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La sensibilité des plantes
LA SENSIBILITÉ DES PLANTES
Les progrès technologiques permettent de déceler des sons émis par les plantes lors d’épisodes critiques de leur vie, telle que l’embolie gazeuse. Les chercheurs sont à l’écoute. La sécheresse peut conduire à l’embolie gazeuse.
Les plantes sont sensibles à la sécheresse car la plupart n’ont pas de réserves d’eau : une plante perd par transpiration au niveau des feuilles quasiment toute l’eau qu’elle puise dans le sol. C’est du reste cette transpiration foliaire qui est le moteur du flux de sève ascendante, le xylème. Si la sécheresse se prolonge, la plante est exposée au phénomène d’embolie gazeuse, c’est-à-dire la pénétration d’air par cavitation dans les vaisseaux du xylème en dépression, interrompant la circulation de la sève. Un trop grand nombre de vaisseaux embolisés conduit au dépérissement de l’arbre.
Les végétaux nous "parlent"
« Lors de ces évènements critiques, les végétaux nous « parlent », explique Thierry Ameglio, en émettant des ultrasons que nous pouvons déceler avec des appareils acoustiques adaptés. Ce phénomène est connu depuis les années 70, mais les progrès technologiques récents nous permettent d’aller plus loin ».En effet les chercheurs ont enregistré les sons brefs émis dans les ultrasons par les arbres lors de la pénétration de bulles d'air dans les vaisseaux. Grâce à une méthode originale de préparation de fines tranches de bois qui reproduit les conditions de stress hydrique, les chercheurs ont montré que chaque entrée d'une bulle d'air se traduit par un "click".
Ces résultats sont susceptibles de conduire à des applications pour suivre la progression des phénomènes de cavitation et d'embolie gazeuse. Un sujet à fort enjeu dans le contexte de réchauffement du climat auquel sont soumises les forêts.
Source : inra
Les plantes ont un comportement plus complexe qu’on ne l’a pensé pendant longtemps : elles sont capables, d’une part, de percevoir leurs voisines, et d’autre part, de se percevoir elles-mêmes dans l’espace et d’adapter leurs mouvements en conséquence.
Les plantes se perçoivent entre elles
C’est à Charles Darwin que l’on doit la mise en évidence du tropisme des plantes vers la lumière. Il a démontré avec son fils Francis en 1880 que des graminées se courbaient en direction de la lumière lorsqu’elles étaient éclairées latéralement.Les plantes possèdent plusieurs types de pigments (chlorophylle, caroténoïdes), analogues à nos pigments oculaires mais répartis sur l’ensemble de leur surface, qui leur permettent de détecter les différentes parties du spectre lumineux (lumière naturelle, lumière bleue ou rouge).
« Elles possèdent aussi une capacité très originale que nous n’avons pas, explique Bruno Moulia. Elles peuvent distinguer le rouge sombre et le rouge clair. C’est très important car les plantes réfléchissent le rouge sombre et absorbent le rouge clair. Une plante qui reçoit beaucoup de rouge sombre détecte ainsi la présence d’une autre plante dans son voisinage. Elle s’adapte en s’écartant ou en accélérant sa croissance en hauteur pour conserver sa part de lumière ». Le chercheur a montré en 1999 qu’un plant de maïs peut détecter les autres végétaux à plus de trois mètres de distance.
Lorsque l’on incline une jeune pousse, elle se redresse peu à peu. On connait le mécanisme moléculaire de ce redressement : lorsque la tige s’incline, les récepteurs membranaires de l’auxine se redistribuent sur la face inférieure de la tige. L’auxine s’accumule donc sur la face inférieure, qui pousse plus vite, d’où le redressement de la tige.Cependant, des chercheurs de l’Inra et du CNRS ont montré que ce mécanisme ne suffit pas à expliquer le retour à la verticale des tiges. En effet, ils ont modélisé le redressement sur ordinateur en ne tenant compte que de ce mécanisme, et ont montré que la tige ne se stabilisait pas et oscillait autour de la verticale car chaque élément de tige essayait de se redresser indépendamment en entrainant les autres. Il faut donc supposer que le redressement se fait en réalité de manière coordonnée : chaque cellule perçoit sa déformation et réagit de façon à minimiser la courbure. Ainsi, la plante est dotée de proprioception (1), capacité à percevoir sa position en tout point de la tige.
En intégrant la proprioception dans leurs modèles, les scientifiques ont réussi à reproduire le redressement de onze espèces de plantes à fleurs, de la minuscule germination du blé aux troncs de peupliers.
Ainsi, les plantes réajustent leur posture en permanence, en réponse à plusieurs types de signaux, lumière, gravité et déformation. L’ensemble des signaux sont intégrés pour conduire à une coordination des mouvements. Une nouvelle preuve que les plantes sont capables d’intégrer des signaux complexes et ne se contentent pas d’une réponse réflexe à un stimulus unique, comme on le pensait encore récemment.
Source : inra
La sensibilité au vent : le toucher
Les chercheurs de l’Inra ont mis en évidence le rôle majeur du vent dans la régulation de la croissance des plantes, avec un impact important sur les rendements des cultures ou des forêts. Ils ont modélisé ce phénomène pour prédire la résistance des plantes à la verse ou à la cassure
Quand on observe un champ cultivé, les plantes ont une taille assez homogène. De même, les couverts forestiers sont caractérisés par une hauteur dominante. Comment expliquer ce phénomène, alors qu’à la germination des semis, les comportements sont très différents, avec des décalages parfois importants ? Bruno Moulia donne deux explications : « d’une part, la plante « voit » sa voisine en captant le rouge sombre qu’elle réfléchit, et ce, en tout point de la tige. Ainsi, si elle est plus haute que sa voisine, le haut de sa tige ne capte plus de rouge sombre, ce qui lui donne une perception de sa taille (voir partie 2). D’autre part, une plante plus grande est plus exposée au vent, et le vent a pour effet de ralentir la croissance en hauteur ». Cette double perception permet aux plantes d’un champ ou d’une forêt de pousser de façon relativement coordonnée.
Le vent régulateur de croissanceL’équipe de Bruno Moulia a observé dès 2005 que de la luzerne enserrée dans un grillage qui l’empêchait de bouger avec le vent était plus haute qu’en plein champ. « Si on continue à la protéger du vent en montant la hauteur de grillage en même temps que la plante pousse, elle peut grandir sans s’arrêter », précise le chercheur. En conditions naturelles, le vent peut freiner la croissance de la plante d’un facteur qui va de 0 à 50%, avec des conséquences importantes pour le rendement. Les plantes s’endurcissent au vent : elles adaptent leur hauteur en fonction de leur exposition au vent et sont d’autant plus petites qu’elles sont soumises à des vents forts.
Les ressorts de la sensibilité au vent
Les chercheurs ont établi que, à l’instar des animaux, les plantes perçoivent le vent par une déformation mécanique de leurs cellules. La « pression » du vent déforme la membrane, et agit sur des canaux mécanosensibles qui activent des courants ioniques. En quelques secondes, le stimulus se propage vers les zones de croissance par un processus analogue à l’influx nerveux. Il semble qu’il y ait aussi une composante hydraulique, une onde de pression transmise par le xylème. Enfin, les chercheurs ont montré par des approches de transcriptomique que la réponse au vent modifie l’expression d’environ 2000 à 3000 gènes, et ont identifié les facteurs régulateurs initiaux.
Un modèle pour prédire la sensibilité au vent
A partir des connaissances acquises sur les mécanismes de la réponse au vent, les chercheurs ont élaboré un modèle intégrant les différentes étapes : la déformation par le vent, la perception par la plante, la signalisation vers les zones de croissance et la réponse des zones de croissance. Ce modèle peut prédire les quantités de gènes exprimés et dans quelle partie de la plante et, au niveau de la plante entière, il peut prédire la croissance en hauteur et en diamètre. Une collaboration avec le Lerfob (1) à Nancy vise à appliquer ce modèle au hêtre pour contribuer à anticiper le risque de casse des arbres.Source : inra
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