1. Le contexte historique

Au XIXᵉ siècle, le commerce maritime entre l’Europe et l’Amérique du Nord se développe massivement. Les navires lestent souvent leurs cales avec de la terre prélevée sur les rivages américains pour stabiliser leur charge, puis vident ce lest à leur arrivée dans les ports européens. Avec cette terre, voyagent involontairement des graines de plantes américaines.

C’est ainsi qu’autour de 1816, la spartine américaine Spartina alterniflora (2n = 62 chromosomes) est introduite accidentellement sur les côtes anglaises, à Southampton. Cette espèce, originaire des marais salés d’Amérique du Nord, se retrouve désormais en contact avec l’espèce native européenne, la spartine maritime Spartina maritima (2n = 60 chromosomes).

2. La rencontre de deux espèces

Vers 1870, dans les vasières de l’estuaire de Southampton, des botanistes anglais identifient une nouvelle plante au comportement étrange. Elle ressemble aux deux spartines existantes mais ne correspond exactement à aucune. Ils la nomment Spartina × townsendii. Les premières analyses montrent qu’il s’agit d’un hybride F1 entre S. alterniflora (parent paternel américain) et S. maritima (parent maternel européen).

Cet hybride a un caryotype intermédiaire (2n = 61 chromosomes) et présente une caractéristique cruciale : il est stérile. Ses cellules portent un mélange de chromosomes provenant des deux espèces parentales, qui ne s’apparient pas correctement lors de la méiose. Pas d’appariement = pas de gamètes viables = pas de descendance par voie sexuée.

Mais S. × townsendii persiste néanmoins en se reproduisant par voie végétative (extension de rhizomes), ce qui lui permet de coloniser progressivement les vasières.

3. L’événement décisif : le doublement chromosomique

Vers 1890, une autre plante apparaît sur les mêmes côtes anglaises. Plus vigoureuse, à floraison normale et fertile, elle se reproduit par graines. Les analyses cytogénétiques révèlent qu’elle possède 2n = 122 chromosomes, soit exactement la somme des génomes des deux espèces parentales. Elle a donc subi un événement de doublement chromosomique (méiose ou mitose anormale dans l’hybride S. × townsendii) qui a restauré la possibilité d’un appariement correct des chromosomes en méiose.

Cette nouvelle espèce est baptisée Spartina anglica. Elle représente l’exemple le plus connu d’allopolyploïdisation observée presque en temps réel dans l’histoire récente.

4. L’argument expérimental : la comparaison des fragments d’ADN

Au-delà du décompte chromosomique, la démonstration moléculaire a été apportée par l’analyse des séquences d’ADN. Lorsqu’on compare les fragments d’ADN de Spartina anglica à ceux des deux espèces parentales, on retrouve :

• L’ensemble des fragments caractéristiques de S. alterniflora
• Plus l’ensemble des fragments caractéristiques de S. maritima

Autrement dit, le génome de S. anglica = génome de S. alterniflora + génome de S. maritima. Cette empreinte moléculaire est la signature directe de l’allopolyploïdisation : la nouvelle espèce conserve, dans son génome dupliqué, l’intégralité du matériel génétique des deux espèces parentales.

5. Pourquoi S. anglica est-elle fertile alors que S. × townsendii est stérile ?

Le mécanisme est élégant. Chez l’hybride F1 (S. × townsendii), chaque chromosome est seul de son type : il n’a pas d’homologue venant de la même espèce avec lequel s’apparier en méiose I. Les bivalents ne se forment pas correctement, la méiose échoue.

Chez l’allopolyploïde S. anglica, après doublement, chaque chromosome a son homologue (deux copies issues du même parent). La méiose peut alors se dérouler normalement : les chromosomes alterniflora s’apparient avec les chromosomes alterniflora, les chromosomes maritima avec les chromosomes maritima. La fertilité est restaurée.

6. Une espèce conquérante

Depuis sa formation au XIXᵉ siècle, Spartina anglica s’est répandue dans toute l’Europe et dans plusieurs régions du monde (Australie, Nouvelle-Zélande, Chine…). Elle est devenue par endroits une espèce envahissante, démontrant qu’un allopolyploïde peut posséder une vigueur écologique supérieure à celle de ses parents — un phénomène appelé vigueur hybride. Son cas illustre que l’allopolyploïdisation n’est pas seulement un mécanisme évolutif anecdotique : c’est un moteur puissant de spéciation et de colonisation.