Les plantes n'ont pas de nerfs. Pourtant, elles sont capables de distinguer lorsque quelque chose les touche et lorsque ce contact s'arrête et d'émettre des messages moléculaires en conséquence, révèle une nouvelle étude publiée le 15 mai 2023 dans la revue Nature Plants.
Des "vagues" de calcium
Le mimosa pudique est une plante connue pour rétracter très rapidement ses feuilles lorsqu'un insecte commence à les dévorer. Les chercheurs savent donc déjà que les plantes peuvent réagir lorsqu'elles sont touchées. Mais la nouvelle étude révèle qu'elles émettent des signaux différents lorsque le contact débute et lorsqu'il s'arrête, dévoilant des réactions très complexes.
Lors de plusieurs expériences réalisées sur des plants d'Arabette des dames (Arabidopsis thaliana) et de tabac (Nicotiana tabacum), des cellules végétales de feuilles ont été touchées une à une avec une tige en verre de la taille d'un cheveu humain. Elles ont alors réagi en diffusant du calcium sous forme d'ondes, un signal dédié aux autres cellules. Et lorsque la tige était retirée, les ondes se faisaient plus rapides.
Vue microscopique de ce qui se passe lorsqu'une seule cellule d'Arabette des dames est touchée par une fine tige de verre. Lorsqu'elle est touchée (01:33), la cellule envoie une onde de signal de calcium lente aux autres cellules. Lorsque le contact prend fin, une onde plus rapide est créée (06:45). Crédit : Washington State University, copyright Nature Plants
"Il est assez surprenant de voir à quel point les cellules végétales sont finement sensibles, qu'elles peuvent distinguer quand quelque chose les touche", remarque dans un communiqué Michael Knoblauch, co-auteur de l'étude. Et d'ajouter : "Il est étonnant que les plantes puissent faire cela d'une manière très différente des animaux, sans cellules nerveuses et à un niveau très fin."
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Une cellule rigide qui signale un changement de pression
Plus précisément, les chercheurs ont remarqué plusieurs réponses moléculaires différentes selon la force exercée et la durée du contact. Dans les 30 secondes après le toucher sur une cellule, celle-ci diffusait de lentes ondes de calcium vers les cellules environnantes, durant entre trois et cinq minutes. Lorsque la tige était retirée, les ondes plus rapides de calcium se propageaient puis se dissipaient en seulement une minute.
Les plantes n'ont pas de cellules sensorielles. Alors comment peuvent-elles réagir si vite à un contact ? Si rien n'est sûr pour le moment, les scientifiques pensent que l'explication se trouve dans la structure même de ces cellules. Elles possèdent, à la différence de celles des animaux, une paroi cellulaire qui leur confère une certaine rigidité. Toucher légèrement la cellule ne la détruit donc pas, mais la pression à l'intérieur de celle-ci augmente. Conduisant alors aux ondes de calcium ? Une expérience appuie en tout cas cette hypothèse.
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Les biologistes ont inséré une sonde de pression en verre dans une cellule végétale. En jouant sur la pression interne de celle-ci, ils ont bien réussi à obtenir les ondes de calcium rapides et lentes. "Les humains et les animaux ressentent le toucher à travers les cellules sensorielles, souligne le Pr Knoblauch. Le mécanisme chez les plantes semble se faire via cette augmentation ou diminution de la pression cellulaire interne. Et peu importe de quelle cellule il s'agit. Nous, les humains, avons besoin de cellules nerveuses, mais chez les plantes, n'importe quelle cellule à la surface peut le faire".
Le processus est cependant loin d'être totalement compris, et les chercheurs vont maintenant devoir s'intéresser aux mécanismes génétiques sous-jacents.
