserves si concentrées expliquent aussi pourquoi les graines comptent parmi les ressources les plus convoitées du vivant : mulots, geais, pinsons et insectes en font un maillon essentiel de la chaîne alimentaire. Leur capacité à attendre dans le sol, parfois des années, en fait par ailleurs une réserve de diversité génétique, l’un des trois étages de la biodiversité.

Cet automne, au pied des arbres qui se parent de jaune et de rouge, glands, faînes et samares tombent par milliers, chaque espèce avec sa stratégie : germer vite ou attendre le signal d’un hiver passé. Pour voir le phénomène de près, posez simplement quelques haricots secs sur un coton humide, à l’abri de la lumière, et observez chaque jour : vous verrez la graine gonfler, puis la radicule percer le tégument.