Joubarbe (latin jovis, Jupiter et barba, barbe) signifie littéralement « barbe de Jupiter ». Cette dénomination est issue d'une ancienne croyance selon laquelle la plante éloignerait la foudre, attribut du dieu Jupiter. Les anciens plantaient des Barbes de Jupiter sur le toit des habitations et pensaient ainsi se protéger de la foudre. Les Joubarbes appartiennent au genre Sempervivum (latin semper, toujours et vivus, vivum, vivant). Ces plantes « toujours vivantes », rappellent que les plantes grasses, dont elles font partie, sont toujours vertes. L'espèce Sempervivum tectorum (latin, tectum, toit), désigne l'endroit où on la plantait. Étymologiquement, les Joubarbes des toits (Sempervivum tectorum) sont donc des plantes « toujours vivantes » que l'on plante sur les toits pour éloigner la foudre.

Joubarbe des toits
(Sempervivum tectorum)

       En nomenclature binominale, Sempervivum arachnoideum (du latin, arachnoideum, apparenté au latin araneus (« araignée »), et du grec armós (« assemblage »), et aussi árkus (« filet ») : toile d'Araignée.

       La Joubarbe toile d'Araignée doit son nom aux "fils" reliant entre elles les pointes de ses feuilles, formant des rosettes. Ces fils sont formés par étirement de poils glanduleux et permettent la rétention d'eau pour les besoins de la plante.
 

Joubarbe toile d'araignée
(Sempervivum arachnoideum)

       Comme dans les déserts les plus arides où les plantes doivent limiter leur déperdition d’eau, on trouve en montagne des plantes grasses (succulentes"Du latin suculentus « plein de suc », les plantes succulentes sont "pleines de suc" ce qui leur permet d'"attirer" l'eau et de la stocker.") comme la Joubarbe. Ses feuilles et ses tiges crassulescentes"Du latin crassus « épais », crassulescent qualifie les végétaux qui ont des organes épais, charnus." retiennent l’eau et limitent l’action du gel grâce à une très forte pression osmotique"Du grec ôsmos « poussée », la pression osmotique est la force déterminée par une différence de concentration entre deux solutions situées de part et d'autre d'une membrane semi perméable." (ou très faible potentiel osmotique) (2) due à une forte teneur en glucides"sucres" (surtout du saccharose) qui stabilise les colloïdes"Du grec kollôdês « collant » et eidos « aspect », un colloïde est un liquide "d'aspect collant".
Il s'agit du mélange d'un liquide et d'une suspension de particules solides de si petites tailles qu'elles se répartissent de façon homogène." du cytoplasme"Du grec kutos « cellule » et plásma « ce qui a la forme », le cytoplasme désigne l'ensemble du contenu de la cellule, hormis le noyau (et la membrane cellulaire, évidemment !)." et abaisse le point de congélation du contenu cellulaire. (3)

       Nous rappelons ici que l’eau est une substance ubiquitaire"Du latin ubique « partout, en tout lieu », ubiquitaire qualifie ce qu'on rencontre de partout. L'eau est une molécule ubiquitaire." du monde vivant et une partie intégrante et indissociable de la Vie. L’eau est le solvant du cytoplasme"Du grec kutos « cellule » et plásma « ce qui a la forme », le cytoplasme désigne l'ensemble du contenu de la cellule, hormis le noyau (et la membrane cellulaire, évidemment !)." et des organelles"Une organelle ou organite cellulaire désigne toutes les petites structures internes différenciées, délimitées par une membrane, présentes dans la cellule." (ou organites"Une organelle ou organite cellulaire désigne toutes les petites structures internes différenciées, délimitées par une membrane, présentes dans la cellule."); toutes les réactions biochimiques ont lieu dans l’eau.
Lorsque la quantité d’un soluté"Substance en solution, dissoute par le solvant.", comme un glucide"sucre", accroît dans une solution aqueuse (n°2), séparée d’une autre solution aqueuse (n°1) par une membrane semi-perméable - comme le cytoplasme"Du grec kutos « cellule » et plásma « ce qui a la forme », le cytoplasme désigne l'ensemble du contenu de la cellule, hormis le noyau (et la membrane cellulaire, évidemment !)." d’une cellule végétale (hypertonique"Quand 2 solutions présentent des concentrations différentes de solutés, "hypertonique" qualifie celle qui est la plus concentrée.") séparé du milieu extracellulaire (hypotonique"Quand 2 solutions présentent des concentrations différentes de solutés, "hypotonique" qualifie celle qui est la moins concentrée.") par sa membrane plasmique et sa paroi cellulaire - la pression osmotique"Du grec ôsmos « poussée », la pression osmotique est la force déterminée par une différence de concentration entre deux solutions situées de part et d'autre d'une membrane semi perméable." de la solution n°2 augmente jusqu’à plusieurs dizaines de bars (2), car la cellule végétale, avec ses parois rigides, ne peut pas augmenter de volume. Cette pression osmotique"Du grec ôsmos « poussée », la pression osmotique est la force déterminée par une différence de concentration entre deux solutions situées de part et d'autre d'une membrane semi perméable." correspond à l'empêchement du passage d’eau du milieu le moins concentré (extérieur, milieu extracellulaire hypotonique"Quand 2 solutions présentent des concentrations différentes de solutés, "hypotonique" qualifie celle qui est la moins concentrée.") vers le milieu le plus concentré (intérieur, cytoplasme hypertonique"Quand 2 solutions présentent des concentrations différentes de solutés, "hypertonique" qualifie celle qui est la plus concentrée." de la cellule végétale, DONT LE VOLUME RESTE CONSTANT). (Fig. 1).

Fig. 1 Phénomène d'osmose

Lorsque deux solutions sont séparées par une membrane semi-perméable, on appelle osmose le passage de solvant (eau) du milieu le moins concentré (hypotonique) vers le milieu le plus concentré (hypertonique). La pression qu'il faut exercer pour empêcher ce phénomène est nommée pression osmotique. Dans une cellule végétale, la paroi rigide fixe le volume de la cellule qui ne peut donc pas augmenter. Ce volume cellulaire constant est à l'origine d'une pression qui s'oppose à l'entrée de l'eau. Cette pression est la pression osmotique.

       L'osmose s’accompagne d’une diminution du point de congélation, d’une augmentation du point d’ébullition et d’une diminution de la tension de vapeur"La tension de vapeur ou pression de vapeur saturante est liée à la tendance des molécules à passer de l'état liquide (ou solide) à l'état gazeux : une substance possédant une tension de vapeur élevée (vis-à-vis de la pression atmosphérique) à température ambiante est dite volatile.". La forte pression osmotique qui règne dans les cellules de Joubarbe est un élément important de leur capacité de résistance à la chaleur et à la froidure, mais il n’est pas le seul.

       En effet, les plantes succulentes"Du latin suculentus « plein de suc », les plantes succulentes sont "pleines de suc" ce qui leur permet d'"attirer" l'eau et de la stocker.", comme la Joubarbe, ne régissent pas leurs échanges gazeux comme les autres plantes. Leurs stomates"Du grec stoma « bouche », les stomates sont les "petites bouches", les pores par lesquelles s’effectuent les échanges gazeux des plantes." (grec stoma, bouche), c’est à dire les petites bouches, les pores par lesquelles s’effectuent les échanges gazeux des plantes, s’ouvrent pendant la nuit et se ferment durant le jour, à l’inverse de ce que font les autres plantes. La fermeture diurne des stomates"Du grec stoma « bouche », les stomates sont les "petites bouches", les pores par lesquelles s’effectuent les échanges gazeux des plantes." empêche la sortie d’eau et protège ainsi la Joubarbe de la déshydratation, ce qui permet à cette plante de prospérer dans les rocailles arides des montagnes. Mais cette fermeture empêche aussi l’entrée de dioxyde de carbone (CO₂) nécessaire à la photosynthèse"La photosynthèse (du grec phōs « lumière » et sýnthesis « combinaison »), qui s'effectue chez les Végétaux, les Algues et certaines cellules Procaryotes, est la conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique. Cette dernière est emmagasinée dans des glucides et d'autres molécules organiques, avec accessoirement dégagement de dioxygène.". C’est donc la nuit que les stomates s’ouvrent et laissent pénétrer le CO₂. Mais il n’y a pas de photosynthèse la nuit ! La Joubarbe stocke donc le CO₂ sous forme d’acides organiques dans les vacuoles des cellules spécialisées pour la photosynthèse (cellules du mésophylle"Du grec mesos « au milieu » et phullon « feuille », le mésophylle est le tissus fondamental de la feuille, spécialisé dans la photosynthèse."), jusqu’au lever du soleil, moment où les stomates se referment et où les réactions photochimiques de la photosynthèse reprennent. Les acides organiques libèrent alors le CO₂ qui entre ainsi dans la formation des glucides"sucres" dans les chloroplastes"Du grec khloros « vert » et plastos « façonné », les chloroplastes sont des organites verts, présents chez les Végétaux et certains Protistes, qui absorbent la lumière du soleil et l'utilisent pour synthétiser des composés organiques à partir du dioxyde de carbone et de l'eau.". Ce mécanisme intéressant, très particulier, a été découvert dans les plantes de la famille des Crassulacées, famille à laquelle appartient la Joubarbe. Ce mode de fixation du carbone porte le nom de CAM (Crassulacean Acide Metabolism) et on nomme les plantes dans lesquelles ce mécanisme a lieu, plantes de type CAM (1).

       Concrètement, l’eau contenue dans la Joubarbe ne s’évapore que très difficilement (d’où sa résistance à la chaleur) et ne peut congeler qu’à des températures bien inférieures à 0°C (d’où sa résistance au froid).

       Les plantes résistent au gel si elles sont capables d’éviter la formation de cristaux de glace au sein des cellules qui les constituent (4). Or les colloïdes"Du grec kollôdês « collant » et eidos « aspect », un colloïde est un liquide "d'aspect collant".
Il s'agit du mélange d'un liquide et d'une suspension de particules solides de si petites tailles qu'elles se répartissent de façon homogène." présents dans le cytoplasme"Du grec kutos « cellule » et plásma « ce qui a la forme », le cytoplasme désigne l'ensemble du contenu de la cellule, hormis le noyau (et la membrane cellulaire, évidemment !)." des cellules de Joubarbe restent répartis de manière homogène (stabilisation) à basse température sous l’action de la très forte pression osmotique : la formation de cristaux de glace est donc très limitée, la Joubarbe ne gèle que difficilement.

       De part sa résistance à la chaleur et à la froidure, la Joubarbe est parfaitement adaptée à la vie en altitude.

       Pour en savoir plus, consultez la bibliographie et la webographie qui suivent.

  N°1 URRY Lisa, CAIN Michael, MINORSKY Peter, WASSERMAN Steven, REECE Jane (2020)
« Biologie de Campbell »
Éditeur : Erpi
Pages 144 et 862