140- L'esprit des plantes -14- Sous influence

L’ESPRIT DES PLANTES – SOUS INFLUENCE

Le thème d’aujourd’hui est en quelque sorte hors sujet, mais il me semble intéressant de le classer dans cette série.

Il arrive en effet que des plantes n’aient pas un comportement normal, ni même cohérent car elles peuvent être mises sous influence, elles peuvent  montrer des comportements contre nature, et il apparait qu’elles ne peuvent l’éviter, qu’elles « agissent contre leur volonté ».

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Un article publié récemment dans le périodique digital The Conversation dans sa version française, et rédigé par Véronique Brault, directrice de recherche en virologie à l’Inra (Institut National français de Recherche Agronomique), avec la participation de Simon Bourdin, étudiant en master « Communication scientifique » à l’université de Strasbourg, nous explique comment certains virus, afin d’assurer leur propagation, sont capables d’interférer sur le comportement de leurs hôtes, et dans le cas qui nous intéresse, des plantes dans lesquels ils se trouvent.

https://theconversation.com/ces-virus-qui-manipulent-les-plantes-103581

« Ces virus qui manipulent les plantes

12 octobre 2018

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Des souris qui n’ont plus peur des chats, des crustacés qui se laissent flotter à la surface de l’eau au lieu de s’abriter sous les roches, des fourmis qui se déguisent en baies pour se faire dévorer par les oiseaux, des humains qui émettent des odeurs attirant les moustiques… ces comportements inattendus, parfois suicidaires, paraissent presque fantaisistes.

Ils sont pourtant présents dans la nature, et ils ont tous un point commun : ils sont le résultat d’infections parasitaires. En effet, de nombreux parasites dits « manipulateurs » sont capables d’altérer le comportement et même la physionomie de leur hôte pour faciliter leur survie et leur propagation.

Les plantes n’échappent pas à la règle. Les virus qui les parasitent se montrent souvent très ingénieux pour passer outre leur immobilité, utilisant à cette fin des organismes intermédiaires mobiles appelés vecteurs.

L’unité de virologie de l’INRA de Colmar a ainsi récemment mis en évidence un cas de manipulation de la plante Camelina sativa par le virus de la jaunisse du navet (Turnip yellows virus ou TuYV). Ce virus possède la particularité d’être transporté de plante en plante uniquement par un vecteur aérien, le puceron. Le virus se propage donc plus efficacement si les pucerons sont attirés vers les plantes infectées avant que celles-ci ne succombent à l’infection.

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Rendre la plante plus goûtue

Les chercheurs ont en effet démontré que le TuYV provoque chez les plantes l’émission d’odeurs qui attirent le puceron. Ce même virus modifie également la composition chimique de la plante, la rendant plus appétante – en un mot, plus goûtue – pour le puceron. Disposant d’une nourriture plus adaptée, ce dernier s’y nourrit plus et ingère ainsi plus de virus, un bénéfice net pour le pathogène qui peut alors s’accumuler dans le puceron et être plus efficacement propagé vers d’autres plantes.

Les exemples abondent de telles « manipulations » des plantes par les virus, et les études révèlent que ces altérations de la plante induites par le virus peuvent varier selon le virus en question et surtout selon leur mode de transport par les vecteurs.

Par exemple, le TuYV est un virus dit « circulant » : pour qu’il soit efficacement transmis, le puceron doit atterrir sur la plante infectée et se nourrir de manière prolongée pour ingérer le virus qui chemine dans la sève. Le pathogène est ensuite entraîné avec la sève dans le tractus digestif de l’insecte puis traverse les cellules de l’intestin, avant de rejoindre les glandes salivaires, d’où il est réinjecté à une nouvelle plante.

Les virus « circulants » ont tout intérêt à induire des modifications dans la plante permettant d’attirer les pucerons et de stimuler leur alimentation.

Illustration montrant l’attraction des pucerons par les Camelines infectées et non les Arabidopsis infectées.  Véronique Brault/INRA

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Optimiser la transmission

Il existe une autre catégorie de virus de plante, dits « non-circulants », qui ne traversent pas les cellules de l’insecte mais sont retenus dans l’appareil buccal au niveau du stylet ou de l’œsophage du vecteur.

Dans ce groupe se trouve, par exemple, le virus de la mosaïque du concombre (Cucumber mosaic virus, CMV) également transmis par puceron. Ce virus entraîne chez les plantes infectées la production de substances volatiles qui attirent les pucerons mais réduit la qualité nutritionnelle des plantes infectées, poussant les pucerons à émigrer rapidement.

Ces deux phénomènes contrastés sont cependant parfaitement adaptés au mode de transmission du CMV : ce dernier ne requiert en effet que de brèves piqûres dans les cellules superficielles de la plante pour être retenu par le vecteur. Le virus optimise donc son processus de transmission en encourageant dans un premier temps les pucerons à se poser sur les plantes infectées, puis en les incitant à quitter ces plantes rapidement après les avoir juste goûtées.

Plus surprenant encore, il a été observé que des pucerons de l’espèce Rhopalosiphum padi porteurs du virus de la jaunisse nanisante de l’orge (barley yellow dwarf virus ou BYDV) préfèrent les plantes non-infectées, alors que les pucerons dépourvus de virus sont attirés par les plantes infectées (Ingwell et coll., 2012).

Cet exemple démontre que le virus peut non seulement manipuler indirectement la plante pour attirer les pucerons, mais aussi agir directement sur les pucerons pour modifier leur comportement.

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Sur la piste des molécules impliquées

Ces observations soulèvent de nombreuses questions toujours non résolues.

Pourquoi ces exemples de manipulation ne s’appliquent-ils pas à toutes les plantes infectées par un même virus ? Pourquoi existe-t-il également des variations de comportement selon l’espèce de puceron considérée même vis-à-vis d’une même plante infectée ?

Les études en cours visent donc à identifier les molécules dans la plante infectée responsables des changements de comportement des vecteurs, qu’il s’agisse des composés attirant les pucerons ou de ceux qui la rendent plus appétissante. Cette identification permettrait d’envisager de nouvelles méthodes de lutte visant à inhiber la production des molécules en question par les plantes infectées, pour que celles-ci ne présentent plus ce pouvoir attractif pour les pucerons.

À ce jour, l’utilisation d’insecticides reste la méthode de choix des agriculteurs pour réduire les populations de vecteurs et limiter les pertes liées aux virus qu’ils transportent.

Une nouvelle méthode de lutte basée sur la non-attraction, voire la répulsion des pucerons, pour les plantes infectées permettrait de réduire la propagation des virus au champ. Pour enrayer la dispersion des virus circulants, il serait également envisageable de sélectionner des variétés de plantes produisant naturellement peu, voire pas, de composés responsables de l’ingestion soutenue de sève nécessaire à l’acquisition de ces virus.

La compréhension des mécanismes fins permettant aux virus transmis par puceron de manipuler leur plante hôte pour faciliter leur propagation représente un front de science prometteur pour l’élaboration de nouvelles méthodes de lutte plus respectueuses de la santé humaine et de l’environnement. »

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136- L'esprit des plantes -13- Communication

L’ESPRIT DES PLANTES - COMMUNICATION

Comme je vous en ai déjà parlé à plusieurs occasions, les plantes ont des capacités sensorielles qui vont très au-delà de ce que nous avons toujours pensé.

De nombreuses équipes scientifiques travaillent sur ces questions dans le monde entier, et de nouvelles découvertes sont réalisées fréquemment.

On connaissait les réactions aux agressions, les capacités d’estimation du temps, l’activité électrique, par exemple.

On savait aussi que les plantes agressées ont la capacité à alerter leurs semblables afin qu’elles-mêmes s’y préparent en mettant en place leurs systèmes d’autodéfense.

Mais on connait encore mal et partiellement, les mécanismes de communication des végétaux.

Image personnelle.

Une équipe suédoise vient de réaliser une sérieuse avancée dans la compréhension de ces phénomènes, en publiant dans Plos One les résultats de ses recherches récentes sur ce sujet.

Le meilleur résumé de ces travaux, à mon avis, a été publié par le périodique britannique The Independent. https://www.independent.co.uk/news/science/plants-underground-communication-chemical-messages-neighbours-stress-corn-a8332716.html

Mais vous pouvez aussi lire l’article publié en français par Futura-Sciences

https://www.futura-sciences.com/planete/actualites/botanique-plantes-parlent-grace-leurs-racines-71122/

« Les plantes emploient une communication souterraine pour savoir quand leurs voisines sont stressées.

Des signaux chimiques échangés à travers le sol peuvent aider des semences de maïs à se préparer pour des attaques d’animaux ou si des rivaux investissent leur territoire.

Par Josh Gabbatiss

Les plantes utilisent un réseau de communication souterrain pour échanger des avertissements chimiques, selon une nouvelle étude.

Les travaux d'une équipe de biologistes de l'Université Suédoise des Sciences Agricoles ont permis de mieux comprendre la complexe vie souterraine de plantes de maïs apparemment immobiles.

Ce travail s'ajoute à un ensemble de recherches explorant les voies chimiques que les plantes utilisent pour se «parler» les unes aux autres.

 "Notre étude a démontré que les changements induits par le contact mécanique entre les plantes au-dessus du sol, peuvent affecter les interactions souterraines, agissant comme des indices dans la prédiction des futurs concurrents", a déclaré le Dr Velemir Ninkovic, auteur principal de l'étude.

Image : http://journals.plos.org/plosone/article/figure/image?size=large&id=10.1371/journal.pone.0195646.g001  

Les plantes sont connues pour communiquer par le toucher. Les arbres, par exemple, ont tendance à cesser de pousser vers l'extérieur lorsqu'ils entrent en contact avec les branches de leurs voisins.

Cependant, les mécanismes par lesquels les plantes signalent par le toucher sont mal compris, et le Dr Ninkovic et ses collègues ont voulu savoir si les réponses pouvaient être trouvées sous terre.

Ces dernières années, les scientifiques ont commencé à démêler le système de communication complexe qui connecte les plantes entre elles.

Contrairement aux animaux, les plantes n'ont pas de système nerveux et ne peuvent donc pas communiquer en utilisant des signaux électriques rapides.

Au lieu de cela, leur signalisation à la fois interne et avec leurs voisins consiste en un échange relativement lent de messages chimiques.

Une partie de cette communication se fait par l'intermédiaire de filaments de champignons souterrains que les plantes utilisent pour partager la nourriture, les signaux d'alerte et même les molécules chimiques toxiques - un phénomène que certains biologistes ont qualifié de «wood-wide web» (la toile informatique végétale).

Dans l'étude du Dr Ninkovic et de ses collègues, ils voulaient savoir si les substances chimiques libérées directement dans le sol par les plantes stressées pouvaient modifier le comportement de leurs voisines.

Les chercheurs ont commencé par appliquer une brosse douce sur les jeunes plants de maïs, un contact qui pourrait représenter un certain nombre de stress à proximité, y compris de nouvelles plantes empiétant sur leur territoire ou un animal grignotant leurs feuilles.

Image : http://journals.plos.org/plosone/article/figure/image?size=large&id=10.1371/journal.pone.0195646.g003

De nouvelles jeunes plantes ont ensuite été transférées dans le même matériel de croissance que les plantes récemment touchées pour voir si leur croissance était affectée - la théorie étant que les plantes touchées par la brosse auraient laissé des traces chimiques dans le sol documentant leur expérience.

Les scientifiques ont constaté que les nouvelles plantes réagissaient en produisant plus de feuilles et moins de racines que les plantes qui avaient poussé dans des conditions normales.

Ils suggèrent que les jeunes plants de maïs, après avoir été exposés aux signaux chimiques dans le sol produits par les plantes récemment touchées, réagissaient en se préparant aux problèmes posés par de nouveaux voisins ou en devenant le dîner de quelque chose.

Alors qu'elles semblent en grande partie sans défense contre les attaques extérieures, les plantes manient réellement une variété de stratégies défensives lorsqu'elles sont la cible d’herbivores affamés. Des recherches antérieures ont démontré que les plantes réagissent défensivement aux sons que font les chenilles en mâchant leurs feuilles - les inondant d'huile de moutarde peu appétissante.

Pour confirmer que leurs plantes étaient capables de faire la différence entre le sol occupé par des plantes touchées et intactes, les scientifiques ont donné à certains plants de maïs le choix du milieu dans lequel ils préféraient pousser.

Image : http://journals.plos.org/plosone/article/figure/image?size=large&id=10.1371/journal.pone.0195646.g002  

Lorsqu'ils sont placés près des deux, les racines se développent préférentiellement vers la solution de croissance qui avait précédemment contenu des plantes intactes.

Ces résultats ont été publiés dans la revue scientifique PLOS One.

http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0195646

L'équipe a suggéré que leurs résultats devraient être notés par d'autres scientifiques lors d'expériences avec des plantes, car même en brossant doucement les feuilles d'une plante, il est possible de changer son comportement et celui de ses voisines. »

Il est difficile pour l’instant de trouver une application directe de ces découvertes en agriculture.

En revanche, il est clair que la recommandation faite par l’équipe suédoise à ses collègues chercheurs du monde entier a toute sa raison d’être, car il est fort probable que de nombreuses études par le passé n’ont pas tenu compte de ces réactions (encore inconnues) des plantes, même face à une action peu traumatisante comme un brossage doux.

Pourtant il est fort probable, au vu de ces travaux, que le simple contact des mains des chercheurs puisse avoir eu des conséquences sur le comportement des plantes ayant servi pour les expérimentations.

Mais ça nous démontre aussi que le monde végétal est doté de nombreuses capacités que nous avons toujours crues propres au monde animal.

De nombreuses capacités sont encore à découvrir, j’en suis convaincu.

À suivre…

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130- L'esprit des plantes -12- Vision souterraine

L’ESPRIT DES PLANTES – VISION SOUTERRAINE

Par cet intéressant article paru en 2016 dans la revue digitale New Scientist, Alice Klein nous transmet une surprenante information au sujet des capacités insoupçonnées des plantes.

« Les plantes « voient » sous la terre en canalisant de la lumière vers leurs racines.

https://www.newscientist.com/article/2111027-plants-see-underground-by-channelling-light-to-their-roots/

Une illumination? Les plantes semblent envoyer la lumière du soleil directement sous terre vers les racines pour les aider à grandir.

Les récepteurs de lumière dans les tiges, les feuilles et les fleurs sont connus depuis longtemps pour réguler la croissance de la plante. Les racines ont aussi ces récepteurs, mais on ne savait pas comment elles captaient la lumière dans l’obscurité du sol.

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Détecter la lumière dans le noir

Dr John Runions/Science Photo Library

Hyo-Jun Lee, de l’Université Nationale de Séoul en Corée du Sud et ses collègues, ont utilisé Arabidopsis thaliana – une petite plante à fleurs de la famille de la moutarde – comme modèle pour étudier ce phénomène.

Ils ont découvert que la tige de la plante agit de la même manière que la fibre optique, conduisant la lumière vers les récepteurs situés dans les racines, connus sous le nom de phytochromes. Ceux-ci déclenchent la production d'une protéine appelée HY5, qui favorise la croissance saine des racines.

Lorsque les plantes ont été modifiées pour provoquer des mutations des phytochromes, la production de HY5 a diminué. Et quand elles ont subi des mutations de HY5, leurs racines sont devenues rabougries et étrangement tordues.

Lumière contre produits chimiques

Pour vérifier si la lumière était directement transmise à travers la plante, ou si la plante activait des signaux chimiques circulant jusqu’aux racines, les chercheurs ont attaché une source de lumière à la tige des plantes via une fibre optique. Un détecteur souterrain à l’extrémité des racines confirmait que la lumière était transmise.

De plus, lorsqu'ils ont traité des spécimens d'Arabidopsis thaliana dans l'obscurité avec des signaux chimiques communs tels que le saccharose, ils n'ont observé aucune augmentation significative de la croissance des racines, suggérant que ces produits chimiques ne stimulent pas la croissance.

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Il a été observé que la lumière rouge se déplace le plus efficacement à travers les plantes. Les grandes longueurs d'onde de cette lumière peuvent être favorables car elles peuvent aller plus loin que les longueurs d'onde bleues et vertes plus courtes, dit Lee.

Cependant, l'intensité de la lumière serait trop faible pour que les créatures du sol détectent une illumination des racines, ou pour que les bactéries l'utilisent pour la photosynthèse, dit-il.

Leur fonction habituelle?

La plupart des plantes ont des phytochromes, ce qui suggère que la canalisation directe du rayonnement solaire dans la tige est un mécanisme commun utilisé pour optimiser la croissance des racines, dit Lee.

Cela a du sens, car la signalisation lumineuse serait plus rapide que la signalisation chimique, explique Mike Haydon de l'Université de Melbourne, en Australie.

L'étude ne fournit cependant pas de preuve définitive, dit-il. Les chercheurs ont constaté qu'il a fallu 2 heures à partir de l'éclairage initial pour que les plantes activent leurs phytochromes racinaires - plus longtemps que prévu si la lumière est conduite directement.

En outre, l'étude a seulement étudié une poignée de signaux chimiques qui pourraient servir d'intermédiaires mobiles entre la lumière, la tige et les racines, dit Haydon. "Cela n'exclut pas vraiment la possibilité d'un signal intermédiaire mobile."

Référence : Science Signaling, DOI :

http://stke.sciencemag.org/content/9/452/ra106

Ce sont des travaux partiels, encore inachevés, qui nous révèlent chaque jour de nouvelles capacités du monde végétal, probablement une des plus grandes sources de découvertes scientifiques dans les années à venir.

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127- L'esprit des plantes -11- Activité électrique

L’ESPRIT DES PLANTES – ACTIVITÉ ÉLECTRIQUE

Cet article, publié en Mars 2016 dans le périodique suisse Le Temps, se suffit à lui-même, je m’abstiendrai donc de commentaire.

https://www.letemps.ch/sciences/2016/03/16/plantes-animaux-autres

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« Les plantes sont-elles des animaux comme les autres?

Mémoire, douleur, vision, odorat... Les botanistes découvrent chez les végétaux toujours plus de capacités qu'on pensait propres au monde animal. Les débats sont passionnés.

Loin des clichés sur la plante verte et passive, la biologie végétale ne cesse d'observer depuis une quinzaine d'années des facultés surprenantes que l'on croyait réservées au monde animal. Les végétaux ont de multiples capacités sensorielles qui leur permettent de communiquer entre eux et avec des insectes, de s’adapter aux situations de crise, de mémoriser, et à la grande surprise des chercheurs, leurs activités biochimiques sont liées à de mystérieuses activités électriques.

Au département de biologie moléculaire de la plante à l'Université de Lausanne, l'équipe dirigée par Edward Farmer travaille sur l'une des dernières découvertes qui émerveille le monde de la recherche: l'activité électrique des plantes.

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L'arabette des dames est un modèle fréquent en biologie végétale. (Carl Davies, CSIRO)

Lorsque celles-ci sont blessées par exemple, elles émettent des signaux électriques qui passent d'un point à l'autre. «On s'est demandé si ces signaux électriques générés quand on blesse la plante peuvent déclencher des mécanismes biochimique de défense», précise Edward Farmer. Car les protéines de défense sont non seulement produites dans les parties attaquées, mais aussi dans les parties saines.

Existe-t-il une neurobiologie des plantes?

Grâce au modèle de l'Arabette des dames (Arabidopsis thaliana), l'équipe a réussi à identifier les gènes qui déclenchent le signal électrique et à confirmer le lien avec l'activation des protéines de défense loin de la blessure. Les résultats publiés en 2013 dans Nature ont identifié trois gènes GLR (Glutamate Receptor-Like), semblables à ceux des animaux, impliqués dans ce processus électrophysiologique. «Ce qui est surprenant c'est que ces gènes sont très similaires aux gènes dans les synapses rapides du cerveau humain, alors qu'une plante n'a aucun neurone. C'est très intriguant et stimulant», s'enthousiasme le professeur Farmer.

Toute cellule biologique a un potentiel électrochimique de membrane qui agit comme une petite pile polarisée, mais la transmission électrique d'une cellule végétale à l'autre sur une longue distance reste une énigme. Avec une moyenne de 8 à 10 cm par minute – «un peu la vitesse d'une chenille qui marche sur une feuille» – le signal électrique a une vitesse hétérogène et «cet entre-deux est un vrai casse-tête pour la recherche», ajoute-t-il.

« Les plantes ont aussi des processus d'information, de mémoire, de décisions, de résolution de problèmes. »

Les nombreuses et déroutantes similitudes entre l'activité électrique des plantes et le système nerveux des animaux suscitent encore des débats, parfois houleux, dans la communauté des biologistes. Bien avant les travaux d'Edward Farmer, Stefano Mancuso de l'Université de Florence et Frantisek Baluska, de l'Université de Bonn, soulignaient dans leurs travaux l'importance de l'activité «synaptique» des plantes. A tel point qu'en 2005, Mancuso utilise pour la première fois l'expression «neurobiologie» végétale en fondant avec Baluska le Laboratoire International de Neurobiologie des Plantes.

A l'instar de nombreux collègues, Farmer réfute cette appellation car la plante n'a pas de neurone et qu'il n'est pas selon lui scientifique de faire des telles comparaisons.

Cerveau diffus

A contrario Baluska souligne que «ce qui est important c'est que la plupart des molécules responsables de la communication et des activités neuronales dans le cerveau humain sont aussi présentes chez les plantes avec des fonctionnements très similaires. Le processus est très proche et implique d'une certaine manière que les plantes ont aussi des processus d'information, de mémoire, de décisions, de résolution de problèmes». Comment expliquer ce mécanisme alors que la plante n'a pas de cerveau?

«Les plantes sont capables de produire et d'émettre des signaux électriques sur toutes les cellules de leur corps. De ce point de vue il y a une sorte de cerveau diffus, alors que chez les animaux tout est concentré dans un seul organe», ajoute Mancuso.

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La sensitive garde en mémoire les stress qu'elle a subis durant une quarantaine de jours. (littlemisspurps/Flickr)

Directeur de recherche à l'Institut National de la Recherche Agronomique (INRA) en France, Bruno Moulia quant à lui relativise, car «le piège des végétaux est qu'ils assurent de nombreuses fonctions – comme le mouvement vasculaire, le musculaire – avec les mêmes tissus. La question de l'activité synaptique des plantes est troublante mais on ne peut pas encore trancher.»

Des arbres sismographes

Au Japon, des chercheurs observent depuis longtemps que les arbres ont une activité électrique anormale qui se manifeste 3 à 4 jours avant un séisme et s'intensifie à l'approche du jour J. Mais le mécanisme ne permet pas encore de localiser l'épicentre et l'ampleur d'un séisme.

« La mémoire ou l'apprentissage des plantes ne sont pas comparables aux nôtres. »

Grâce à plus de 700 capteurs sensoriels répertoriés dans le monde végétal, les plantes analysent en permanence leur environnement pour mesurer la température, l’humidité, la lumière, etc. Elles n’ont pas d’yeux et pourtant elles voient, elles n’ont pas de nez et pourtant elles sentent, elles n’ont pas d’oreilles et pourtant elles réagissent aux ondes sonores...

De nombreuses études ont également montré qu'à la suite d'un stress (climat, torsion, etc.) les plantes sont capables de s'en souvenir et de s'adapter à leur environnement. Cette mémoire varie de quelques jours à une quarantaine de jours pour la sensitive (Mimosa pudica) par exemple, qui selon l'équipe de Mancuso montre aussi des capacités d'apprentissage.

La mémoire des plantes

Au laboratoire de Bruno Moulia à Clermont-Ferrand, on a montré que la plante est même capable de faire certains «calculs». Pour autant, Francis Hallé, botaniste français, prévient qu'il ne s'agit pas d'une «mémoire ou d'un apprentissage comparables aux nôtres. Une plante que vous n'arrosez que rarement par exemple, aura l'habitude de vivre au sec, elle s'en souvient. Par contre si vous l'arrosez beaucoup, et bien le jour où vous ne l'arrosez plus elle meurt. Car la plante dépend aussi de ce qu'il lui est arrivé dans les époques antérieures.»

Cette mémoire est généralement activée avec l’expression d’un gène jusqu’alors inactif. «Les gènes peuvent être modifiés chimiquement par des facteurs environnementaux, tels que le stress, et ces modifications épigénétiques peuvent dans certains cas être transmis à la génération suivante. Cette sensibilité du génome est surprenante et nous commençons à peine à explorer la portée du contrôle épigénétique du développement de la plante», explique Lincoln Taiz, Professeur émérite à l'Université de Californie.

Si l'être humain a près 25 000 gènes, les végétaux en ont souvent beaucoup plus, comme le riz qui en compte plus de 40 000. Alors que l'animal a la possibilité de se déplacer, la plante a finalement trouvé ses réponses dans la richesse et la variabilité génétique. «Un gage de longévité», assure Francis Hallé pour qui le plus important reste sans doute encore à découvrir. »

Pour en savoir plus sur les capacités des plantes à « réaliser des calculs mathématiques » http://culturagriculture.blogspot.com.es/2015/11/58-lesprit-des-plantes-3-calcul.html

Image : http://www.newphytologist.org/blog/wp-content/uploads/2017/04/Bryant_halle.jpg

118- L'esprit des plantes -10- Nuages

L’ESPRIT DES PLANTES - NUAGES

Il y a bien longtemps, au siècle dernier (au début des années 90), j’eus l’occasion de faire un voyage à Chypre, belle île de la Méditerranée, au passé historique particulièrement riche. J’avais alors été frappé par la quantité incroyable de plantations d’arbres forestiers dans toutes les zones non agricoles, en particuliers les zones de montagne, parfois installées en terrasses.

On m’avait alors expliqué qu’il s’agissait d’un plan gouvernemental pour enrayer l’évolution du climat local. Les pluies se faisaient de plus en plus rares, et l’île s’acheminait doucement vers un risque important de désertification.

Image : http://cyprus-mail.com/wp-content/uploads/2016/07/feature-asbestos-main-pic-a-recent-picture-showing-how-far-the-reforestation-of-Amiandos-has-progressed-770x529.jpg

On sait empiriquement, et depuis longtemps, que les forêts favorisent l'apparition des pluies, au point que certains pays au climat aride, comme c’est le cas de Chypre, ont lancé des programmes de reforestation, parfois très ambitieux, dont un des principaux objectifs est de tenter d'augmenter la pluviométrie, en plus de freiner l'érosion et la perte de fertilité des sols.

Ce qu'on sait désormais, grâce à l'expérience Cloud, une série de travaux scientifiques conduits par le CERN, à Genève, en Suisse, c'est comment ce phénomène se produit.

http://www.futura-sciences.com/planete/actualites/climatologie-climat-selon-cern-arbres-influent-formation-nuages-53807/  

Je vous conseille la lecture de l’article d’origine, bourré de liens intéressants et d’explications.

« Climat : selon le CERN, les arbres influent sur la formation des nuages.

Comme le montraient en 2016 les résultats de l'expérience Cloud, au CERN, les arbres seraient bien plus doués que nous le pensions pour fabriquer des nuages et rafraîchir le climat. Leur action passe par les aérosols.

Depuis 2009, l'expérience Cloud, installée au CERN, à Genève, simule différentes conditions de pression et de températures pour étudier des mécanismes à l'œuvre dans l'atmosphère terrestre, et notamment l'effet des aérosols sur le climat. Ces petites particules agissent comme des « graines de nuages », en favorisant la condensation de la vapeur d'eau en gouttelettes et donc la formation de nébulosités. Globalement, l'effet sur le climat est rafraîchissant car une partie de la lumière solaire est alors réfléchie vers le haut.

Image :  https://saowalakmim11.files.wordpress.com/2014/09/pine-forest-path.jpg

Pour moitié, ces aérosols sont des poussières venues des terres et des sels marins émis par l'océan et, pour l'autre moitié, de molécules de gaz qui s'agrègent en particules de 50 à 100 nanomètres. C'est le cas de l'acide sulfurique, dérivé du dioxyde de soufre (SO2). Aujourd'hui, ce gaz est produit avec une grande générosité par les activités industrielles. Ces aérosols d'origine humaine, en créant davantage de nuages, ont un effet refroidissant, qui réduit l'effet réchauffant du dioxyde de carbone (CO2). C'est un forçage radiatif. Les arbres sont aussi des acteurs de cette machinerie, avec des molécules, comme la pinène, lâchées dans l'air, et qui jouent aussi le rôle de noyaux de condensation.

Les quantités actuelles d'émissions de dioxyde de soufre compliquent l'étude de l'atmosphère préindustrielle, qui était différente. C'est ce qu'a fait une équipe de Cloud, qui s'est basée sur les résultats de cette expérience pour bâtir une simulation de l'atmosphère préindustrielle. Leurs conclusions, publiées dans les Pnas http://www.pnas.org/content/113/43/12053.abstract   (et discutées dans un article de The Conversation https://theconversation.com/trees-are-much-better-at-creating-clouds-and-cooling-the-climate-than-we-thought-66713), précisent les études antérieures (…).

Image : https://i.pinimg.com/736x/d4/33/c0/d433c036044db690b2998b6641c0696f--cabin-cloud.jpg

Selon ces résultats (encore incertains, précisent les auteurs), les quantités d'aérosols présents dans l'atmosphère terrestre avant 1750 ont jusque-là été sous-estimées, car les aérosols émis par les arbres sont bien plus efficaces que ce l'on pensait pour fabriquer des nuages. En conséquence, l'effet refroidissant des aérosols d'origine industrielle serait plus faible que prévu, d'environ 27 %.

Les auteurs en déduisent aussi que limiter les émissions d'aérosols par les activités humaines pourrait réduire leur action rafraîchissante. Mais ce recul pourrait être compensé par l'action des arbres, qui ne demandent qu'à retrouver l'importance qu'ils avaient à l'ère préindustrielle. En somme, les forêts sont capables de nous aider à limiter le réchauffement climatique... »

Alors, au vu de cette très intéressante expérience, qu’en est-il de l’évolution du climat à Chypre?

J’ai trouvé des données climatiques historiques sur la page web de la Banque Mondiale http://sdwebx.worldbank.org/climateportal/

J’y ai trouvé deux informations, l’accumulation de pluie et la moyenne de températures, pour la période 1901-2015. En voici donc les courbes:

  

L’analyse des courbes nous montre une tendance claire à l’augmentation des températures, mais une tendance moins claire en ce qui concerne la pluviométrie. Car si les pluies tendent à devenir plus rares (la courbe de tendance est claire), elles sont aussi nettement plus aléatoires. Les années de pluies insuffisantes sont plus fréquentes, mais le sont également les années de pluies abondantes. Bref, en ce qui concerna la pluviométrie, les années moyennes n’existent pratiquement plus.

Les effets de ces reforestations ne sautent à l’évidence pas aux yeux. Là, on peut imaginer beaucoup de raisons possibles. Personnellement, j’imagine qu’il y a une grande partie de responsabilité de l’âge des arbres. Ils ont en gros 25 ans (pour ceux qui ont été plantés dans les années 90), et c’est encore très jeune. En plus, leurs premières années n’ont sans doute pas été une partie de plaisir, comme dans la plupart des reforestations en régions arides, avec des difficultés de survie les premières années par manque de pluie durant les 3 ou 4 mois d’été, et des mortalités souvent nombreuses de jeunes arbres, auxquelles il faut probablement ajouter des attaques parasitaires, comme certains insectes friands de plantes chétives ou à la santé précaire.

Bref, sans les avoir revus, je suis sûr qu’ils ont un développement encore réduit. Il est clair qu’une reforestation est un travail à très long terme, surtout en région aride.

À moins qu’en fait, la baisse de pluviométrie, proportionnellement plus faible que n’est forte l’augmentation de température, ne soit le signe d’un bon effet de ces reforestations. Auquel cas, la désertification de Chypre aurait déjà beaucoup progressé, si ce programme n’avait pas été lancé suffisamment tôt.

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Ceci dit, et pour revenir sur les aérosols, ce travail, très intéressant, donnera probablement lieu à des recherches complémentaires, pour étudier la production de ces aérosols selon l’âge, le développement, et surtout selon l’espèce végétale. J’imagine, comme c’est le cas pour beaucoup de choses chez les êtres vivants, qu’il y a une grande variabilité de production d’aérosols selon les espèces végétales. On élaborera donc probablement un jour une liste d’espèces plus à même de lutter contre la désertification par l’abondance de leur production d’aérosols.

Alors les humains se trouveront à nouveau devant un choix écologique difficile, comme celui que je vous racontais dans un article déjà ancien, à propos des nécessaires économies d’eau douce et de leurs conséquences environnementales (http://culturagriculture.blogspot.com.es/2014/12/34-eau-et-irrigation-3-cas-de.html).

Devrons-nous planter massivement des espèces végétales pour leur capacité à favoriser les pluies, même hors de leurs régions d’origine ?

Quels déséquilibres provoquerons-nous dans la biodiversité locale par l’implantation de ces espèces ?

Les déséquilibres provoqués ne seront-ils pas préférables à une désertification ?

L’éternel problème du choix… et de ses conséquences.

En attendant d’avoir à faire ce choix, la fondation GreenCyprusCom continue d’œuvrer pour la reforestation de l’île de Chypre, avec des espèces autochtones. C’est long, lent, laborieux et coûteux, mais nécessaire.

http://green-cyprus.com/

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110- L'esprit des plantes -9- Équilibre

L’ESPRIT DES PLANTES – EQUILIBRE

J’ai trouvé l’article suivant sur un blog français très intéressant, que j’aurai l’occasion de citer d’autres fois, « Graines de Mane », consacré, comme le dit son sous-titre à la vulgarisation et au débat concernant l’agriculture (https://www.grainesdemane.fr/2017/02/08/plantes-nont-tete-tourne/). 

Dans ce cas, il s’agit d’un sujet curieux, dans la mesure où on ne se pose pas habituellement cette question.

Pourtant, comme vous allez pouvoir le vérifier, c’est une question importante, et les similitudes avec le monde animal sont surprenantes.

Image: http://www.pariscotejardin.fr/wp-content/2014/08/conifere-tronc-penche-parc-buttes-chaumont-juin-ete-2014.jpg

« Les plantes n’ont pas la tête qui tourne

Souvent agitées par le vent, les plantes restent debout. Comment font-elles ? Des chercheurs de l’INRA ont mis en évidence des mécanismes permettant aux plantes de garder l’équilibre.

Le vent est un des (nombreux) ennemis naturels de l’agriculteur. En cas de trop fortes tempêtes ou orages, les plantes peuvent verser, c’est-à-dire se coucher par terre, pour devenir non récoltables au final. Les pertes mondiales de rendement de céréales sont estimées à 10% à cause des tempêtes. Malgré cela, les plantes ont une capacité assez remarquable à tenir debout, bien plus que nous !

Balloté par le vent, le roseau plie mais ne rompt pas. Charles et Francis Darwin avaient déjà mis en évidence en leur temps la capacité des plantes à croître dans une direction donnée. Ainsi, une plante poussera toujours vers la lumière (phototropisme) ou selon la gravité (gravitropisme), faisant que ses racines poussent vers le bas et que sa germination se fait vers le haut. Obligez une plante à pousser à l’horizontal et elle finira toujours par aller vers le haut.

https://www.youtube.com/watch?v=ZK4LjURtaDw

Les plantes ont aussi une oreille interne

Pour bien comprendre le fonctionnement des mécanismes d’équilibre des plantes, arrêtons-nous un instant sur le nôtre, régi par l’oreille interne. Dans celle-ci, notre équilibre se fait par un système dit otolitique, c’est à dire un ensemble de petits cailloux pris dans un gel sensible. La déformation des cils, due à l’action de la gravité sur les cailloux, permet à notre oreille interne de repérer la verticale. Cependant, lorsque nous sommes par exemple dans un manège, nous perdons le sens de la gravité. Notre oreille interne est alors bien incapable de distinguer l’accélération de la gravité d’autres forces, comme la force centrifuge par exemple.

Les plantes ont également un équivalent de l’oreille interne : les statocytes. Les statocytes sont des cellules disposées tout au long de la tige de la plante, qui hébergent en leur sein des petits grains d’amidon appelés statolithes. Jusqu’à présent, les recherches avaient mis en évidence un fonctionnement similaire des statocytes à celui de l’oreille interne : la sédimentation des statolithes exerce une pression sur la paroi des statocytes et permet à la plante de repérer la gravité. Cette idée suggère que les plantes ont un sens de l’équilibre comparable à celui des humains et donc qu’elles ne sont pas capables de distinguer la gravité d’une autre force, le vent par exemple. La pression s’exerçant sur les statolithes serait la résultante de toutes les forces de manière indifférenciée.

Image: https://pbs.twimg.com/media/Cwqh2LgWgAAsi9P.jpg

Un sens de l’équilibre plus aigu que les humains ?

Une autre hypothèse suggère que ce n’est pas la pression exercée par les statolithes qui permet aux plantes de « sentir » la gravité, mais des systèmes de capteurs qui détectent la position des petits grains d’amidon. Cette idée provient de récentes recherches menées conjointement par l’INRA, le CNRS et l’Université Blaise Pascal. Les chercheurs ont constitué un manège à plantes, composé de centrifugeuses à deux axes de rotation, comme il en existe pour l’entrainement des astronautes. Ils ont alors soumis aux forces centrifuges des centaines de plantes, dont de nombreuses cultivées comme le blé, la lentille ou le tournesol. Ils ont étudié, pendant de longues durées, la croissance des plantes dans ces conditions, avec un angle différent par rapport à la gravité effective.

L’histoire ne dit pas si les plantes ont pris leur pied (ou plutôt leurs racines) dans le manège, mais elle montre en revanche qu’elles ont réussi à croître en se redressant, de manière indépendante à l’intensité de la force centrifuge qu’elles subissaient. Les plantes arrivent donc à sentir la verticalité indépendamment des autres forces auxquelles elles sont soumises, et ce de manière permanente. Le positionnement des statolithes, et non uniquement la pression qu’ils exercent, permettraient aux plantes de repérer leur verticalité. Même secouées par le vent, les plantes seraient donc capables de garder leur verticalité.

Contrairement à nous, elles n’auraient donc pas la tête qui tourne.

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Ces récentes découvertes des mécanismes d’équilibre des plantes pourront avoir des applications très importantes dans les décennies à venir en particulier dans l’amélioration variétale pour concevoir des cultures moins sensibles à la verse. Si cette piste ne doit pas faire oublier que la verse des plantes peut aussi être due à d’autres facteurs agricoles (trop d’azote par exemple), voilà peut-être tout de même une des nombreuses pistes d’avenir pour la sécurisation des rendements face aux aléas climatiques. 

Pour aller plus loin :

Le tour de force perceptif des plantes pour se maintenir à la verticale (INRA)- http://presse.inra.fr/Communiques-de-presse/Le-tour-de-force-perceptif-des-plantes-pour-se-maintenir-a-la-verticale

Comment les plantes restent droites, (Pour la Science) http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actu-comment-les-plantes-restent-droites-37804.php »

Voilà encore une caractéristique surprenante qui démontre que plus on étudie les plantes, moins on trouve de différence profonde entre le monde végétal et le monde animal.

Un signe pour appeler les végans à plus de raison ?

C’est que finalement, la science nous démontre que la plupart des caractéristiques animales sont également présentes chez les plantes, bien que d’une manière différente, puisqu’adaptée à leur condition particulière.

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