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«ALLO, VOUS ME RECEVEZ ?» Y aurait-il une communication sonore chez les plantes ?

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Chili plant
Piment – une plante loquace ? Photo: BigStockPhoto.

Longtemps, un grand nombre de capacités n’ont été attribuées, chez les organismes pluricellulaires, qu’aux animaux : se déplacer, bouger un organe très rapidement, communiquer ou encore agir en réseau. De fait, ces capacités sont facilement détectables chez les animaux par des observateurs humains car en général, la nature des signaux ou bien l’échelle temporelle à laquelle ils se produisent sont perceptibles directement par nos sens. De plus, on attribuait ces facultés aux seuls organismes doués de ce que l’être humain appelle intelligence, aussi primitive soit-elle, traduite au niveau physiologique par la présence d’un système nerveux plus ou moins élaboré. En effet, il nous paraissait évident que ces facultés étaient d’une telle complexité dans leur mise en œuvre, que nous ne puissions imaginer des organismes «dénués d’intelligence» capables d’accomplir de telles prouesses. Et pourtant… Stefano Mancuso, chercheur botaniste responsable du Laboratoire International de Neurobiologie Végétale à Florence (Italie), nous invite dans une vidéo à changer de regard sur les plantes, ces créatures qui, à défaut d’un cerveau, ne sont peut-être pas tout à fait dénuées d’intelligence : Stefano Mancuso, Les racines de l’intelligence végétale (sur TED).

La communication dans le règne végétal est un sujet récent et a longtemps été marginalisée pour les raisons que nous venons d’évoquer. Pourtant, ce regard est en pleine mutation et les études révèlent depuis quelques années une richesse insoupçonnée. Il apparaît que la communication chez les plantes est très variée et peut emprunter une diversité de stratégies acquises au cours de l’évolution. Elle peut se faire par des systèmes de mécano-récepteurs pour détecter des stimuli liés à un mouvement, ou encore par la voie lumineuse permise par des récepteurs perfectionnés capables de détecter les longueurs d’onde renvoyées par d’éventuelles voisines… Bien vu l’aveugle! Il a aussi été relevé de nombreux exemples de communication par voie chimique grâce à des composés organiques volatils. Par exemple, une espèce sauvage de tabac (Nicotiana attenuata, désert de l’Utah), une fois attaqué par un insecte herbivore (chenille, punaise ou coléoptère), synthétise un cocktail de molécules volatiles (dont fait partie l’acide jasmonique) qui attirent les prédateurs des insectes, réduisant ainsi les attaques ultérieures jusqu’à 90%(1) & (2). Un autre exemple est celui d’une espèce d’acacia (Acacia erioloba, Afrique du Sud), qui peut synthétiser de l’éthylène, molécule très volatile, en cas d’attaque par un herbivore (girafe, antilope) afin de prévenir les arbres voisins d’un possible broutage, ces derniers synthétiseront alors dans leurs feuilles des tanins, rendant les feuilles amères et indigestes afin de repousser les herbivores suivants(3).

Fennel
Le fenouil est connu pour ses substances chimiques particulièrement puissantes, limitant l’implantation de plantes concurrentes dans son voisinage. Photo: BigStockPhoto.
Stefano Mancuso et son équipe ont publié en 2012 une étude dans PLoS ONE dans laquelle ils ont essayé de mettre en évidence d’autres moyens de communication entre plantes, avec, comme système d’étude le fenouil (Foeniculum vulgare) en interaction avec le piment (Capsicum anuum)(4). Partant du principe que les moyens de communication par voies chimiques, lumineuses ou mécaniques étaient déjà bien connus, ils ont cherché à explorer si d’autres mécanismes pouvaient intervenir. Pour cela, ils ont décidé de bloquer expérimentalement ces moyens de communication déjà connus avant d’observer si une interaction pouvait être maintenue entre plantes de deux espèces. Deux hypothèses ont été testées: premièrement, est-ce que le voisinage d’une plante peut influencer le taux de germination des graines lorsque les communications chimique et/ou lumineuse sont impossibles ? Et dans un second temps, les taux de germination ou de croissance des graines dépend-elle de l’identité de la plante voisine ?

Pour tester ces différentes hypothèses, les chercheurs ont mis en place plusieurs dispositifs d’isolations différentielles entre un pot de fenouil placé au centre et plusieurs plants de piment ou de fenouil placés autour (graines dans des boîtes de Pétri ou jeunes pousses en pot). Le fenouil a ici été choisi car il est connu pour sécréter des composés volatils pouvant inhiber la croissance des plantes voisines afin de se préserver les ressources du sol. Dans un cylindre central transparent est placé un plant de fenouil. Ce cylindre laisse passer la lumière mais bloque les signaux chimiques. Autour de ce cylindre, dans des boîtes de Pétri posées en cercle, ont été disposées des graines soit de piment, soit de fenouil en fonction des expériences. Le dispositif a alors été placé dans deux boîtes pouvant s’imbriquer l’une dans l’autre, et l’air contenu entre ces deux boîtes a été aspiré pour faire le vide, l’isolant ainsi de l’extérieur. Différents traitements ont alors été testés sur le dispositif : tout d’abord, le cylindre autour du fenouil n’est pas présent, pour permettre la communication par voie chimique ou lumineuse ; ensuite le cylindre est posé pour bloquer les composés volatils tout en laissant la possibilité d’une communication par voie lumineuse ; le cylindre a ensuite été rendu opaque pour rendre «invisible» le fenouil aux autres plantes. Des contrôles ont été effectués, sans plant de fenouil dans les deux cas mais avec un cylindre transparent dans la boîte, puis un cylindre opaque.

Schematic representation of the custom-designed experimental unit to study communication pathways between fennel and chilli
Représentation schématique de l’unité expérimentale utilisée dans l’étude des voies de communication entre le fenouil et le piment. Tirée de Gagliano et al. (2012) PLoS ONE 7(5): e37382.

Et les résultats s’avérèrent plutôt intrigants ! Les scientifiques ont montré que les graines de piment autour du cylindre opaque contenant le fenouil germaient mieux et plus vite que lorsque le cylindre opaque était vide. De plus, la germination des graines de piment était plus rapide lorsque le fenouil était placé dans le cylindre opaque plutôt que dans la situation où le cylindre n’était pas placé au-dessus du plant de fenouil et où tous les types de signaux pouvaient potentiellement être utilisés pour communiquer. Ainsi lorsque le fenouil était présent, les graines présentaient une germination accélérée, comportement typique d’un phénomène de compétition. Un modèle avec deux signaux antagonistes a alors pu être proposé : un signal lumineux ou chimique à effet négatif sur la germination lorsque le fenouil n’était pas séparé par un cylindre des plants de piment et un autre signal, de nature inconnue, présentant un effet positif sur la vitesse de germination des graines de piment.

Quelle est alors la nature de ce signal inconnu ? Deux possibilités ont été avancées par les chercheurs. La première consisterait en des interférences entre des champs magnétiques très faibles induits par les plantes. Plusieurs études(5) ont ainsi montré que les végétaux pouvaient être sensibles au champ magnétique terrestre; on peut donc se poser la question de leur sensibilité aux champs créés localement autour d’elles. La seconde possibilité serait une communication sonore. Les mécanismes pour émettre et recevoir ce type de vibrations restent à découvrir mais cette étude permet de mettre en lumière un mécanisme inconnu de communication qui aurait permis aux graines de piment de «sentir» la présence du fenouil concurrent et d’augmenter ainsi leur taux de germination et leur croissance en conséquence.

On vous avait bien dit de susurrer des mots doux et de pousser la sérénade à vos plantes vertes pour les faire pousser !

Références

  1. Cortereso A-M. & Thibout E. 2004. ‘Des insectes gardiens de plantes‘. La Recherche n°380 : 54.
  2. Beck C. 2001. ‘Chemical signal mobilises reserve units‘. Max Planck Research 4: 62-63.
  3. Attenborough D. 1995. The Private Life of Plants: A Natural History of Plant Behaviour. London, BBC Books. 320 pp.
  4. Gagliano M., Renton M., Duvdevani N., Timmins M. and Mancuso S. 2012. ‘Out of sight but not out of mind: alternative means of communication in plants’. PLoS ONE 7(5): e37382. doi:10.1371/journal.pone.0037382
  5. Ahmad M., Galland P., Ritz T., Wiltschko R. and Wiltschko W. 2007. ‘Magnetic intensity affects cryptochrome–dependent responses in Arabidopsis thaliana‘. Planta 225: 614-624. PMID:16955271