Tiens-toi droit ! Les secrets des plantes

Photo Forolia © Željko Radojko

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Les plantes sont très souvent agitées par le vent, sans pour autant perdre le sens de la verticale. Comment font-elles pour ne pas – comme nous – avoir « la tête qui tourne » ? Des chercheurs du CNRS et de l’INRA ont trouvé la réponse…

Contrairement à ce qui se passe chez l’Homme, les plantes réussissent à percevoir leur inclinaison par rapport à la gravité sans se laisser perturber par l’intensité des forces liées aux poids et accélérations. Dans une étude qui vient de paraître dans Scientific Reports, des chercheurs de l’Inra, du CNRS et de l’Université Blaise Pascal démontrent que si les plantes oscillent fortement dans le vent, elles ne confondent pas ce balancement avec une perte de verticalité. Ces travaux laissent entrevoir des applications prometteuses tant dans les domaines de l’agronomie que du biomimétisme avec la conception par exemple de capteurs de position miniaturisés.

Nous partageons avec la plupart des plantes la station debout, verticale. On sait depuis longtemps que nous contrôlons la verticalité de notre posture grâce à une perception de la gravité au sein de notre oreille interne, en particulier au niveau du système otolithique, un ensemble de petits « cailloux » pris dans un gel et reposant sur des cils mécanosensibles.

Les plantes elles aussi possèdent un système de perception de leur orientation par rapport à la verticale, mais il est miniaturisé. Il s’agit d’un tas de petits grains d’amidons appelés statolithes qui sédimentent au sein de cellules spécialisées appelée statocytes et distribuées tout au long des tiges des plantes (voir illustration). Toutefois, une différence a attiré l’attention des scientifiques : si nous sommes secoués ou lorsque nous sommes soumis dans un manège à une accélération centrifuge, nous perdons le sens de la verticalité. En effet, nous savons depuis Einstein qu’un observateur local (un organisme, une cellule) ne peut distinguer les forces gravitationnelles des forces inertielles liées à des accélérations, comme par exemple celles induites par des secousses ou encore par la force centrifuge. Et notre oreille interne est très sensible à l’intensité de ces forces.

Mais qu’en est-il des végétaux ? Pour le comprendre, des mécanobiologistes de l’Inra et de l’Université Blaise Pascal et des physiciens du CNRS ont réalisé un « manège à plantes » en disposant une chambre de culture de plantes sur une centrifugeuse à deux axes de rotations, similaire à celles utilisées pour entraîner les astronautes, et suivi de manière précise les mouvements de redressement des plantes. En analysant plusieurs centaines de plantes appartenant à 4 espèces représentatives des grands types de plantes à fleurs cultivées (le blé, la lentille, le tournesol et l’arabette des dames), ils ont montré qu’à la différence de notre oreille interne, les plantes sont capable de percevoir leur inclinaison par rapport à la gravité sans être affectées par l’intensité des forces gravitationnelles ou inertielles quelles subissent. Les plantes peuvent ainsi osciller fortement dans le vent sans confondre ce balancement avec une perte durable de verticalité : elles peuvent connaître la verticalité même lorsqu’elles sont chahutées !

La publication (en anglais)