Timidité des arbres : comment communiquent les plantes ?

Dans certaines forêts, si vous levez les yeux au ciel pour observer les cimes des arbres, vous pourrez observer un labyrinthe de lumière se dessiner entre les frondaisons. Comme si les arbres laissaient volontairement une barrière polie d'une trentaine de centimètres pour éviter d'entrer en contact. Mais pourquoi ces arbres de la même espèce refusent-ils de se toucher ? Et surtout comment les arbres communiquent-ils pour arrêter leur croissance et éviter de se rencontrer ? 

La timidité des arbres, des cimes aux racines  

Discuté depuis les années 1920, ce phénomène a été surnommé "crown shyness", ou couronne de timidité en français, par des chercheurs australiens au cours des années 60. L'appellation fait la part belle à l’anthropomorphisme, alors qu'on peut difficilement estimer que les arbres sont pusillanimes. Au contraire, ce que l'on nomme également "fente de timidité" tiendrait plutôt du rapport de bon voisinage qu'entretiennent les végétaux. 

En France, on peut facilement observer ce phénomène chez les pins parasol du cap d’Antibes ou parmi les chênes verts du midi. Selon le botaniste et biologiste Francis Hallé, il existerait ainsi une centaine de types d'arbres, au rang desquels les pins ou les fagacées (hêtres, chênes, châtaigniers, etc.) qui se comportent de la sorte et évitent soigneusement d'entrelacer leurs branchages, comme on le constate facilement depuis les sous-bois, mais aussi vu de dessus : 

Ce comportement pose beaucoup question aux biologistes, qui ont d'abord cru que cet espace entre les houppiers pouvait être destiné à éviter l'abrasion des branches en raison du frottement. Si cette hypothèse semble être valide concernant les arbres de la mangrove de la forêt noire du Costa Rica, de nombreuses espèces arbres n'hésitent pas, de leur côté, à entrelacer leurs frondaisons. Les biologistes voient ainsi deux autres raisons à l'existence de la fente de timidité : cet espace libre laisserait non seulement filtrer la lumière, essentielle à la photosynthèse et à la survie des sous-bois, mais il permettrait également d'éviter de partager des contagions, qu'il s'agisse de maladies ou bien d'insectes non volants. Une même espèce d'arbres s'entendrait donc pour créer un environnement plus propice à la survie du groupe dans son ensemble.

Les cimes ne sont cependant pas les seules à faire montre de cette "timidité". D'après Francis Hallé, on trouve également des espèces d'arbres timides... des racines. Ce sont ces dernières qui évitent soigneusement de se rencontrer, sans que les chercheurs aient encore trouvé d'explication satisfaisante.

Reste que pour agir de la sorte, il est nécessaire que les arbres communiquent entre eux... et donc partagent des informations. Si la question de la couronne de timidité est un mystère encore non-élucidé, les scientifiques ont énormément progressé pour comprendre la façon dont les plantes communiquent. Ils pensent, dans ce cas précis, que les arbres échangeraient des phytohormones, des substances chimiques émises par les plantes, pour transmettre des informations.

Comment les plantes communiquent : la justice distributive des hêtres

Et puisque les plantes sont capables de communiquer, il n'est pas étonnant d'apprendre qu'elles sont également capables de solidarité, notamment pour se prémunir d'un danger.

Dans La Vie secrète des arbres, le forestier Peter Wohlleben raconte ainsi que les acacias, lorsqu'ils sont broutées par des girafes, commencent à émettre un gaz (de l'éthylène) en même temps qu'elles entreprennent d'augmenter la teneur en tanin - une substance toxique pour les animaux - de leurs feuilles. Les girafes se déplacent alors une centaine de mètres plus loin ou remontent le sens du vent, les autres acacias proches étant maintenant avertis du danger, pour recommencer à brouter tranquillement.

Non seulement les plantes communiquent entre elles, mais elles peuvent également communiquer avec des insectes. Si le principe de la pollinisation repose sur la symbiose entre insectes et végétaux, de nombreuses espèces communiquent chimiquement pour se débarrasser de prédateurs. Cela a longtemps été le cas du maïs, qui attirait de petits vers en émettant des molécules de caryophyllène. Ces derniers venaient alors manger les larves pondues par la Diabrotica virfera, un insecte, qui ont tendance à se nourrir des jeunes pousses des racines de maïs... Ironie du sort, à force de sélection génétique, le maïs a fini par perdre sa capacité à émettre cette molécule. Si bien qu'il a fallu, raconte Stefano Mancuso dans L'Intelligence des Plantes (Albin Michel), avoir recours à l'ingénierie génétique pour rendre à la plante son aptitude initiale, après avoir dépensé des milliards en insecticides pour endiguer le fléau de la Diabrotica virfera.

Les plantes sont donc à même de communiquer pour se prémunir d'un danger. Mais la nécessité de la survie les pousse plus loin encore : certaines plantes ne se contentent pas de s'alerter, elles échangent des ressources quand nécessaire, à la façon "de nos services d'aide sociale" précise Peter Wohlleben. Pour le forestier, "les hêtres sont de fervents défenseurs d'une justice distributive". Ainsi, dans une forêt naturelle, les hêtres se synchronisent afin que chacun ait les mêmes chances de se développer et échangent au besoin, par l'intermédiaire de leurs racines, les nutriments nécessaires à leur survie. En préservant leurs "proches", les hêtres s'assurent ainsi de sauvegarder le micro-climat de leur forêt, de mieux répartir les ressources, et croissent plus efficacement. Le forestier raconte d'ailleurs comment, après avoir appliqué une méthode de cerclage sur certains hêtres, une technique qui consiste à retirer leur écorce pour couper les flux de sève et les faire mourir, il avait constaté avec stupéfaction que certains spécimens survivaient... avant de constater bien plus tard que c'était grâce aux nutriments que leur partageaient leurs voisins. 

Le Wood Wide Web, le réseau souterrain des plantes

En réalité, les sous-sols des forêts sont donc un véritable réseau utilisé pour disséminer des informations et des ressources. Les composés chimiques qui permettent de communiquer par voie aérienne n'étant pas complètement fiables, les plantes ont tout intérêt à multiplier les façons de transmettre des messages. Dans les forêts, on appelle ce réseau souterrain le Wood Wide Web, et ce sont les champignons qui sont les maîtres d’œuvres de ce système de communication.

Dans une cuillerée à café de terre forestière, on peut en effet retrouver plusieurs kilomètres d'hyphes : ces filaments de champignons extrêmement longs ont un diamètre d'à peine quelques microns, et sont donc invisibles à l’œil nu. Mais un unique champignon peut ainsi s'étendre à travers plusieurs kilomètres de forêts... Or, incapables de photosynthèse, les champignons utilisent ce réseau d'hyphes pour survivre en entretenant des relations avec près de quatre-vingts pour cent des plantes des sous-bois. Ils échangent avec elles des nutriments et leur permettent à leur tour de mieux absorber l'eau et les minéraux du sol. 

Mieux, ce réseau permet à différentes plantes d'échanger non seulement des informations, mais également des ressources quand bien même elles ne sont pas de la même espèce. Dans L'Intelligence des plantes, les découvertes qui révolutionnent notre compréhension du monde végétal, la biologiste Fleur Daugey raconte l'expérience de la chercheuse américaine Suzanne Simard qui, après avoir diffusé du carbone légèrement radioactif sur un bouleau à papier, a pu constater que le gaz absorbé et transformé en sucre pouvait être tracé chez un pin voisin. Et ces échanges fonctionnent dans les deux sens, les arbres respectifs s'aidant mutuellement lorsque nécessaire.

Les forêts peuvent ainsi fonctionner en tant que communauté, et sont capables de solidarité. Le botaniste et biologiste Francis Hallé regrettait que l'appellation "timidité des cimes", ou "fente de timidité", soit restée pour définir l'écart entre les frondaisons de certains arbres, une expression qu'il jugeait beaucoup trop anthropomorphique. Mais à bien y regarder, il n'est probablement pas tant question de "timidité" que de "d'entraide". Peut-être devrait-on, plus simplement, même si ces termes n'échappent pas à l'anthropomorphisme, parler de "solidarité des cimes" ou de "fente de solidarité".

Repenser les plantes 

Ce n'est pas un hasard si, depuis quelques années, les livres consacrés aux extraordinaires capacités des plantes peuvent se targuer de quelques succès d'édition, comme L'Intelligence des plantes de Stefano Mancuso et Alessandra Viola (Albin Michel) ou encore La Vie secrète des arbres de Peter Wohlleben (Les Arènes). A l'aune de la sixième extinction des espèces provoquée par l'anthropocène, l'être humain semble découvrir avec stupéfaction, et sur le tard, qu'il n'est pas le seul être sensible. 

Le biologiste italien Stefano Mancuso, fondateur de la neurobiologie végétale, rappelle ainsi dans son ouvrage que si les plantes sont dépourvues de cerveau, elles n'en possèdent pas moins des sens :

Essayez d'imaginer que vous êtes "réduit" à l'immobilité, ou plutôt que vous en avez fait la stratégie la mieux adaptée aux lois de l'évolution, puisque c'est bien le cas des plantes. Ne croyez-vous pas que, dans une telle situation, il deviendrait encore plus important pour vous de voir, de renifler, d'écouter et, de manière plus générale, de vous livrer à une exploration sensorielle de votre environnement que vous ne pouvez pas effectuer en vous déplaçant ? Les sens sont indispensables à la vie, à la reproduction, à la croissance, à la défense contre les prédateurs, et voilà pourquoi le monde végétal n'a jamais envisagé une seule seconde de s'en passer. Non contentes de disposer de nos cinq sens, les plantes en possèdent une quinzaine d'autres.

Est-ce à dire que les végétariens vont devoir se prémunir de l'argument du " cri de la carotte", brandi à l'envie par les partisans de la viande ? Qu'ils se rassurent, on ignore encore si les plantes ressentent la douleur, même si on sait qu'en situation de stress, ces dernières produisent de l'éthylène, un analgésique, ce qui laisse supposer qu'elles peuvent réagir à des expériences négatives ou douloureuses. 

De la vue à l'ouïe : des sens semblables aux nôtres ?

En revanche, on sait maintenant avec certitude que les plantes, bien que dépourvues d'organes semblables aux nôtres, sont tout à fait capables de sentir. Si elles ne se sont pas dotées d'yeux, elles peuvent en revanche percevoir des stimuli visuels, et notamment la lumière, dont elles détectent la quantité et la qualité. C'est même la principale information qu'une plante recherche : la lumière constituant la principale source de sa consommation énergétique, une plante évalue les risques autant que les bénéfices à se déplacer vers elle.

Puisque les organismes végétaux ne sont pas mobiles et ne peuvent fuir face à un danger, pour des raisons simples d'évolution, ils évitent de concentrer leurs fonctions à un seul et même endroit : il serait dommage de perdre un sens complet en même temps qu'un branchage. Aussi les plantes disposent-elles, pour percevoir la lumière, de nombreux photorécepteurs disposés sur les feuilles mais aussi sur les parties les plus jeunes de leurs tiges ou sur le bois dit "vert". Les racines en sont également pourvues, mais à l'inverse, elles cherchent le plus possible à s'éloigner de la lumière.

En réalité, les plantes disposent de nombreux outils destinés à capter des informations. Ainsi les racines fuient la lumière à l’aide de photorécepteurs, mais elles utilisent un autre type de récepteurs pour "toucher". Ce sont les canaux mécano sensibles qui leur permettent d’utiliser ce sens :

Des expérimentations en laboratoire ont montré que la racine "tâte" l'obstacle, qu'elle continue à pousser et qu'elle le contourne afin de le franchir. Stefano Mancuso, L'Intelligence des plantes 

Comme pour les photorécepteurs on retrouve ces canaux un peu partout sur la plante. Preuve en est du mimosa pudique : cette plante dite "sensitive" a pour particularité de replier ses feuilles dès qu'on la touche, par réflexe défensif. Et ses particularités ont été remarquées il y a déjà un moment : dès le XVIIIe siècle, le naturaliste français Jean-Baptiste Lamarck confie ainsi à son collaborateur, Augustin Pyrame de Candome, la tâche de transporter, en carrosse, des plants de la Mimosa Pudica. Or si les feuilles de la plante, à force de secousses, se replient sur elle-même, elles finissent à nouveau par s'ouvrir une fois que la plante a identifié qu'il n'y avait pas de menace... Non seulement la plante sent, mais elle est capable d'apprendre.

Ce sont d'ailleurs ces mêmes récepteurs qui permettent à une plante, lorsqu'un insecte se pose sur elle et entreprend de la dévorer, de créer des stratégies de défense. Pour se défendre des parasites, les biologistes ont aussi constaté que les plantes s’appuient sur un sens plus inattendu encore : l’ouïe. En 2014, deux chercheurs américains ont mené une expérience qui a confirmé que les plantes pouvaient entendre. Les biologistes de l'université du Missouri ont enregistré le son de chenilles en train de se repaître d' Arabidoptis Thaliana puis ont diffusé ce son létal à d'autres arabettes, vierges de toute attaque. En les comparant à des plantes qui n'avaient pas entendu cet enregistrement, ils ont ainsi pu constater que les feuilles exposées au son létal contenaient plus de substances chimiques destinées à se défendre des intrus... 

Et la musique alors ? Car les plantes poussent mieux lorsqu'on leur adresse la parole ou qu'on leur pousse la chansonnette prétend-on souvent, raconte Stefano Mancuso dans L'Intelligence des plantes : 

En collaboration avec le Laboratoire international de neurobiologie végétale et la société Bose, un viticulteur a essayé pendant cinq ans de faire écouter de la musique à certaines de ses vignes. Les effets constatés ont de quoi surprendre : non seulement les vignes soumises à cette cure musicale ont mieux poussé que les autres, mais elles ont de surcroît mûri plus vite et produit un raisin plus riche en goût, en couleur et en polyphénols.

Si les plantes ne disposent pas d’oreilles, elles se fondent, comme les humains, sur les vibrations. Après tout, pour simplifier, les sons sont en réalité des vibrations que notre tympan se charge d’interpréter. Ce sont également ces vibrations que les plantes interprètent pour "entendre", et ce à l'aide des mêmes récepteurs que ceux dédiés au toucher, les canaux mécano-sensibles. Ils sont particulièrement utilisés avec les racines, les vibrations se propageant beaucoup plus facilement directement dans la terre. 

Le goût et l'odorat : clé de voûte de la communication des plantes

Certes, les plantes voient, entendent, et touchent... Mais comment se transmettent-elles des informations entre elles ? Comme chez l'humain, le goût et l'odorat sont un peu indissociables chez la plante, et sont ces derniers sens qui leur permettent d'échanger.

Pour ce qui est du goût, les plantes se fient surtout à leurs racines, capables de détecter et d'absorber les sels minéraux contenus dans le sol. Mais les feuilles aussi sont capables de goûter et de sentir : par exemple lorsqu'une plante est attaquée elle peut diffuser dans l'air un gaz qui va être "goûté" ou "senti" par les plantes voisines. Elles vont alors, à leur tour, pouvoir mettre en place un système de défense.

Ce sens est donc indissociable de l'odorat : "Des racines aux feuilles, toute plante se compose de milliards de cellules à la surface desquelles on trouve souvent des récepteurs de substances volatiles, en mesure de déclencher une série de signaux qui communiquent l'information au reste de l'organisme", écrit ainsi Stefano Mancuso.

Toutes les odeurs exhalées par les végétaux, par exemple le romarin, le basilic, le citron ou la réglisse équivalent à des messages précis : ce sont les "mots" des plantes, leur vocabulaire. Chez elles, des millions de composés chimiques différents fonctionnent comme les signes d'une véritable langue, dont nous savons hélas trop peu. Notre seule certitude, c'est que chacun de ces composés véhicule des messages explicites : des avis de danger imminent, l'expression d'une attraction ou d'une répulsion.

Et les autres sens ?

Dans son ouvrage L'Intelligence des plantes, les découvertes qui révolutionnent notre compréhension du monde végétal (Ulmer), l'éthologue et journaliste Fleur Daugey remarque que Stefano Mancuso ne s'est guère attardé à développer les autres sens des végétaux... Tout juste cite-t-il leur capacité à détecter l'eau et à identifier le taux d'humidité, donc l'hydrotropisme et l'hygrotropisme, ou à détecter les champs magnétiques, c'est-à-dire le magnétotropisme. 

Fleur Daugey s'attelle donc à compléter la tâche et liste notamment le phototropisme (la capacité à croître ou non vers la lumière), le gravitropisme (le mouvement en fonction de la gravité), le chimiotropisme (s'approcher ou s'éloigner d'un élément chimique), l'héliotropisme (les mouvements journaliers ou saisonniers) ou encore l'électrotropisme (détecter les champs électriques, ce qui permet par exemple d'anticiper l'arrivée de la pluie en cas d'orage)... L'être humain, à lire les biologistes serait donc moins sensible qu'une plante verte ? Pas si sûr. Selon de récentes études, l'homme aurait non pas cinq sens mais neuf, voire même, à en croire certains chercheurs, plus d'une cinquantaine. Pour la capacité de solidarité avec d'autres espèces, en revanche, il reste beaucoup à prouver...