Une plante qui pousse dans un jardin fabrique deux familles de molécules. Les premières lui servent à vivre : sucres, acides aminés, lipides, acides nucléiques. On les appelle métabolites primaires, et on les retrouve à peu près identiques d'une espèce à l'autre. Les secondes ne participent ni à la croissance ni à la reproduction, et pourtant elles représentent l'essentiel de la diversité chimique du règne végétal. Ce sont les métabolites secondaires.

Une dépense qui a un sens

Produire ces composés coûte cher en énergie. Si les plantes le font depuis des centaines de millions d'années, c'est que l'investissement est rentable. Immobiles, elles ne peuvent ni fuir un herbivore ni partir chercher un partenaire : leur chimie remplit ces fonctions à leur place.

Certains composés rendent les feuilles amères et découragent les brouteurs. D'autres freinent la germination des plantes concurrentes autour du pied — c'est l'allélopathie. D'autres encore attirent les pollinisateurs par leur couleur ou leur parfum, ou signalent aux plantes voisines qu'une attaque est en cours. Une même molécule remplit souvent plusieurs de ces rôles selon le contexte.

Les grandes familles

Les chimistes classent ces composés en trois grands ensembles, définis par la voie de biosynthèse qui les produit.

  • Les terpènes et terpénoïdes forment la famille la plus vaste, avec plusieurs dizaines de milliers de structures décrites. Ils donnent son odeur au thym, sa couleur orange à la carotte, sa résine au pin.
  • Les composés phénoliques regroupent les flavonoïdes, les tanins et les lignines. Ils pigmentent les pétales, protègent contre le rayonnement ultraviolet et rigidifient les tissus.
  • Les alcaloïdes se caractérisent par la présence d'un atome d'azote. La caféine et la théobromine appartiennent à ce groupe, l'un des plus étudiés du règne végétal.

Un catalogue encore très incomplet

On estime que les plantes à fleurs produisent plusieurs centaines de milliers de métabolites secondaires distincts. Une fraction seulement a été isolée et décrite. Pour une espèce donnée, la composition varie selon l'organe analysé, la saison, l'altitude, la nature du sol et même l'heure de la récolte — ce qui complique singulièrement le travail de comparaison.

C'est précisément cette variabilité qui rend le domaine intéressant. Deux populations d'une même espèce séparées par une chaîne de montagnes peuvent présenter des profils chimiques nettement différents, et cette différence raconte quelque chose de leur histoire évolutive.

Pourquoi la recherche s'y intéresse

D'abord pour une raison fondamentale : ces molécules sont la trace matérielle des relations qu'une plante entretient avec son environnement. Les lire, c'est reconstituer une histoire écologique que la morphologie seule ne raconte pas.

Ensuite parce que les plantes ont exploré, par sélection naturelle, un espace chimique qu'aucun laboratoire ne pourrait parcourir seul. Ce répertoire de structures alimente aujourd'hui l'agronomie, qui cherche des solutions de protection des cultures inspirées des défenses naturelles, les secteurs de l'arôme et du parfum, la chimie des matériaux biosourcés et les teintures végétales.

Enfin, chaque nouvelle structure décrite enrichit une bibliothèque commune. Les bases publiques de composés naturels comptent aujourd'hui plusieurs centaines de milliers d'entrées, dont l'usage dépasse largement les équipes qui les ont produites.