Vos grands-parents vous ont-ils déjà raconté des histoires d'un hiver rigoureux, devenues une légende familiale ? Si oui, vous êtes en bonne compagnie. Certaines plantes aussi « se souviennent » de leurs histoires familiales, non par les mots, mais par leur biologie.

Dans un article publié dans CelluleXianwei Song et ses collègues démontrent que des cultivars de riz initialement sensibles au froid peuvent développer une forme de « mémoire » qui aide leurs descendants à survivre – et à prospérer – en hiver.

« Nous avons soumis du riz sensible au froid à un stress froid multigénérationnel et avons identifié une lignée ayant acquis une transmission stable de la tolérance au froid », écrivent Song et ses collègues dans leur article.

Le riz a été domestiqué en Asie il y a environ 9 000 ans. De nouvelles variétés sont encore cultivées pour différentes régions, comme les Philippines (ici présentées), et pour leur résistance à divers stress, tels que les maladies, les inondations et les variations de température. Crédit photo : Sarah Covshoff. Tous droits réservés.

En étudiant l'origine de cette tolérance acquise au froid, ils ont découvert qu'elle provenait de marques subtiles sur l'ADN parental, transmises aux générations suivantes, et non de mutations de l'ADN lui-même. Ces marques héréditaires sont appelées « mutations épigénétiques », et dans ce cas précis, elles constituaient une sorte de « mémoire » pour la résistance au froid.

Le riz a été domestiqué à l'origine dans les régions chaudes du sud-est de la Chine. Progressivement, au fil de l'histoire de l'expansion agricole, cette culture adaptée à la chaleur a migré vers le nord, vers des climats plus froids. Au cours de cette transition, certains individus ont développé une tolérance aux basses températures et ont transmis cette capacité à leur descendance par leurs graines. Pour comprendre comment les plants de riz y sont parvenus, Song et alDes chercheurs ont maintenu du riz adapté aux climats chauds à basse température pendant la floraison, sachant que les fleurs de riz sont sensibles au froid. L'idée était simple : si ces fleurs sensibles survivent et produisent des graines, les plantes mères pourraient transmettre leur « expérience » à leurs semences et créer une mémoire vivante. Ils ont ensuite récolté les graines et répété leurs expériences sur la génération suivante. Après quelques générations, ils ont constaté que certaines plantes continuaient à produire un grand nombre de graines malgré le froid. Cette découverte indique que les plantes peuvent effectivement transmettre à leur descendance des informations acquises concernant leur résistance au froid et les utiliser pour maintenir leur rendement.

Depuis sa domestication, le riz a migré vers le nord, où les climats plus froids ont favorisé des modifications épigénétiques lui conférant une tolérance au froid. Adapté de Chanson et al. 2025, CC BY 4.0.

Pendant longtemps, scientifiques et philosophes ont attribué la capacité de transmettre l'expérience à la génération suivante exclusivement aux humains, dotés d'un cerveau volumineux et d'un talent exceptionnel pour la narration, ainsi qu'à certains animaux interagissant avec leurs petits et leur enseignant des leçons de vie. Or, les plantes sont dépourvues de cerveau et de système nerveux, et leurs graines peuvent germer loin de leurs parents, sans interaction directe. Ceci soulève une question essentielle : comment les plantes peuvent-elles transmettre la moindre « expérience » ?

Traditionnellement, la réponse était la mutation de l'ADN ou « l'adaptation ».

L'ADN de chaque organisme est comme un livre de recettes ; il contient toutes les recettes – ou gènes – nécessaires à la construction et au maintien de l'organisme. Chaque gène influence certains caractères, et des modifications de la structure de l'ADN, comme les mutations (réécriture, ajout ou suppression du texte dans le livre de recettes), peuvent affecter ces caractères.

Chanson et alDes chercheurs ont étudié si la tolérance au froid chez le riz pouvait résulter de mutations de l'ADN, en recherchant des mutations chez des individus tolérants au froid. À leur grande surprise, l'ADN des plants de riz tolérants au froid était identique à celui de leurs ancêtres adaptés à la chaleur ; aucune mutation n'a été trouvée. Ils ont découvert que les plants de riz héritaient de la tolérance au froid par un mécanisme épigénétique. Grâce à ces modifications épigénétiques, la structure principale de l'ADN – le « texte » – reste intacte, mais des changements apparaissent sous forme de petites modifications chimiques ; imaginez des post-it, des surlignages jaunes ou un morceau de ruban adhésif masquant le texte sans l'effacer, indiquant ainsi quelle partie du texte emprunter et quelle partie ignorer.

Chanson et al. On a soumis le riz à un stress thermique pendant la floraison sur plusieurs générations afin de déterminer qu'il peut transmettre ses connaissances et contribuer à préparer les générations futures à sa survie. Adapté de Chanson et al. 2025, CC BY 4.0.

L'épigénétique est un mécanisme connu utilisé par les plantes pour conserver la trace de leurs interactions avec leur environnement. Elle peut servir à transmettre aux générations suivantes les « récits » d'épreuves traversées, tout en les préparant à développer des stratégies d'adaptation efficaces. Dans une étude publiée dans Biologie moléculaire végétaleUne équipe de scientifiques a découvert que, comme le riz, l'orge présente une « mémoire du stress ». Dans cette étude, ils ont constaté que la descendance des plantes ayant subi un stress thermique produit moins de chlorophylle et investit dans des substances chimiques nécessaires pour lutter contre la chaleur. article d'opinionDes chercheurs suggèrent que, face au froid, les plantes peuvent modifier la composition chimique de leurs parois cellulaires, interface entre les cellules végétales et leur environnement. Ce réarrangement chimique leur permet de mieux réagir aux conditions environnementales difficiles. Ils avancent que les parois cellulaires peuvent mémoriser cette expérience et la stocker sous forme de mémoire à court ou à long terme.  

Ces découvertes sont passionnantes ; non seulement elles ouvrent les portes du monde encore inconnu de la perception végétale, mais elles sont particulièrement précieuses pour l’agriculture. Si les plantes peuvent se souvenir du stress, en garder une trace et transmettre leur résilience face aux environnements difficiles à la génération suivante, les scientifiques pourraient alors développer des variétés de cultures plus robustes sans modifier leur ADN. Cette « mémoire » biologique, également appelée « mémoire écologique », permet aux plantes – malgré leur nature sédentaire – d’apprendre de leurs expériences et de se préparer aux défis futurs.

Dans un contexte de changement climatique, ce type de mémoire génétique pourrait s'avérer inestimable, comme chez les nouvelles variétés tolérantes au froid que Song et al. Ils ont découvert que la mémoire du riz observée dans leur étude s'apparente à une sorte de message laissé par les plantes mères à leurs enfants : « N'oublie pas ta veste, mon chéri. » Grâce à ce message, elles aident leur progéniture à explorer de nouveaux territoires, même ceux aux conditions plus rudes. 

LIRE L'ARTICLE: Song, X., Tang, S., Liu, H., Meng, Y., Luo, H., Wang, B., Hou, X., Yan, B., Yang, C., Guo, Z., Wang, L., Jiang, S., Deng, X. et Cao, X.(2025) Hérédité de la tolérance adaptative acquise au froid chez le riz par méthylation de l'ADN. Cellule, 188(16), pages 4213-4224.e12. Disponible à: https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.04.036.

LIRE LA SUITE:

Elkelish, A., Alqudah, A., Alhudhaibi, A., Alqahtani, H., Börner, A. et Thabet, S.(2025) Endurance héréditaire : déchiffrer les associations génétiques de la mémoire du stress thermique transgénérationnel et intergénérationnel chez l'orge. Biologie moléculaire végétale, 115(2). Disponible à: https://doi.org/10.1007/s11103-025-01571-z.

Shikata, H., Yoshinari, A., Asaoka, M. et Takahashi, D.(2025) La mémoire dans la paroi : élargir notre compréhension des rôles des parois cellulaires végétales. New Phytologist, 249(1), p. 56-72. Disponible à l'adresse : https://doi.org/10.1111/nph.70677.https://doi.org/10.1111/nph.70677

Image de couverture : Riz, avec l’aimable autorisation de Sarah Covshoff. Tous droits réservés.