Un large éventail de capacités a longtemps été attribué aux animaux (au sein des organismes pluricellulaires du monde vivant) aux seuls animaux : la capacité de se déplacer, de stimuler un organe de manière répétitive et très rapide, de communiquer entre eux ou d'agir en réseau . En pratique, ces compétences sont facilement perceptibles chez l'animal par l'homme, car la nature des signaux ou l'échelle de temps dans laquelle ils se produisent sont généralement bien adaptées à l'identification directe par les propres sens. De plus, on attribuait ces capacités aux seuls organismes doués de ce que les humains appellent « l'Intelligence », aussi primitive soit-elle, accompagnée au niveau physiologique de la présence d'un système nerveux plus ou moins complexe. En effet il semblait que ces facultés étaient si complexes dans leur mise en œuvre qu'on ne pouvait imaginer des organismes dépourvus de cette soi-disant « Intelligence » pouvant réaliser des réalisations aussi diverses. Et pourtant, Stefano Mancuso, chercheur en botanique travaillant au Laboratoire International de Neurobiologie Végétale (Firenze, Italie), nous invite dans une vidéo à changer de regard sur les plantes, ces créatures sans cerveau qui ne sont peut-être pas complètement dépourvues d'intelligence : Stefano Mancuso, Les racines de l'intelligence végétale (sur TED).

La communication au sein du règne végétal est un sujet relativement récent et a longtemps été négligé pour les raisons évoquées précédemment. Cependant, cette perception évolue et des études récentes ont révélé une richesse insoupçonnée. Il apparaît que la communication entre les plantes est très diversifiée et peut impliquer une grande variété de stratégies acquises au cours de l'évolution. Elle peut ainsi se faire par des systèmes impliquant des mécanorécepteurs capables de détecter des stimuli liés aux mouvements, ou encore par des capteurs photosensibles très sophistiqués qui peuvent détecter les longueurs d'onde réfléchies par les plantes voisines… De nombreux autres exemples incluent des voies de communication chimique impliquant des composés organiques volatils. Par exemple, une espèce sauvage de tabac (Nicotiana attenuata, désert de l'Utah) attaquée par des herbivores (chenilles, punaises ou coléoptères) synthétise diverses molécules volatiles (dont l'acide jasmonique) qui attirent les prédateurs de cette dernière, réduisant ainsi les attaques d'herbivores jusqu'à 90 % (1) et (2). Un autre cas intéressant concerne l'acacia (Acacia erioloba, Afrique du Sud), qui peut synthétiser de l'éthylène, une molécule très volatile, en cas d'attaque d'herbivores (girafes, antilopes) afin d'empêcher les arbres voisins de brouter. Par la suite, ces arbres synthétisent des tanins dans leurs feuilles, les rendant amères et indigestes pour repousser les autres herbivores (3).

Stefano Mancuso et son équipe ont publié une étude en 2012 Ils ont tenté d'identifier d'autres voies de communication entre des plantes de deux espèces différentes : le fenouil de Florence (Foeniculum vulgare) et le piment (Capsicum anuum). Considérant que les moyens de communication chimiques, mécaniques ou lumineux étaient déjà bien connus, ils ont cherché à explorer si d'autres mécanismes pouvaient être impliqués. Pour cela, ils ont décidé de bloquer expérimentalement tous les moyens de communication précédemment cités afin de déterminer si une interaction pouvait encore être maintenue entre les plantes. Deux hypothèses ont été spécifiquement testées : premièrement, le voisinage d'une plante influence-t-il le taux de germination des graines lorsque les communications chimiques et/ou lumineuses sont impossibles ? Deuxièmement, le taux de germination ou de germination des graines dépend-il de l'identité de la plante voisine ?

Pour tester ces hypothèses, les auteurs ont développé des expériences avec différents types d'interactions entre un pot de fenouil placé au centre et plusieurs plants de piment ou de fenouil disposés autour (graines en boîtes de Petri ou semis en pots). Le fenouil a été étudié ici pour sa capacité bien connue à sécréter des composés volatils qui inhibent la croissance des plantes voisines afin de préserver les ressources naturelles. À l'aide d'un cylindre transparent ou opaque placé (ou non) autour du plant de fenouil, les chercheurs ont décidé de tester les voies de communication chimique et lumineuse avec des plantes disposées autour (piment ou fenouil). L'unité expérimentale a ensuite été placée sous vide afin d'isoler chaque unité expérimentale des autres. Différents traitements ont été testés : d'abord, le cylindre entourant le fenouil a été retiré pour permettre la communication chimique ou lumineuse ; ensuite, le cylindre a été remis en place pour bloquer les composés volatils tout en permettant la communication lumineuse ; enfin, le cylindre a été recouvert de plastique noir pour masquer le fenouil aux autres plantes. Les témoins correspondaient à l'absence de plante dans la boîte cylindrique centrale (transparente ou recouverte de plastique noir).

Les résultats étaient plutôt intrigants ! Les auteurs ont montré que les graines de piment germaient plus rapidement lorsqu'un plant de fenouil était placé dans la boîte cylindrique, comparativement au témoin (sans plant dans le cylindre). Plus frappant encore, la germination des graines de piment était encore plus rapide lorsque le plant de fenouil était placé dans le cylindre, plutôt que lorsque celui-ci était retiré, permettant ainsi la communication entre toutes les sources de signaux. On peut en conclure qu'en présence de fenouil, la germination des graines est accélérée, ce qui correspond à un comportement typique de compétition. Un modèle à deux signaux opposés peut alors être proposé : un effet négatif de la lumière ou d'un signal chimique sur la germination lorsque le fenouil est séparé des graines de piment par un cylindre, et un signal encore inconnu qui a un effet positif sur le taux de germination.

Quelle est la nature de ce signal inconnu ? Les scientifiques suggèrent deux possibilités. La première impliquerait de faibles interférences entre les champs magnétiques induits par les plantes elles-mêmes. Plusieurs études(5) ont montré que les plantes pouvaient effectivement ressentir le champ magnétique terrestre. Dès lors, pourquoi ne pourraient-elles pas ressentir les champs qu'elles génèrent localement autour d'elles ? La seconde possibilité consisterait en une communication « sonore ». Les mécanismes d'émission et de réception des vibrations sont encore inconnus, mais cette étude met en évidence un nouveau mode de communication potentiel. Cela permettrait aux graines de piment de « sentir » la présence du fenouil concurrent, et par conséquent d'augmenter leur taux de germination et de croissance.

Nous vous avons dit de chuchoter de jolis mots d'amour et de sérénade à vos plantes en pot pour les faire pousser plus vite !

Références
(1) Cortereso AM. & Thibout E. 2004. 'Des insectes gardiens de plantes'. La Recherche n ° 380 : 54.
(2) Beck C. 2001. 'Un signal chimique mobilise des unités de réserve'. Recherche Max Planck 4: 62-63.
(3) Attenborough D. 1995. La vie privée des plantes : une histoire naturelle du comportement des plantes. Londres, BBC Books. 320 p.
(4) Gagliano M., Renton M., Duvdevani N., Timmins M. et Mancuso S. 2012. « Loin des yeux, mais pas loin du cœur : d'autres moyens de communication chez les plantes ». PLoS ONE 7(5) : e37382. doi :10.1371 / journal.pone.0037382
(5) Ahmad M., Galland P., Ritz T., Wiltschko R. et Wiltschko W. 2007. « L'intensité magnétique affecte les réponses dépendantes du cryptochrome dans Arabidopsis thaliana'. Planta 225: 614-624. PMID :16955271