Les plantes sont bien plus intelligentes qu’on ne le pense

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Cette semaine, alors que nous sommes entrés au cœur de l’été et que nous assistons au spectacle toujours enchanteur de la nature triomphante, j’ai souhaité aborder à nouveau un sujet fascinant qui constitue depuis quelques années un nouvel et immense champ de recherche scientifique : l’extraordinaire capacité des plantes à s’adapter à leur environnement.

Leurs propriétés non moins étonnantes leur permettant à la fois de communiquer entre elles, de manière subtile et diverse et d’agir sur leur milieu.

Grâce à une multitude de travaux et de recherche dans ce domaine, les scientifiques ont acquis la conviction, depuis une quinzaine d’années, que les plantes étaient bel et bien capables de percevoir d’une manière très fine, en combinant de multiples mécanismes physico-chimiques, les modifications de leur environnement.

À cet égard, la science a longtemps cru que les propriétés d’adaptation du végétal étaient essentiellement passives et régies par des mécanismes biologiques et génétiques très déterministes. Mais en réalité, il n’en est rien. Prenons l’exemple du mécanisme de la photosynthèse qui permet aux plantes de transformer l’énergie lumineuse du soleil en énergie chimique. Dans ce mécanisme d’une redoutable efficacité, on a longtemps pensé que les plantes ne faisaient que transformer automatiquement cette énergie solaire en énergie chimique, sans être capables d’une quelconque forme de perception de cette propriété, à l’instar d’une cellule photovoltaïque qui n’a pas « conscience » des photons qu’elle transforme en énergie.

Mais de récents travaux ont montré que des plantes sont capables de percevoir la lumière réfléchie par des plantes voisines, en recourant à des pigments photosensibles, assez similaires à ceux présents dans nos yeux. Grâce à ce système, bien plus sophistiqué qu’on ne l’imaginait encore récemment, les plantes peuvent détecter le moindre changement dans la composition spectrale de la lumière, ce qui leur permet d’adapter en conséquence leur croissance et de faire face à la « concurrence » des autres plantes.

Un des plus beaux exemples de ce mécanisme étonnant est constitué par la remarquable régularité des champs de blés, où tous les plants ont pratiquement la même hauteur. Ce phénomène, directement lié à ce mécanisme subtil de perception de la lumière fonctionne à la fois pour les blés cultivés et les blés sauvages et les paysans ont su, au fil des siècles et de manière empirique, l’utiliser pour obtenir des cultures de plus en plus homogènes, au rendement accru.

Mais à côté de ce mode de perception lumineuse, les plantes sont également dotées de capacités chimiques, mécaniques et physiques au moins aussi surprenantes. À cet égard, des recherches ont montré qu’en Afrique du Sud, certaines espèces d’antilopes se nourrissant ordinairement de feuilles d’acacia, avaient brusquement été empoisonnées par ces mêmes feuilles qui s’étaient mises à produire en surface des substances toxiques pour se protéger des agressions excessives exercées par ces animaux.

Mais les végétaux sont également capables de percevoir les pressions et les forces qui s’exercent sur leur organisme par la déformation des cellules. Cette propriété est évidemment particulièrement importante dans le cadre de l’évolution et de la compétition darwinienne entre espèces car elle peut permettre à la plante de s’adapter rapidement à un brusque changement de son environnement et même de l’anticiper.

Mais ce qui est fascinant dans ce mécanisme, c’est qu’il fait intervenir des milliers de gènes, dont l’expression va se trouver modifiée sous l’effet de cette perception mécanique. Encore plus étonnant, cette perception des tensions et des forces va mobiliser des canaux irriguant les membranes et ceux-ci vont moduler leur perméabilité pour permettre un passage plus ou moins important d’ions calcium. Ce mécanisme s’avère donc, considéré à un niveau fondamental, proche de celui à l’œuvre dans le sens du toucher chez les animaux…

Les arbres et les plantes sont également dotés, comme les animaux et les êtres humains, d’une propriété extrêmement élaborée de proprioception. Cette capacité perceptive remarquable va permettre aux végétaux de percevoir en permanence l’évolution de leurs déformations et de rétroagir en conséquence pour optimiser leur croissance. Évoquant ce mécanisme d’une très grande complexité, Bruno Moulia, chercheur en agronomie, n’hésite pas à affirmer que les plantes ont su développer un niveau de proprioception qui n’est pas très éloigné de celui des humains…

Un champ plus récent de recherche a également montré que de nombreuses plantes semblent sensibles à certaines vibrations émettant certains types de sons, notamment lorsqu’ils proviennent de plantes voisines appartenant à la même espèce.

Une autre étude publiée en mai 2012 (Voir PLOS One), s’est penché sur les différents modes de communication entre deux plantes, le piment et le fenouil. Ce dernier est en effet connu pour pouvoir déclencher tout un arsenal de molécules chimiques qui parviennent à bloquer la croissance de certains de ses voisins et concurrents.

En plaçant côte à côte des pieds de fenouil en pots et des graines de piment et en utilisant un dispositif expérimental très ingénieux, constitué de plusieurs barrières isolantes permettant de soustraire les graines de piment aux différents types de communications chimiques ou lumineuses du fenouil, ces recherches ont montré que des graines de piment semblaient « savoir », sans pouvoir recevoir le moindre signal physique, chimique ou optique en provenance du fenouil, si ce dernier était présent ou non sous l’enceinte hermétique.

En effet, ces graines ne germaient pas à la même vitesse, selon que les plans de fenouil étaient ou non présents à proximité, même lorsque ceux-ci étaient totalement isolés et dissimulés par une capsule hermétique. Pour tenter d’expliquer cette observation tout à fait étonnante, des scientifiques font deux hypothèses : soit les graines de piment seraient sensibles à des champs magnétiques très faibles générés par les plantes fenouillères, soit elles seraient capables d’entendre des sons de très faible intensité émis par les plants de fenouil.

La même équipe de recherche a également montré dans une autre étude publiée en 2012 (Voir LINV) et intitulée « Vers une compréhension des sons émis par les plantes », que des racines de jeunes plants de maïs, lorsqu’ils étaient soumis à un son continu émis à des fréquences comprises entre 200 et 300 hertz, tendaient à se tourner vers la source sonore.

Une autre étude publiée en mai 2014 (Voir Nature) et réalisée par Antony Champion, chercheur à l’Institut de recherche pour le développement (IRD) et Antoine Larrieu, chercheur dans le laboratoire de reproduction et développement des plantes à l’École normale supérieure de Lyon, a permis de mettre au point un biocapteur capable d’observer en temps réel la réponse d’une plante à une agression.

Ces recherches ont montré qu’une plante meurtrie par les intempéries ou un animal va déclencher immédiatement la production d’une hormone de stress, l’acide jasmonique. Ces recherches ont également permis d’observer que la plante ainsi agressée réagissait en deux temps : d’abord en informant immédiatement l’ensemble de la plante de la blessure subie ; ensuite en déclenchant une stratégie à plus long terme permettant à la plante de ralentir sa croissance et de produire certaines molécules de défense, dont la nature et la quantité varie en fonction du type d’agression.

Pour prendre un exemple concret, si une plante, par exemple, est attaquée par des insectes herbivores, elle peut mettre en œuvre plusieurs lignes de défense biologique et chimique très efficaces. L’ensemble de ces mécanismes de protection est contrôlé par de nombreuses hormones végétales comme l’éthylène, l’acide jasmonique ou l’acide salicylique.

Ces recherches récentes confirment d’autres travaux et montrent de manière très convaincante que les mécanismes impliqués dans la perception d’une agression ou d’une blessure chez les plantes sont étonnamment proches de ceux à l’œuvre chez l’homme.

Enfin, signalons les récentes découvertes de l’équipe de Patrick Achard à l’Institut de biologie moléculaire des plantes. Ces travaux ont notamment permis de révéler un système de communication complexe à longue distance assurant une croissance coordonnée des organes chez les plantes (Voir Nature). Cette étude, qui ouvre un vaste champ de recherche, commence à révéler par quels mécanismes multiples et subtils les organes distants des plantes -feuilles et racines, notamment- coordonnent leur croissance et coopèrent activement pour parvenir à s’adapter aux nouvelles contraintes de l’environnement et pour en tirer parfois un avantage compétitif décisif.

L’ensemble de ces travaux n’a pas seulement pour but une meilleure connaissance scientifique fondamentale des plantes, de leur croissance et de leur reproduction. En commençant enfin à élucider les multiples mécanismes et processus biologiques, génétiques optiques, physiques et peut-être électromagnétiques que les plantes ont développés au cours de leur très longue évolution et ont appris à utiliser pour survivre et se reproduire dans des conditions extrêmes, ces recherches passionnantes vont provoquer, au cours des prochaines décennies, de véritables ruptures en matière agronomique. Elles contribueront sans doute de manière puissante à la poursuite de l’amélioration du rendement des productions agricoles, dans le respect de l’environnement et de la biodiversité. Dans un monde où il faudra nourrir, dans le cadre d’une agriculture durable, plus de neuf milliards d’êtres humaines dans quarante ans, on mesure évidemment l’importance absolument décisive de ces avancées scientifiques.

Enfin, même si nous devons nous garder de toute métaphore anthropocentrisme déplacée et éviter de parler « d’intelligence » ou de « conscience » des plantes, comment ne pas être émerveillé par la diversité et la complexité de ces mécanismes qui sont tout sauf automatiques et passifs et qui s’apparentent à bien des égards à une véritable perception végétale. Mais la chose la plus extraordinaire que nous révèlent ces récentes découvertes est sans doute la profonde et mystérieuse unité du vivant qui, au-delà du foisonnement immense des espèces, s’appuie sur des mécanismes biologiques fondamentaux communs.

Ce lien puissant et indissoluble entre le monde végétal, le monde animal et l’homme doit nous inciter encore davantage à conclure avec notre Planète une nouvelle alliance rompant avec la destruction accrue et irréversible des ressources naturelles et jetant les bases d’une nouvelle exploitation raisonnable, durable et équitable des immenses richesses que nous prodigue notre Terre.

rené tregouetInitialement publié sur RTflash, cet article est reproduit sur Übergizmo France avec l’aimable autorisation de René TRÉGOUËT, Sénateur Honoraire et fondateur du Groupe de Prospective du Sénat de la République Française.

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  1. Mon esprit critique est très très sceptique à la lumière de cette article : le choix des mots qui prête ou sous entend de manière répétitives que les plantes ont la capacité de réagir volontairement à leur environnement. C’est l’aspect volontaire qui me gêne, car cela sous entend qu’elles ont une conscience : elles (le blé) seraient en mesure de percevoir la lumière et d’adapter sa croissance volontairement, de générer (l’accacia) des toxines uniquement lorsqu’elles détectent qu’elles sont trop mangées. Tout cela relève du conscient.
    Mais au denier paragraphe, on nous dit que c’est tout sauf conscient, et à la phrase suivante que ce n’est pas automatique et passif. un article scientifique qui se contredit en 2 phrases…

    Pour moi, les plantes réagissent à leur environnement, mais part des mécanismes passifs : la photosynthèse par exemple, la cicatrisation d’une branche coupée. Ce sont des réactions physiques/chimiques qui ont sont apparues au fil de millions d’années d’évolution, par disparition successive des espèces ne présentant pas ces propriétés…
    quand je lis « ce qui est fascinant dans ce mécanisme, c’est qu’il fait intervenir des milliers de gènes, dont l’expression va se trouver modifiée sous l’effet de cette perception mécanique », là je me dis que l’ont a glissé au mieux dans l’enthousiasme naif : il faudrait relire darwin!
    L’évolution c’est le fruit du hasard : la nature commet de très nombreuses erreurs en répliquant les cellules. Ainsi, des gênes modifiés apparaissent régulièrement au sein des cellules et vont se manifester parfois par des propriétés différentes de l’organisme qui abrite ces cellules. Parfois, ces erreurs produisent une forme d’organisme qui survit mieux aux contraintes de son environnement, et mécaniquement, il va remplacer la forme précédent, car il aura un meilleur taux de survie. Jusqu’à ce qu’il soit à nouveau remplacé par une mutation aléatoire plus propice à la survie dans son milieu. Il n’y a rien de volontaire dans l’évolution des gênes…c’est le hasard à l’état pur!

    Le doute du début à fait alors place à la certitude qu’au mieux l’article et mal écrit, au pire, nous sommes tombés dans l’ignorance la plus profonde…

    1. Ce McFly est bien difficile! Les fautes ne sont pas des crimes. Tout le monde en fait (moi le premier malheureusement…) J’espère pour autant que ça n’arrêtera personne pour lire le reste.

      « ce qui est fascinant dans ce mécanisme, c’est qu’il fait intervenir des milliers de gènes, dont l’expression va se trouver modifiée sous l’effet de cette perception mécanique »

      Attention, c’est l’expression des gènes qui évolue en fonction de l’environnement, pas le génome. Pour un homme par exemple, en pleine cagna. Son génome fait que son corps est déjà prêt à réagir. L’expression des gènes : la transpiration. Quand il parle de l’expression de milliers de gènes, c’est pour dire que les mécanismes qui rendent « intelligentes » les plantes (ou réactive à leur environnement) sont liés à une multitude de gènes, à l’instar du règne animal.
      L’article passe un peu vite dessus, et donne l’impression parfois de mélanger l’expression du gène et le gène lui même. Mais à mon sens, c’est cohérent. C’est bien l’évolution qui a doté ces plantes d’un génome qui permet à la plante de s’adapter au mieux.

      Par contre, ça manque d’anecdotes originales comme pour le fenouil. J’aime bien ses petites étrangetés de la nature. Et je ne savais pas que les plantes avaient (ou peuvent avoir) un équivalent du sens du toucher. Après la musique classique (qu’utilisent les accros du jardinage), on va passer aux caresses peut-être? x)

      1. l’expression d’un gêne, si je comprends bien, c’est la caractéristique qui est issue du gêne : par exemple les yeux bleus pour l’homme, la hauteur d’une tige de blé pour le blé,etc…?
        Les évolutions successives ont amenées les plantes à être ce qu’elles sont. En revanche, l’article, sans jamais vouloir l’affirmer, ne cesse de sous entendre que les plantes réagissent « consciemment » à leur environnement : un pieds de blé va pousser d’avantage si il entouré de pieds plus hauts que lui qui lui cachent la lumière. Pour moi, il n’y a rien de volontaire : le blé pousse plus vite afin de tenter de trouver de la lumière. Je suis persuadé qu’entouré de planche en bois, il ferait la même chose. Chaque espèce a connu des évolutions génétiques successives et aléatoires qui ont permis à la variation la plus adaptée à son environnement de maximiser la probabilité que cette variation survive et se reproduise. Si le blé réagit comme cela, ce n’est à mon sens pas l’adaptation, la direction directe à un contexte. C’est cette variation génétique qui a le mieux assuré sa reproduction et sa survie.

        1. J’ai envie de dire, tout est relatif.

          Qu’est-ce que la conscience ou la volonté au bout du compte? La capacité de réflexion? Chez l’homme, c’est poussé au maximum. On est en mesure de réfléchir bien avant de décider, on ré-freine la plupart de nos instincts quasi systématiquement. Mais par exemple, qu’en est il des animaux? Est-ce qu’ils réfléchissent avant de fuir devant quelque chose d’inconnu et peut-être dangereux? Selon moi, non, c’est l’instinct qui les pousse à ça. Pourtant, on peut dire que c’est une réaction consciente et volontaire, puisque instinctivement, leurs esprits ont déterminé qu’en face d’eux se trouvait un danger, et décide de sa propre volonté un plan de fuite.

          Or, tout ce qui est instinctif est codé en « brut » dans le génome, tout particulièrement la peur qui est sans doute l’outil le plus efficace pour la survie d’un animal (bien sûr, dressage ou éducation mettent à mal cet instinct assez facilement, rien qu’en habituant un animal à la présence de l’homme, il n’en aura plus peur par exemple).

          Pour faire le rapprochement aux plantes, « l’instinct » de ces plantes, leurs réactions à l’environnement, ne découlent pas d’une réflexion, c’est sûr. Ces plantes ne sont pas plus capable de réfléchir au fait « si je pousse vers la lumière, je vivrai plus vieux », de même qu’un lapin n’aura (selon moi) pas conscience de sa mort imminente s’il ne fuit pas. Comment pourrait il, puisqu’il faut une sacré capacité de réflexion pour s’imaginer le concept de la mort. C’est à l’instinct qu’il réagit. (si cet exemple n’est pas convaincant, il est facile d’en trouver d’autres où un animal réagit à l’instinct sans aucune conscience de ce qu’il fait, comme plonger dans l’eau et se noyer à coup sûr pour éviter de se faire potentiellement choper par un serpent à proximité). Et pourtant, cette fuite reste bien à proprement parlé un acte volontaire. Tout comme la plante, pour qui l’optimisation de sa croissance est une forme de volonté (dépendant de la conscience de son environnement, comme la présence du soleil d’un côté), bien que non induite par la réflexion.

          Dans cet article, je comprends donc les mots « conscient » et « volontaire » comme différents de « réfléchi » ou « raisonné », et seraient plutôt synonymes ici de « prémédité génétiquement », si j’ose dire.
          La plante à conscience qu’on a broyé une feuille et a la volonté d’y réagir, puisque son organisme fait en fonction. Mais ce, sans forcément y réfléchir. De ce que tu dis, tu assimiles la réaction de la plante à une réaction mécanique/physique. « Je pousse par là, donc ça se déplace par là ». Or, c’est une réaction organique (ou biologique, je ne sais pas quel mot colle le mieux). Et si ce n’est pas mécanique, c’est que ça découle bien d’une forme de volonté.

          C’est en effet sujet à discussion, mais c’est comme ça que je l’interprète. J’ai écrit un peu plus que prévu, j’espère ne pas m’être trop embourbé dans mes descriptions x)

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