Même sans la présence de nerfs, les plantes sont capables de sentir lorsque quelque chose les touche et cesse de le faire, montrent les travaux de biologistes américains de l’Université de Washington publiés dans la revue Nature Plants(Nouvelle fenêtre) (en anglais).
Dans une série d’expériences, le professeur Michael Knoblauch et ses collègues de l’Université d’État de Washington ont montré que les cellules végétales individuelles réagissaient au contact d’une tige de verre très fine en envoyant des ondes lentes de signaux à d’autres cellules végétales.
Et lorsque la pression est relâchée, elles envoient des ondes beaucoup plus rapides
, expliquent les chercheurs dans un communiqué publié par l’institution.
Il avait déjà été démontré que les plantes réagissent au toucher, mais les présents travaux indiquent que les cellules végétales envoient des signaux différents au début et à la fin d’un contact.
« Il est tout à fait surprenant de constater à quel point les cellules des plantes sont sensibles, c’est-à-dire qu’elles sont capables de déterminer si quelque chose les touche. Elles perçoivent la pression et, lorsque l’objet est relâché, elles perçoivent la chute de pression. — Une citation de Michael Knoblauch, Université d’État de Washington
Les plantes sont sensibles d’une manière très différente des animaux, sans cellules nerveuses et à un niveau très fin
, poursuit le professeur Knoblauch.
L’équipe américaine a mené une série de 84 expériences en ayant recours à la technique dite du microlevier appliquée à des cellules individuelles de l’épiderme de feuilles intactes de 12 plants d’Arabidopsis thaliana et de Nicotiana tabacum. Leurs feuilles synthétisaient des indicateurs de calcium génétiquement modifiés.
Ces expériences ont révélé que les forces de compression induisent des pics de calcium qui précèdent des vagues de calcium retardées qui se déplacent lentement. Le relâchement de la force provoque des ondes nettement plus rapides
, notent les chercheurs dans l’étude.
En outre, les scientifiques ont observé de nombreuses réponses complexes en fonction de la force et de la durée de l’effleurement, et la différence entre le début et la fin de l’effleurement était toujours très claire.
Plus en détail, dans les 30 secondes qui ont suivi le début du toucher d’une cellule, les chercheurs ont observé des vagues lentes d’ions calcium qui partaient de la cellule et se propageaient vers ses voisines, pendant trois à cinq minutes environ. En cessant le contact, ils ont constaté une série presque instantanée d’ondes plus rapides qui se sont dissipées en l’espace d’une minute.
Ces ondes sont probablement dues au changement de pression à l’intérieur de la cellule. Contrairement aux cellules animales dont les membranes sont perméables, les cellules végétales ont également des parois cellulaires solides qui ne peuvent pas être facilement franchies, de sorte qu’un simple contact léger augmente temporairement la pression dans une cellule végétale
, expliquent les chercheurs.
« Les humains et les animaux perçoivent le toucher par l’intermédiaire de cellules sensorielles. Chez les plantes, le mécanisme semble passer par l’augmentation ou la diminution de la pression interne de la cellule. Et peu importe de quelle cellule il s’agit. Nous, les humains, avons peut-être besoin de cellules nerveuses, mais chez les plantes, n’importe quelle cellule de la surface peut le faire. »
D’autres travaux ont montré par le passé que lorsqu’un ravageur, comme une chenille, mord une feuille de plante, cela peut déclencher des réactions de défense de la plante, comme la libération de substances chimiques qui rendent les feuilles moins savoureuses, voire toxiques pour le ravageur. Une autre étude a aussi révélé que le fait de brosser une plante déclenche des ondes calciques qui activent différents gènes.
De futures études pourraient tenter de déclencher le signal différent de ce qui a été fait jusqu’à présent pour savoir quel signal, s’il est touché ou lâché, déclenche des réactions en aval.
Une étude parue en avril montrait que les plantes émettent des sons, tout particulièrement lorsqu’elles sont soumises à un stress, d’après les travaux de scientifiques israéliens. Ces sons inaudibles à l’oreille humaine seraient toutefois perceptibles par d’autres plantes ainsi que par quelques espèces de mammifères et d’insectes.