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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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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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.

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« 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.

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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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