Les plantes, sensibles à leur environnement et capables de s'y adapter en mouvements

Publié par Isabelle le 17/05/2020 à 13:00
Source: INRAE
Les scientifiques ont établi récemment que les plantes sont capables de percevoir leur environnement, et de s'y situer, et qu'elles ont la capacité de réagir aux modifications de cet environnement. Les chercheurs INRAE s'intéressent notamment à l'effet du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont lieu...) sur les plantes. Comment le perçoivent-elles, et quelles capacités mobilisent-elles pour réagir ? Le vent, et notamment les épisodes de tempêtes qui risquent de se multiplier dans le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de...) du changement climatique, ont des répercussions sur les cultures (problème de verse) et les forêts (problème de casse, mais aussi de verse et de qualité des bois produits). Les nouvelles connaissances sur le fonctionnement des plantes ouvrent des pistes à la communauté agronomique et forestière, qui se mobilise pour mitiger les effets du changement climatique sur les cultures et les forêts.


Les plantes, sensibles à leur environnement et capables de s'y adapter en mouvements.
© INRAE - R. Bastien / S. Douady / B. Moulia

Se tenir debout face au vent et à la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en déployant son feuillage pour capter la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...) est un grand challenge pour une plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou règne) des Eucaryotes. Elles sont,...). En effet son feuillage est aussi une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps...) à porter et une voilure tendue au vent. De plus pour ne pas s'affaisser sous son propre poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de...), sa tige (La tige est chez les plantes à fleurs, l'axe, généralement aérien, qui prolonge la racine et porte les bourgeons et les feuilles. La tige se...) doit être suffisamment rigide. Mais alors elle devient un bras de levier qui amplifie la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les...) liée à la prise au vent ! Et tout cela varie continûment au cours de la croissance de la plante ! Heureusement, la sélection naturelle (En biologie, la sélection naturelle est l'un des mécanismes qui guident l'évolution des espèces. Ce mécanisme est particulièrement important du fait qu'il explique l'adaptation des espèces aux milieux. La...) depuis la conquête de la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la...) ferme par les plantes leur à conféré une double capacité:

- La capacité de sentir les vents un peu inhabituels afin de mesurer son degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) d'exposition au vent et le niveau de risque subi, afin le cas échéant de se renforcer: c'est une stratégie (La stratégie - du grec stratos qui signifie « armée » et ageîn qui signifie « conduire » - est :) de résistance adaptée à la situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu...).

- La capacité à sentir des inclinaisons qui dirent et à les corriger: c'est une stratégie de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) postural et de résilience en cas d'accident de verse.

Commençons par le contrôle postural et la résistance à la verse. À chaque instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas intervalle de temps. Il ne peut donc être considéré comme une durée.), les plantes effectuent des mouvements imperceptibles qui leur permettent de se maintenir debout. Nous ne sommes pas conscients de ces mouvements, trop lents pour nous, même si une plante qu'on incline peut parfois se redresser en quelques heures (L'heure est une unité de mesure  :).

C'est la combinaison (Une combinaison peut être :) de la perception de la gravité par les plantes et leur perception de leur propre forme (proprioception) qui permet aux plantes de rester droites contre vents et gravité. Si nous pouvions voir les mouvements des plantes, nous les verrions en permanence maintenir leur équilibre et leur posture (En posturologie, la posture est l'élaboration et le maintien actif de la configuration des différents segments du corps dans l'espace, elle exprime la manière dont...). C'est ce processus "sensori-moteur" qui permet aux agriculteurs d'avoir des champs de blés dressés, et aux forestiers de récolter des troncs droits. Ce contrôle postural est rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie) d'une scène créée dans un logiciel de modélisation 3D comportant à la fois des objets et des sources de lumière et...) possible par des mouvements actifs (appelés gravitropisme), sous l'effet moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à...) de la croissance différentielle ou de bois de réaction. La réussite de ce contrôle postural est très importante pour la plante, mais aussi pour ses usages agronomiques (récupération des verses des céréales) ou forestiers (défauts de forme des troncs et de qualité du bois).

Les chercheurs INRAE participent à la compréhension des mécanismes en jeu, et contribuent à les décrypter. Ils ont par exemple démontré que si les plantes oscillent fortement dans le vent, elles ne confondent pas ce balancement avec une perte de verticalité. Ils ont aussi découvert l'extrême précision leur permettant de percevoir ces inclinaisons, grâce à un système composé de cellules contenant des grains d'amidon (L'amidon (du latin amylum, non moulu) est un glucide complexe (polyoside) composé de chaînes de molécules de D-Glucose. Il s'agit d'une molécule de réserve énergétique pour les végétaux...) (statolithes). Ces résultats ouvrent des perspectives en agronomie, mais aussi dans le domaine du biomimétisme pour la mise au point (Graphie) de capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une aiguille…. On fait...) de position de haute précision.

La perception du vent et la modification de la croissance et de la forme de la plante est l'autre série de découvertes faite par l'équipe de Bruno Moulia. La plante sent quand elle ploie sous le vent et enclenche alors une réponse dite de thigmomorphogénèse par laquelle elle réduit sa croissance en hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.), augmente la croissance en diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur...) de ses tiges, modifie les propriétés mécaniques de ses tissus constitutifs et accentue son ancrage racinaire. Ces réponses mobilisent de la signalisation à longue distance au sein de la plante dont les scientifiques ont montré qu'elle utilise un canal original dans le vivant, basé sur des surpressions hydrauliques dans leur système vasculaire.

Évidemment cette capacité à répondre au vent est d'autant plus cruciale que la plante est grande ; elle est donc vitale pour les arbres. Les scientifiques ont combiné les dernières connaissances sur les réponses des plantes au vent avec celles sur les réponses à la lumière pour construire un modèle de développement d'arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en général au delà de sept mètres. Les arbres acquièrent une structure rigide composée d'un tronc qui peut...). Les arbres virtuels sont capables d'intercepter la lumière, de répartir les produits de la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et σύνθεσις sýnthesis, composition) est le processus bioénergétique qui permet aux plantes et à...) entre organes, d'initier des branches, mais aussi de produire des graines qui germent après être tombées. Surtout, le modèle inclut deux découvertes récentes: la localisation des nouvelles branches qui bourgeonnent dépend de la lumière reçue et la croissance en diamètre des troncs et des branches est pilotée par la perception des déformations au vent (thigmomorphogénèse). En simulant virtuellement 200 000 ans de sélection naturelle dans des forêts virtuelles, ils ont pu montrer que la forme arborée a pu émerger de la seule combinaison de la réponse à la lumière et au vent.

Enfin, peut-être encore plus surprenant, il a été montré en conditions naturelles que les plantes sont capables de distinguer les vents courants des coups de vent inhabituels qui seuls indiquent l'exposition au risque de tempête (Une tempête est un phénomène météorologique violent à large échelle dite synoptique, avec un diamètre compris en général entre 200 à 1 000 km, caractérisé par des vents rapides...) ; ce grâce à une mémorisation (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) et à un processus d'habituation, dont l'équipe étudie actuellement les mécanismes moléculaires.
Cet article vous a plus ? Vous souhaitez nous soutenir ? Partagez-le sur les réseaux sociaux avec vos amis et/ou commentez-le, ceci nous encouragera à publier davantage de sujets similaires !
Page générée en 0.341 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique