Comment les plantes ressentent-elles si précisément la gravité ?

Publié le 15 Mai 2018

Comment les plantes ressentent-elles si précisément la gravité ?

Paru sur CNRS le 2/5/2018

Les plantes sont capables de sentir des inclinaisons mêmes très faibles. Pourtant, le mécanisme végétal pour mesurer la gravité est composé de grains microscopiques, un outil de détection de l'inclinaison très peu précis a priori. Des chercheurs du CNRS, de l'Inra et de l'Université Clermont Auvergne ont expliqué ce curieux paradoxe en observant que ces grains sont agités en permanence dans les cellules végétales, ce qui confère au système granulaire des propriétés proches de celles d'un liquide, comme dans un niveau à bulle. Ces résultats ont été publiés le 30 avril dans PNAS.

Si l'on penche une plante, celle-ci corrigera sa croissance pour pousser à nouveau à la verticale. Mais comment l'a-t-elle senti ? Grâce à des « inclinomètres » cellulaires : des cellules remplies de grains d'amidon microscopiques, les statolithes. La position du tas de grains dans les cellules indique le bas et guide ainsi l'élongation de la plante dans la direction qui lui permet de revenir à la verticalité, en modifiant la distribution d'une hormone de croissance végétale.

Le secret des plantes réside dans leur extrême sensibilité à la gravité, même pour les plus petites inclinaisons. Or, a priori, un empilement de grains constitue un piètre inclinomètre : frottements et enchevêtrements limitent normalement l'écoulement des grains, ce qui rend le système inopérant en dessous d'un angle critique… Sauf chez les plantes, où les statolithes surprennent par leur précision.

 
Comparaison entre une avalanche de statolithes après inclinaison de la cellule (haut) et un système biomimétique constitué de particules microscopiques (microbille de silice agitée par la température) immergées dans une cavité remplie d'eau. Dans les deux cas, la surface du tas retrouve l'horizontale à la fin de l'avalanche, contrairement à l'empilement de grains classique

Comparaison entre une avalanche de statolithes après inclinaison de la cellule (haut) et un système biomimétique constitué de particules microscopiques (microbille de silice agitée par la température) immergées dans une cavité remplie d'eau. Dans les deux cas, la surface du tas retrouve l'horizontale à la fin de l'avalanche, contrairement à l'empilement de grains classique


Des chercheurs de l'Institut universitaire des systèmes thermiques industriels (CNRS/Aix Marseille Université) et du laboratoire de Physique et physiologie intégratives de l'arbre en environnement fluctuant (Inra/Université Clermont Auvergne) se sont donc associés pour résoudre ce paradoxe. Ils ont tout d'abord observé directement le mouvement des statolithes en réponse à une inclinaison et ont découvert que ces grains ne se comportent pas comme un milieu granulaire classique : ils se déplacent et coulent dans la cellule quel que soit l'angle qu'on lui impose. Comme un liquide, la surface du tas de statolithes finit toujours par revenir vers l'horizontale. Mais comment les cellules font elles pour « fluidifier » le tas de grain ?
 
Pour élucider l'origine de ce comportement, les chercheurs ont poursuivi leur étude en mettant au point un système analogue aux statolithes des cellules végétales, constitué de microbilles dans des cellules artificielles de même dimension. La comparaison entre les deux systèmes a permis de conclure que la fluidité globale des statolithes découle de leur agitation individuelle : grâce à ses moteurs moléculaires, la cellule brasse activement les grains, ce qui leur permet de ne pas rester bloqués les uns sur les autres et confère au système, sur le temps long, des propriétés proches de celles d'un liquide. Ce comportement est essentiel pour la plante, car il lui permet de ne pas avoir de seuil de sensation et de percevoir même les petites inclinaisons, sans être perturbée non plus par les agitations rapides liées au vent.

Ces travaux permettent de comprendre l'origine de la grande sensibilité des plantes à la gravité en élucidant en partie la dynamique des statolithes. S'ils doivent encore être complétés, notamment pour comprendre comment la position des statolithes est détectée, ils ouvrent déjà la voie à des applications industrielles bioinspirées comme le développement d'inclinomètres miniatures robustes, offrant une alternative aux gyroscopes ou accéléromètres utilisés aujourd'hui.

Rédigé par ANAB

Publié dans #découverte nature

Commenter cet article
J
Ok merci beaucoup, mais ne vous prenez pas la tête si cela sort du programme !<br /> A bientot !
Répondre
R
Merci Jpl de ton appréciation de nos articles. <br /> <br /> Lors de la rédaction de nouveaux articles dont ceux sur la communication chez les plantes, nous ferons des recherches dans de nombreuses directions? L'un de nous trouvera sans doute pas la réponse mais un début de réponse à ta question.<br /> <br /> A la prochaine.
Répondre
R
Merci Jpl de ton intérêt pour cet article recommandé par Christian et merci Christian de ta réponse.<br /> <br /> La communication chez les plantes est un sujet très vaste qui méritera plusieurs articles en fin d'année<br /> C'est le grand sujet lancé par le forestier allemand Peter Wohlleben sur l'internet chez les plantes.<br /> Il existe aussi des communications qui se rapprochent des influx nerveux<br /> <br /> https://lejardindejoeliah.com/2013/10/15/les-plantes-communiquent-electriquement/<br /> <br /> Voici déjà un article qui vous fera revenir sur la supériorité des animaux sur les plantes.
Répondre
J
Merci beaucoup pour la réponse. La proprioception animale à laquelle je pensait est celle en rapport avec l’équilibre et entre autres les otolithes des oreilles internes qui détectent les mouvements mais en instantané, pour ne pas tomber par exemple.<br /> Je n’en suis pas à penser à un état de conscience, je me demandais sur quoi agissent ces détecteurs végétaux pour que la plante modifie sa position. Il doit bien y avoir quelque part une transmission de l’info et un effecteur pour que la tige de la plante change de positionnement.<br /> Pour nous autres, il existe une part réflexe qui nous permet de nous déplacer et une part consciente qui nous permet d’aller dans une direction choisie. La plante organise cela vraisemblablement pour une raison de survie à plus long terme, en minutes ou en heures ou en jours, je suppose pour trouver le meilleur positionnement par rapport à la lumière.<br /> L’étude des facteurs proprioceptifs remontent à bien plus longtemps en ce qui concerne les espèces animales et il y a encore beaucoup à trouver. 2010 , ce n’est pas si loin et explique le décalage entre mon interrogation et peut être le point où en sont les connaissances sur la physiologie des végétaux.<br /> En tous cas encore merci pour ces articles passionnants de vulgarisation et que je trouve de très haut niveau.
C
On est ici dans le domaine de la proprioception végétale dont l'étude date déjà des années 2010.<br /> L'animal n'est pas le seul à connaître la proprioception.<br /> Mais gardons nous bien ,jusqu'à plus ample information,travaux scientifiques de doter la plante d'une conscience de soi,,même si elle perçoit les agressions du monde extérieur à elle.
Répondre
J
C’est très intéressant , mais sait-on comment l’information de ce super »niveau » est transmise et à quoi ? Nous autres mammifères avons des capteurs de mouvements qui transmettent les infos au cerveau via les nerfs, lequel agit ensuite pour réguler. Y a t-il des médiateurs chimiques qui agissent ensuite pour modifier la position de la tige ?<br /> En tous cas merci pour ces infos très techniques et passionnantes !
Répondre