Photopériodisme

Définition

Le photopériodisme est la réponse d'un organisme aux changements saisonniers de la durée du jour, avec une succession de photopériodes. Le périodes de lumière ou de clarté, et d'absence de lumière ou d'obscurité, rythment l'activité photosynthétique des plantes, algues et coraux, et certains processus biologiques des animaux.

Le principe de photopériodisme :

Les 3 principaux types de photopériodisme avec des plantes qui aiment des jours courts, des jours longs ou plutôt indifférentes à la durée du jour.

Explications

Le photopériodisme, la réponse d'un organisme aux changements saisonniers de la durée du jour, est étudié en chronobiologie et en scotobiologie.

Autres définitions

Par définition, le photopériodisme englobe tout processus qui entraîne un changement d'état ou d'activité d'un organisme (en termes de mouvement, de sécrétion, de production d'enzymes, d'expression génétique, etc.) à la suite de la détection ou de l'exposition à une période de lumière ou d'obscurité d'un organisme, selon une durée donnée et mesurée.

Autrement dit, le photopériodisme distingue la sensibilité d'un être vivant aux variations du rythme nycthéméral et de la photopériode en fonction de l'année ou de la durée du jour en photophase et la durée de la nuit en scotophase.

Chez les animaux

Par exemple, la connaissance de la saison de l'année est vital pour de nombreux animaux. Un certain nombre de changements biologiques et comportementaux dépendent de cette connaissance. Avec les changements de température, le photopériodisme provoque des changements dans la couleur de la fourrure et des plumes, la migration, l'entrée en hibernation, le comportement sexuel, et même le redimensionnement des organes sexuels. Chez les mammifères, la photopériode est inscrite dans le noyau suprachiasmatique, qui est informé par les cellules ganglionnaires de la rétine sensibles à la lumière, qui ne sont pas impliquées dans la vision. L'information circule dans le tractus rétinohypothalamique. Certains mammifères sont très saisonniers, alors que la saisonnalité de l'Homme est largement considéré comme évolutif.

Chez les plantes

Chez les plantes, le photopériodisme est primordial pour détecter la longueur du jour (ou de la nuit). On distingue ainsi quatre groupes de plantes :

• Les plantes de jours longs fleurissent lorsque la longueur de la nuit tombe en dessous de leur photopériode critique. Ces plantes à fleurs, typiquement dans l'hémisphère Nord, fleurissent pendant la fin du printemps ou au début de l'été, dès que les jours rallongent. Dans l'hémisphère nord, le jour le plus long de l'année (solstice d'été) est le 21 juin environ. Après cette date, les jours raccourcissent (les nuits rallongent) jusqu'au 21 décembre (le solstice d'hiver). Cette situation est inversée dans l'hémisphère Sud (c.-à-d., la plus longue date est le 21 décembre et la plus courte est le 21 juin).
• Les plantes à jours courts fleurissent lorsque les longueurs nocturnes dépassent leur photopériode critique. Elles ne peuvent pas fleurir sous nuits courtes ou si une impulsion de lumière artificielle est imposée sur la plante pendant plusieurs minutes pendant la nuit; elles nécessitent une période continue d'obscurité avant le début du développement floral. La lumière nocturne naturelle, comme le clair de lune ou la foudre, n'est pas suffisamment lumineuse ou de durée suffisamment longue pour interrompre la floraison. En général, les plantes de jours courts fleurissent à mesure que les jours diminuent (et les nuits augmentent) après le 21 juin dans l'hémisphère nord, qui est en été ou en automne. La durée de la période sombre requise pour induire la floraison diffère selon les espèces et les variétés d'une espèce. Le photopériodisme affecte la floraison en induisant la tige à produire des bourgeons floraux au lieu des feuilles et des bourgeons latéraux.
• Les plantes neutres euryphotes (ou indifférentes), comme les concombres, les roses et les tomates, ne provoquent pas leur floraison basée sur le photopériodisme. Au lieu de cela, elles peuvent initier la floraison après avoir atteint un certain stade ou l'âge de développement global, ou en réponse à des stimuli environnementaux alternatifs, tels que la vernalisation (période de basse température).
• Les plantes aphotiques, n'ayant aucun besoin de lumière pour induire la floraison, comme la jacinthe, la pomme de terre..., ne sont pas affectées par le photopériodisme dans ce cadre mais peuvent l'être par d'autres conditions environnementales comme la température pour entrer ou sortir de période de repos ou de dormance. Ces espèces végétales (notamment des Rhodophytes) ont souvent un cycle de vie diplohaplophasique et trigénétique.

Mécanismes

Les effets des photopériodes ou durée quotidienne des périodes de lumière (et des périodes d'obscurité) sur la croissance et le développement des plantes, en particulier la floraison, sont appelés photopériodisme. Le rôle du photopériodisme dans le contrôle de la floraison a été démontré pour la première fois par W.W Garner (1920) et H.A. Allard (1938). Ils ont observé que la variété de tabac Maryland Mammoth pouvait être amenée à fleurir en été en réduisant les heures de lumière avec un assombrissement artificiel. Il pourrait être fait pour rester végétatif en hiver en fournissant une lumière supplémentaire. Sur la base de la longueur des exigences de photopériode des plantes, les plantes ont été classées dans plusieurs catégories, dont amphipériodique par exemple.

Le produit chimique qui perçoit le stimulus photopériodique dans les feuilles est le phytochrome. Les longueurs d'onde de la lumière sont absorbées par les feuilles via des photorécepteurs. Cela devient évident par le fait que la plante défoliée (feuilles enlevées) ne fleurit pas. La présence d'une seule feuille est suffisante pour recevoir la quantité requise de photopériode. Les feuilles partiellement matures sont plus sensibles à la lumière tandis que les feuilles très jeunes ou matures sont beaucoup moins sensibles à l'induction photopériodique.

Période critique

La photopériode critique est cette durée continue de lumière, qui ne doit pas être dépassée dans les plantes de jours courts et doit toujours être dépassée dans les plantes de jours longs afin de les amener à fleurir. Il n'y a pas de relation avec la durée totale de la journée. Ainsi, la vraie distinction entre un SDP (jour court) et un LDP (jour long) est de savoir si la floraison est induite par des photopériodes plus courtes ou plus longues que la période critique. La durée critique du jour pour Xanthium (une plante de jour court) est de 15,6 heures et celle de Hyoscymus niger (une plante de jour long) est d'environ 11 heures, mais le premier est SDP car il fleurit dans des photopériodes plus courtes que sa valeur critique, alors que ce dernier est le LDP nécessitant des photopériodes plus longues que sa valeur critique. Xanthium et Hyoscymus niger fleurissent avec 14 heures de lumière par jour. Ainsi, la longueur du jour pendant lequel une plante fleurit n'est pas une indication de sa classe de réponse en l'absence d'informations supplémentaires.

Scotopériodisme

Le scotopériodisme est la période sombre, donc l'opposé strict du photopériodisme. Lorsque le photopériodisme a été découvert, la durée de la période lumineuse était considérée comme critique pour la floraison. Par la suite, il a été constaté que lorsque la longue période de nuit était interrompue par une brève exposition à la lumière, les plantes de jour court ne fleurissaient pas. Ainsi, pour la floraison, ces plantes ont besoin d'une longue nuit ou d'une période d'obscurité critique plutôt que d'une courte longueur de jour. De même, les plantes à jours longs réagissent à des nuits plus courtes que la période d'obscurité critique. Curieusement, ils n'ont pas besoin d'une période sombre ininterrompue. Par conséquent, une plante de jour court est également appelée plante de nuit longue et une plante de jour long comme plante de nuit courte.

Dans les expériences d'interruption nocturne, lorsque les plantes de jour court ont été exposées à un éclair de lumière avant d'atteindre une période d'obscurité critique, la floraison a été empêchée. C'est ce qu'on appelle la réaction de rupture de lumière.

En rapport avec "photopériodisme"

• amphipériodique

  

  Un végétal amphipériodique est une plante verte qui ne peut fleurir que lorsque que la durée d'éclairement est comprise entre une limite inférieure...

• hydropériode

  

  Une hydropériode traduit la durée des variations en intensité et en fréquence du niveau d'eau dans le système au pas de temps annuel.

• nyctipériodique

  

  En botanique, une durée nyctipériodique se dit à propos d'une espèce végétale qui fleurit en période de jours courts, en concordance avec le nycthémère.

• période d'incubation

  

  Une période d'incubation est le délai s'écoulant entre une infection et l'apparition des symptômes de la maladie.