Le tournesol est célèbre pour un comportement spectaculaire : lorsqu’il est jeune, son sommet se déplace au cours de la journée et suit approximativement la course du soleil d’est en ouest. Puis, à l’approche de la floraison, ce mouvement ralentit et finit par s’arrêter. Le capitule mature reste alors généralement orienté vers l’est.
Ce phénomène, appelé héliotropisme du tournesol, ne repose pas sur une rotation mécanique de la fleur. Chez les jeunes plantes, il résulte surtout d’une croissance inégale des deux côtés de la tige, contrôlée à la fois par la lumière et par l’horloge circadienne interne. Une étude publiée dans Science en 2016 a montré que les côtés est et ouest de la tige ne s’allongent pas au même moment de la journée, ce qui produit progressivement le mouvement apparent du sommet.
Lorsque la plante atteint la floraison, la croissance de la tige ralentit fortement et ce mécanisme devient beaucoup moins actif. Le capitule se fixe alors majoritairement vers l’est. Cette orientation semble avoir plusieurs avantages possibles : un réchauffement matinal plus rapide, davantage de visites de pollinisateurs à certaines heures et peut-être une meilleure interception globale de lumière selon les conditions météorologiques. Les chercheurs continuent toutefois à distinguer ce qui est démontré expérimentalement de ce qui reste hypothétique.
Sommaire
- Qu’est-ce que l’héliotropisme du tournesol ?
- Comment un jeune tournesol suit-il le soleil ?
- Que se passe-t-il pendant la nuit ?
- Pourquoi le mouvement s’arrête-t-il à maturité ?
- Pourquoi le capitule mature reste-t-il tourné vers l’est ?
- Le réchauffement matinal attire-t-il davantage de pollinisateurs ?
- L’orientation à l’est améliore-t-elle aussi la maturation des graines ?
- Toutes les parties du tournesol cessent-elles de bouger en même temps ?
- Guide pratique : cultiver le tournesol au jardin
- FAQ
- Conclusion
Qu’est-ce que l’héliotropisme du tournesol ?
L’héliotropisme désigne un mouvement ou une orientation d’un organe végétal en relation avec la position du soleil.
Chez le jeune tournesol, Helianthus annuus, le phénomène est particulièrement visible.
Le matin, le sommet de la plante est orienté vers l’est.
Au cours de la journée, il se déplace progressivement vers l’ouest.
Après le coucher du soleil, le mouvement s’inverse : pendant la nuit, la plante revient progressivement vers l’est et se trouve de nouveau orientée dans cette direction avant le lever du soleil.
Les travaux d’Atamian et de ses collègues ont montré que cette alternance dépend à la fois des signaux lumineux et de l’horloge circadienne de la plante.
Le tournesol ne se contente donc pas de réagir instantanément à la lumière.
Il possède aussi un programme interne capable d’anticiper l’alternance régulière entre jour et nuit.
Comment un jeune tournesol suit-il le soleil ?
Le mécanisme principal se situe dans la croissance de la tige.
Une croissance différente selon le côté de la tige
Pendant la journée, les cellules d’un côté de la tige s’allongent davantage que celles du côté opposé.
Cette différence de croissance entraîne une courbure.
L’étude publiée dans Science en 2016 a montré que des gènes impliqués dans les réponses phototropiques présentent des profils d’expression différents entre les côtés est et ouest des tiges en mouvement.
Le mouvement apparent du sommet correspond donc à une succession très contrôlée de croissances différentielles.
Le matin et au cours de la journée, la dynamique favorise progressivement une orientation vers l’ouest.
La nuit, le schéma s’inverse.
Ce n’est pas la fleur qui tourne sur un axe
Cette précision est importante.
Un tournesol ne possède pas une sorte d’articulation permettant à son capitule de pivoter librement comme un panneau solaire motorisé.
Le mouvement du jeune plant est surtout produit par la courbure et l’allongement différentiel de la tige en croissance.
C’est aussi ce qui explique pourquoi le phénomène finit par disparaître.
Une fois la croissance de la tige fortement ralentie, le moteur principal du mouvement n’est plus disponible.
Que se passe-t-il pendant la nuit ?
Le retour nocturne vers l’est est l’un des éléments les plus intéressants du phénomène.
Si le tournesol ne faisait que suivre directement la source lumineuse, il ne devrait rien se passer lorsque le soleil disparaît.
Pourtant, la plante se réoriente.
Les expériences de laboratoire montrent que cette dynamique persiste pendant un certain temps même lorsque les plantes sont placées sous une lumière constante, preuve qu’une composante interne intervient.
L’horloge circadienne synchronise donc les différentes phases de croissance avec l’alternance prévisible des jours.
Cette coordination offre un avantage potentiel : au lever du soleil, le jeune plant se trouve déjà dans une position favorable pour intercepter la lumière matinale.
L’étude de 2016 a également montré que les plantes dont le mouvement était perturbé accumulaient moins de biomasse que celles pouvant suivre normalement le cycle solaire.
L’héliotropisme n’est donc pas uniquement spectaculaire à observer.
Il participe au fonctionnement de la jeune plante.
Pourquoi le mouvement s’arrête-t-il à maturité ?
C’est ici que la croissance devient essentielle.
À l’approche de l’anthèse, c’est-à-dire la période où les petites fleurs du capitule commencent leur développement reproducteur, l’allongement de la tige ralentit.
Les recherches montrent que le suivi solaire ralentit progressivement à mesure que la plante arrive à maturité. Finalement, le capitule cesse ses déplacements quotidiens et reste orienté vers l’est.
Le système de croissance n’est plus le même
Chez la jeune plante, la croissance différentielle des côtés de la tige constitue le moteur du mouvement.
Lorsque l’élongation diminue, cette alternance devient beaucoup plus faible.
La plante réoriente alors ses ressources.
Elle n’investit plus principalement dans l’augmentation rapide de la hauteur et de la surface végétative.
Elle doit désormais assurer :
- la floraison ;
- la pollinisation ;
- la fécondation ;
- la formation des graines ;
- puis leur maturation.
Le passage d’un organe en croissance vers un organe reproducteur mature modifie donc profondément sa dynamique.
Pourquoi le capitule mature reste-t-il tourné vers l’est ?
C’est la deuxième grande question scientifique.
Le fait est très bien établi : les capitules matures de tournesol cultivé sont en moyenne orientés vers l’est.
Une étude portant sur 2 800 capitules dans 14 plantations a mesuré leur direction et trouvé une orientation moyenne presque exactement alignée sur l’est géographique.
Mais pourquoi cette direction précise ?
Plusieurs explications non exclusives ont été proposées.
Les données expérimentales soutiennent particulièrement l’importance du réchauffement matinal et de ses conséquences sur la floraison et les pollinisateurs.
Une autre hypothèse concerne l’énergie lumineuse totale reçue au cours de la journée.
Le réchauffement matinal attire-t-il davantage de pollinisateurs ?
C’est l’un des effets les mieux documentés.
Un capitule tourné vers l’est reçoit directement le soleil du matin.
Il se réchauffe donc plus rapidement qu’un capitule orienté vers l’ouest.
Dans l’étude de 2016, les chercheurs ont comparé des capitules orientés naturellement vers l’est avec des plants artificiellement tournés dans la direction opposée.
Les capitules exposés à l’est recevaient davantage de visites d’insectes pollinisateurs pendant les premières heures de la journée.
L’expérience comportait également une manipulation intéressante : lorsqu’un capitule orienté vers l’ouest était artificiellement réchauffé, son attractivité pour les pollinisateurs augmentait.
Cela soutient l’idée que la température du capitule, et pas seulement sa direction visuelle, intervient dans cette différence.
Une floraison matinale mieux synchronisée
Des travaux publiés en 2021 ont apporté davantage de détails.
Les chercheurs ont artificiellement orienté des capitules vers l’est ou l’ouest et suivi leur température, l’apparition du pollen, le développement des styles, les visites de pollinisateurs et la production de graines.
Les capitules orientés vers l’est :
- se réchauffaient plus rapidement le matin ;
- présentaient le pollen plus tôt ;
- développaient les styles plus tôt ;
- recevaient plus rapidement des pollinisateurs ;
- et, dans certaines conditions expérimentales, produisaient des graines plus lourdes et mieux remplies.
Ils obtenaient également davantage de succès reproducteur mâle dans l’expérience.
Ces résultats rendent l’hypothèse thermique particulièrement solide.
Mais ils ne signifient pas nécessairement que l’orientation vers l’est a évolué pour une seule raison.
L’orientation à l’est améliore-t-elle aussi la maturation des graines ?
Une autre hypothèse repose sur la quantité totale d’énergie lumineuse reçue par le capitule.
Une étude publiée en 2020 a utilisé des données astronomiques, météorologiques et physiologiques pour calculer la lumière absorbée par des capitules orientés dans différentes directions.
Dans les régions étudiées où les après-midi sont généralement plus nuageux que les matinées, les capitules orientés vers l’est recevaient au total davantage d’énergie lumineuse.
Les auteurs ont proposé que cela puisse favoriser le développement et la maturation des graines.
Il faut toutefois distinguer cette étude des expériences directes sur les pollinisateurs.
Le résultat repose principalement sur une modélisation de l’énergie absorbée à partir de conditions météorologiques observées.
Les auteurs eux-mêmes présentent donc cette explication comme complémentaire aux mécanismes déjà étudiés concernant la température florale et les insectes.
La formulation la plus prudente est donc :
le bénéfice thermique matinal sur la floraison et les pollinisateurs est expérimentalement bien soutenu ; l’avantage d’une interception lumineuse totale maximale constitue une hypothèse plausible supplémentaire, dépendante du climat.
Toutes les parties du tournesol cessent-elles de bouger en même temps ?
Pas exactement.
La fin de l’héliotropisme du capitule est le changement le plus visible, mais certaines jeunes feuilles proches du sommet peuvent poursuivre des mouvements plus modestes pendant quelque temps.
Les observations indiquent que la majorité des grandes feuilles cesse également progressivement le suivi solaire lorsque leur expansion s’arrête.
Le phénomène est donc étroitement lié au statut de croissance de chaque organe.
Une feuille encore en expansion possède davantage de possibilités de mouvement par croissance différentielle qu’un organe ayant terminé son développement.
Cela renforce une idée importante : l’héliotropisme du tournesol est avant tout une propriété de tissus en croissance, coordonnée par les signaux lumineux et l’horloge circadienne.
Guide pratique : cultiver le tournesol au jardin
Comprendre la biologie du tournesol aide aussi à mieux le cultiver.
Helianthus annuus est une annuelle de la famille des Astéracées. Il existe aujourd’hui des variétés très différentes : certaines dépassent largement la hauteur d’un adulte, d’autres restent compactes et adaptées aux massifs ou aux pots.
Choisir un emplacement très lumineux
Le plein soleil est le premier critère.
La Royal Horticultural Society recommande un emplacement bien ensoleillé et un sol modérément fertile, riche en humus, restant frais mais correctement drainé.
Un tournesol cultivé à l’ombre peut s’allonger excessivement, devenir moins robuste et produire une floraison plus faible.
Pour observer l’héliotropisme, une zone bien dégagée offre également le meilleur spectacle.
Préparer un sol profond et non tassé
Le tournesol possède un système racinaire pivotant.
Terres Inovia souligne qu’il peut explorer une profondeur importante mais qu’il reste très sensible aux défauts structuraux du sol, comme les zones fortement tassées ou les semelles de travail du sol.
Dans un jardin, cela signifie simplement :
- ameublir correctement les premiers centimètres ;
- éviter un sol constamment compacté ;
- ne pas installer la plante dans une cuvette restant gorgée d’eau.
Un enracinement profond améliore ensuite sa capacité à exploiter les réserves hydriques.
Quand semer ?
Le tournesol a besoin d’un sol suffisamment réchauffé.
En agriculture, Terres Inovia utilise 8 °C à 5 cm de profondeur comme seuil minimal pratique pour engager un semis dans de bonnes conditions.
Au jardin, on peut simplifier : semez en extérieur lorsque les fortes gelées ne sont plus à craindre et que la terre s’est réellement réchauffée.
La RHS conseille pour les variétés ornementales de semer dehors après le risque de gel ou de commencer les semis à l’abri au printemps avant une plantation en fin de printemps ou au début de l’été.
À quelle profondeur semer ?
Pour les cultures de plein champ, Terres Inovia recommande généralement :
- 2 à 3 cm dans un sol frais ;
- jusqu’à 4 à 5 cm lorsque la surface est sèche et qu’il faut rechercher davantage d’humidité.
Au jardin, environ 2 à 3 cm constitue donc un bon repère lorsque le sol reste frais.
Évitez de semer très profondément sans raison.
Une jeune plantule doit atteindre rapidement la lumière après la germination.
Quel espacement choisir ?
L’espacement dépend fortement de la variété.
Un tournesol géant ne doit pas être cultivé avec la même distance qu’un cultivar nain.
Pour une bordure ornementale, suivez les dimensions finales indiquées par le semencier.
Plus généralement, laissez suffisamment d’espace pour :
- permettre aux feuilles de recevoir de la lumière ;
- limiter la concurrence entre racines ;
- favoriser une bonne circulation de l’air ;
- éviter que les grands plants ne se poussent les uns contre les autres.
Les densités professionnelles de tournesol oléagineux, autour de 50 000 à 60 000 plantes par hectare selon les conditions, ne doivent pas être transposées mécaniquement à un jardin de variétés ornementales.
Comment arroser ?
Le tournesol possède une certaine capacité à faire face à la sécheresse grâce à son enracinement et à plusieurs réponses physiologiques.
INRAE décrit notamment différentes stratégies d’adaptation : fermeture des stomates, développement racinaire et ajustement osmotique selon les variétés et les conditions.
Cela ne signifie pas qu’un jeune tournesol n’a pas besoin d’eau.
Les périodes les plus sensibles sont :
- la germination ;
- l’installation des jeunes plants ;
- les périodes de forte sécheresse ;
- et la phase entourant la floraison.
Mieux vaut arroser moins souvent mais suffisamment pour humidifier le sol en profondeur plutôt que d’apporter quotidiennement une petite quantité d’eau superficielle.
Faut-il tuteurer ?
Certaines variétés hautes peuvent avoir besoin d’un support, surtout dans un jardin exposé au vent.
La RHS signale que les grands tournesols peuvent nécessiter un tuteurage.
Placez le tuteur assez tôt pour ne pas abîmer les racines plus tard.
Une plantation près d’un mur ou dans un endroit très abrité peut également diminuer les risques de verse, à condition que l’exposition reste suffisamment ensoleillée.
Tournesol en pot : est-ce possible ?
Oui, surtout avec les variétés compactes.
Choisissez un grand contenant comportant des trous de drainage et adaptez la taille du pot au développement attendu.
Un tournesol géant dans un petit pot souffrira rapidement du manque d’eau et de volume racinaire.
Les variétés naines ou ramifiées de taille modérée sont généralement plus pratiques pour une terrasse.
Que faire des capitules après la floraison ?
Vous pouvez les couper après floraison si votre objectif est principalement esthétique.
Mais les laisser mûrir présente un intérêt pour la faune.
La RHS recommande également de pouvoir conserver les capitules afin que les oiseaux profitent des graines.
Dans un jardin favorable à la biodiversité, un capitule sec peut donc continuer à jouer un rôle bien après la disparition des fleurs jaunes.
FAQ
Le tournesol suit-il réellement le soleil ?
Oui lorsqu’il est jeune. Son sommet se déplace d’est en ouest pendant la journée et revient vers l’est pendant la nuit. Ce comportement dépend de la croissance différentielle de la tige et de l’horloge circadienne.
Pourquoi le tournesol ne suit-il plus le soleil quand il fleurit ?
Parce que la croissance de la tige ralentit fortement à l’approche de l’anthèse. Le mécanisme de croissance différentielle qui permettait le mouvement quotidien devient alors beaucoup moins actif.
Dans quelle direction regarde un tournesol adulte ?
La majorité des capitules matures sont orientés approximativement vers l’est géographique. Une étude sur 2 800 capitules a mesuré une moyenne pratiquement alignée sur cette direction.
Pourquoi regarde-t-il vers l’est ?
Le réchauffement matinal plus rapide influence la température des fleurs, accélère certains événements de floraison et augmente les visites de pollinisateurs pendant les premières heures du jour. Une meilleure absorption globale de lumière dans certains climats constitue également une hypothèse complémentaire.
Les abeilles préfèrent-elles vraiment les tournesols orientés à l’est ?
Les expériences montrent davantage de visites d’insectes pollinisateurs sur les capitules orientés à l’est pendant les premières heures du matin. Ce bénéfice est lié au réchauffement plus rapide du capitule.
Un capitule tourné artificiellement vers l’ouest peut-il revenir vers l’est ?
Une fois arrivé à maturité, son mouvement est très limité car la croissance de la tige responsable du suivi solaire a cessé. Il ne fonctionne plus comme le sommet d’une jeune plante.
Les tournesols sauvages font-ils la même chose ?
Le suivi solaire existe chez Helianthus annuus et chez certains parents sauvages, mais son intensité et son orientation finale peuvent varier selon l’espèce et le stade de développement.
Quand semer du tournesol au jardin ?
Lorsque le risque de fortes gelées est passé et que le sol est suffisamment réchauffé. Pour la culture agricole, Terres Inovia utilise 8 °C à 5 cm de profondeur comme seuil de référence pour une levée rapide.
À quelle profondeur faut-il semer ?
Environ 2 à 3 cm dans une terre fraîche constitue un bon repère. En conditions plus sèches, les semis agricoles peuvent être placés jusqu’à 4 à 5 cm.
Le tournesol supporte-t-il la sécheresse ?
Il possède de bonnes capacités d’adaptation, mais cela ne signifie pas qu’il peut se passer d’eau à tous les stades. L’installation des jeunes plants et la période autour de la floraison restent particulièrement importantes.
Conclusion
L’héliotropisme du tournesol n’est pas une fleur qui « regarde » consciemment le soleil.
C’est un phénomène de croissance remarquablement organisé.
Chez la jeune plante, les côtés est et ouest de la tige ne s’allongent pas au même rythme au cours de la journée. Ces différences de croissance, coordonnées par les signaux lumineux et l’horloge circadienne, font progressivement déplacer le sommet d’est en ouest. Pendant la nuit, le système s’inverse et replace la plante face à l’est avant le matin suivant.
Lorsque le tournesol approche de la floraison, ce mécanisme perd son moteur principal.
L’allongement de la tige ralentit.
Le suivi solaire devient de moins en moins important.
Puis le capitule se fixe, généralement dans une direction très particulière : l’est.
Cette orientation n’est pas aléatoire. Les observations portant sur plusieurs milliers de plants confirment que les capitules adultes se regroupent statistiquement autour de l’est géographique.
La science commence également à comprendre pourquoi cette position peut être avantageuse.
Les expériences montrent que les capitules orientés vers l’est se réchauffent plus rapidement le matin. Ce microclimat accélère certains événements floraux et favorise les visites de pollinisateurs au moment où le pollen devient disponible. Dans certaines expériences, cette orientation améliore également certains indicateurs de reproduction et de remplissage des graines.
Une autre explication pourrait compléter ce mécanisme : sous certains climats où les matinées sont en moyenne moins nuageuses que les après-midi, regarder vers l’est maximise la quantité totale d’énergie solaire reçue par le capitule. Cette hypothèse repose sur des calculs d’interception lumineuse et ne doit pas être présentée comme l’unique explication.
Le résultat est un remarquable changement de stratégie au cours de la vie d’une seule plante.
Jeune, le tournesol bouge pour optimiser sa croissance.
Adulte, il cesse de suivre le soleil et conserve une orientation susceptible d’améliorer les conditions de sa reproduction.
Son célèbre mouvement n’est donc pas un comportement permanent.
C’est une étape du développement.