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Dans les
statocytes, des grains d'amidon appelés statolithes (foncé)
sédimentent sous l'action de la gravité et leur position est
perçue par un capteur mécanobiologique. Crédit : INRA. |
Les plantes ne possèdent pas d'oreille interne,
je ne vous apprends rien… Pourtant, elles sont équipées d'un système
d'orientation verticale ultraminiaturisé, composé d'ensembles de
petits grains d'amidon appelés statolithes qui sédimentent au sein
de cellules spécialisées nommées statocytes, distribuées tout au
long des tiges du végétal.
Une différence a d'emblée toutefois attiré l'attention des
scientifiques. Lorsque nous sommes soumis à une force centrifuge ou
déséquilibrés par des changements désordonnés d'orientation, nous
perdons le sens de la verticalité (essayez donc de tourner sur
vous-mêmes pendant ne fût-ce qu'une dizaine de secondes, et vous
verrez…). En effet, Einstein déjà avait démontré qu’un observateur
local (un organisme, une cellule) ne peut distinguer les forces
gravitationnelles des forces inertielles liées à des accélérations,
et notre oreille interne est très sensible à l’intensité de ces
forces. Or, les plantes sont très souvent agitées par le vent, sans
pour autant perdre le sens de la verticale. Comment s'y
prennent-elles pour ne pas, comme nous, avoir "la tête qui tourne" ?
Pour le déterminer, les chercheurs ont réalisé un "manège à
plantes", disposant une chambre de culture, sorte de mini-serre, sur
une centrifugeuse à deux axes de rotation, et suivi à l'aide de
caméras les mouvements de redressement des plantes soumises à des
forces perturbatrices.
A l'analyse du comportement de quatre espèces représentatives des
grands types de plantes à fleurs cultivées (le blé, la lentille, le
tournesol et l’arabette des dames), ils ont démontré qu’à la
différence de notre oreille interne, les plantes sont capables de
percevoir leur inclinaison par rapport à la gravité sans être
affectées par l’intensité des forces gravitationnelles ou
inertielles quelles subissent. Elles peuvent ainsi osciller
fortement dans le vent, même de façon continue, sans confondre
l'inclinaison subie avec une perte durable de verticalité. Les
scientifiques ont désormais ajouté un microscope à l'expérience,
afin de suivre en temps réel les mouvements des statolithes dans les
cellules et décrypter les phénomènes cellulaires et moléculaires qui
procurent ce véritable don aux plantes.
Ces résultats inédits devraient déboucher sur deux types
d’applications. La première, agronomique, devrait permettre
d’améliorer la capacité des plantes à se redresser après qu’une
tempête les ait versées, un problème source de près de 10% de perte
de rendement sur les céréales au niveau mondial. La deuxième
application est biomimétique : en s’inspirant des cellules
statocytes des plantes, on doit pouvoir concevoir des capteurs de
position miniaturisés plus performants d'applications multiples.
Jean Etienne
Source principale :
Inclination
not force is sensed by plants during shoot gravitropism, par
Hugo Chauvet, Olivier Pouliquen, Yoël Forterre, Valerie Legue, Bruno
Moulia. Scientific Reports 6, Article number: 35431 (2016).
doi:10.1038/srep35431.
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