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La perception des plantes pour se maintenir à la verticale
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La perception des plantes pour se maintenir à la verticale

Contrairement à ce qui se passe chez l'Homme, les plantes réussissent à percevoir leur inclinaison par rapport à la gravité sans se laisser perturber par l'intensité des forces liées aux poids et accélérations. Dans une étude qui vient de paraître dans Scientific Reports, des chercheurs de l'Inra, du CNRS et de l'Université Blaise Pascal démontrent que si les plantes oscillent fortement dans le vent, elles ne confondent pas ce balancement avec une perte de verticalité. Ces travaux laissent entrevoir des applications prometteuses tant dans les domaines de l'agronomie que du biomimétisme avec la conception par exemple de capteurs de position miniaturisés.

Nous partageons avec la plupart des plantes la station debout, verticale. On sait depuis longtemps que nous contrôlons la verticalité de notre posture grâce à une perception de la gravité au sein de notre oreille interne, en particulier au niveau du système otolithique, un ensemble de petits « cailloux » pris dans un gel et reposant sur des cils mécanosensibles.

Les plantes elles aussi possèdent un système de perception de leur orientation par rapport à la verticale, mais il est miniaturisé. Il s'agit d'un tas de petits grains d'amidons appelés statolithes qui sédimentent au sein de cellules spécialisées appelée statocytes et distribuées tout au long des tiges des plantes (voir illustration). Toutefois, une différence a attiré l'attention des scientifiques : si nous sommes secoués ou lorsque nous sommes soumis dans un manège à une accélération centrifuge, nous perdons le sens de la verticalité. En effet, nous savons depuis Einstein qu'un observateur local (un organisme, une cellule) ne peut distinguer les forces gravitationnelles des forces inertielles liées à des accélérations, comme par exemple celles induites par des secousses ou encore par la force centrifuge. Et notre oreille interne est très sensible à l'intensité de ces forces.

Or, les plantes sont très souvent agitées par le vent, sans pour autant perdre le sens de la verticale. Comment font-elles pour ne pas - comme nous - avoir « la tête qui tourne » ? C'est la question que s'est posé un groupe de chercheurs associant des mécanobiologistes de l'Inra et de l'Université Blaise Pascal et des physiciens du CNRS. Ils ont réalisé un « manège à plantes » en disposant une chambre de culture de plantes sur une centrifugeuse à deux axes de rotations, similaire à celles utilisées pour entraîner les astronautes, et suivi de manière précise les mouvements de redressement des plantes. 
En analysant plusieurs centaines de plantes appartenant à 4 espèces représentatives des grands types de plantes à fleurs cultivées (le blé, la lentille, le tournesol et l'arabette des dames), ils ont montré qu'à la différence de notre oreille interne, les plantes sont capable de percevoir leur inclinaison par rapport à la gravité sans être affectées par l'intensité des forces gravitationnelles ou inertielles quelles subissent. Les plantes peuvent ainsi osciller fortement dans le vent sans confondre ce balancement avec une perte durable de verticalité. Ce dispositif expérimental est désormais combiné à un microscope afin de pouvoir suivre en temps réel les mouvements des statolithes dans les cellules et décrypter les phénomènes cellulaires et moléculaires qui permettent aux plantes ce « tour de force » perceptif.

Ces dernières années, les chercheurs ont révélé que les plantes partageaient avec nous le contrôle postural en combinant sens de la verticalité et aussi celui de la configuration de leur corps via le sens de la proprioception. On sait maintenant qu'elles peuvent connaître la verticalité même lorsqu'elles sont chahutées. Ces résultats inédits débouchent sur deux types d'applications. La première, agronomique, devrait permettre d'améliorer la capacité des plantes à se redresser après qu'une tempête les ait versées, un problème source de près de 10% de perte de rendement sur les céréales au niveau mondial. La deuxième application est biomimétique : en s'inspirant des cellules statocytes des plantes, on doit pouvoir concevoir des capteurs de positions miniaturisés plus performants.



Source : CNRS
Crédit : H Chauvet ,O Pouliquen, Y Forterre, V Legué, B Moulia 

Schéma du dispositif expérimental utilisé dans l’étude : les plantes sont disposées dans une chambre de culture (60x16x3 cm) montée sur une centrifugeuse avec 2 axes de rotation sur laquelle un appareil photo est monté afin de filmer précisément le mouvement de redressement des plantes. La rotation de la centrifugeuse autour de l’axe vertical permet d’obtenir différents niveaux d’accélération et de force centrifuge, alors que la rotation tête-bêche lente des plantes permet de compenser plus ou moins la perception par les statocytes de la gravité terrestre (effet clinostat). Enfin l’inclinaison de chaque plante peut être ajustée. 

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La perception des plantes pour se maintenir à la verticale

Contrairement à ce qui se passe chez l'Homme, les plantes réussissent à percevoir leur inclinaison par rapport à la gravité sans se laisser perturber par l'intensité des forces liées aux poids et accélérations. Dans une étude qui vient de paraître dans Scientific Reports, des chercheurs de l'Inra, du CNRS et de l'Université Blaise Pascal démontrent que si les plantes oscillent fortement dans le vent, elles ne confondent pas ce balancement avec une perte de verticalité. Ces travaux laissent entrevoir des applications prometteuses tant dans les domaines de l'agronomie que du biomimétisme avec la conception par exemple de capteurs de position miniaturisés.

Nous partageons avec la plupart des plantes la station debout, verticale. On sait depuis longtemps que nous contrôlons la verticalité de notre posture grâce à une perception de la gravité au sein de notre oreille interne, en particulier au niveau du système otolithique, un ensemble de petits « cailloux » pris dans un gel et reposant sur des cils mécanosensibles.

Les plantes elles aussi possèdent un système de perception de leur orientation par rapport à la verticale, mais il est miniaturisé. Il s'agit d'un tas de petits grains d'amidons appelés statolithes qui sédimentent au sein de cellules spécialisées appelée statocytes et distribuées tout au long des tiges des plantes (voir illustration). Toutefois, une différence a attiré l'attention des scientifiques : si nous sommes secoués ou lorsque nous sommes soumis dans un manège à une accélération centrifuge, nous perdons le sens de la verticalité. En effet, nous savons depuis Einstein qu'un observateur local (un organisme, une cellule) ne peut distinguer les forces gravitationnelles des forces inertielles liées à des accélérations, comme par exemple celles induites par des secousses ou encore par la force centrifuge. Et notre oreille interne est très sensible à l'intensité de ces forces.

Or, les plantes sont très souvent agitées par le vent, sans pour autant perdre le sens de la verticale. Comment font-elles pour ne pas - comme nous - avoir « la tête qui tourne » ? C'est la question que s'est posé un groupe de chercheurs associant des mécanobiologistes de l'Inra et de l'Université Blaise Pascal et des physiciens du CNRS. Ils ont réalisé un « manège à plantes » en disposant une chambre de culture de plantes sur une centrifugeuse à deux axes de rotations, similaire à celles utilisées pour entraîner les astronautes, et suivi de manière précise les mouvements de redressement des plantes. 
En analysant plusieurs centaines de plantes appartenant à 4 espèces représentatives des grands types de plantes à fleurs cultivées (le blé, la lentille, le tournesol et l'arabette des dames), ils ont montré qu'à la différence de notre oreille interne, les plantes sont capable de percevoir leur inclinaison par rapport à la gravité sans être affectées par l'intensité des forces gravitationnelles ou inertielles quelles subissent. Les plantes peuvent ainsi osciller fortement dans le vent sans confondre ce balancement avec une perte durable de verticalité. Ce dispositif expérimental est désormais combiné à un microscope afin de pouvoir suivre en temps réel les mouvements des statolithes dans les cellules et décrypter les phénomènes cellulaires et moléculaires qui permettent aux plantes ce « tour de force » perceptif.

Ces dernières années, les chercheurs ont révélé que les plantes partageaient avec nous le contrôle postural en combinant sens de la verticalité et aussi celui de la configuration de leur corps via le sens de la proprioception. On sait maintenant qu'elles peuvent connaître la verticalité même lorsqu'elles sont chahutées. Ces résultats inédits débouchent sur deux types d'applications. La première, agronomique, devrait permettre d'améliorer la capacité des plantes à se redresser après qu'une tempête les ait versées, un problème source de près de 10% de perte de rendement sur les céréales au niveau mondial. La deuxième application est biomimétique : en s'inspirant des cellules statocytes des plantes, on doit pouvoir concevoir des capteurs de positions miniaturisés plus performants.



Source : CNRS
Crédit : H Chauvet ,O Pouliquen, Y Forterre, V Legué, B Moulia 

Schéma du dispositif expérimental utilisé dans l’étude : les plantes sont disposées dans une chambre de culture (60x16x3 cm) montée sur une centrifugeuse avec 2 axes de rotation sur laquelle un appareil photo est monté afin de filmer précisément le mouvement de redressement des plantes. La rotation de la centrifugeuse autour de l’axe vertical permet d’obtenir différents niveaux d’accélération et de force centrifuge, alors que la rotation tête-bêche lente des plantes permet de compenser plus ou moins la perception par les statocytes de la gravité terrestre (effet clinostat). Enfin l’inclinaison de chaque plante peut être ajustée. 

LE GUIDE Naturellement

Agenda . . .

13 - Bouches du Rhône

Du 7 au 15 janvier 2021

BALADES EN MER
CONGRÈS MONDIAL DE LA NATURE DE L’UICN

Lors de ce rendez vous, des balades en mer à bord de l'Hélios, la seule vedette à passagers hybride de la compagnie Marseillaise ICARD MARITME, seront organisées par : Le parc National de la Côte Bleue : 10 juin - Le conservatoire du littoral : 11 & 16 juin - Le parc National des Calanques : 15 & 20 juin.

1 quai Marcel Pagnol
13007 Marseille
04 91 330 329
www.iucncongress2020


21 - Côte d'Or

Du 3 juillet au 2 janvier 2022

EXPOSITION
"AU COEUR DES SAISONS"

Et si on prenait le temps de regarder passer les saisons, de vivre à leur rythme, de redécouvrir le plaisir d'observer la Nature et ses changements.
Cette nouvelle exposition, conçue et réalisée par le Jardin des sciences et Biodiversité, vous plonge « Au coeur des saisons », de façon ludique et accessible à tous les publics, en famille comme entre amis…

Jardin des sciences & biodiversité
Jardin de l’Arquebuse
14 rue Jehan de Marville & 1 avenue Albert 1er
21000 DIJON
03 80 48 82 00
www.dijon.fr


34 - Hérault

Du 26 septembre au 28 février 2021

EXPOSITION
"DERNIERS IMPRESSIONNISTES"

Des paysages maritimes de la Bretagne aux plaisirs des plages de la Belle Époque, des paysages urbains ou champêtres aux portraits virtuoses, partez sur les pas des peintres intimistes ayant tous respiré le parfum de l’impressionnisme.
Riche de 70 peintures et d’une trentaine de dessins ou lithographies, l’exposition qui fait étape à Lodève est la première en France à rendre à ce courant l’importance qui lui revient.

Musée de Lodève
Square George Auric
34700 Lodève
04 67 88 86 10
www.museedelodeve.fr


45 - Loiret

Les 4 juillet et 22 août

VISITES
"ART DES JARDINS"

Art de vivre et Nouvelles Renaissances en Val-de-Loire.
L’Arboretum des Grandes Bruyères, « Jardin Remarquable » vous présentant pas moins de 5 types de jardins, vous invite à découvrir leur histoire et leurs spécificités.
Visite guidée à 15h. Inscription obligatoire, nombre de participants limité.

Arboretum des Grandes Bruyères
45450 Ingrannes
02 38 57 28 24
www.arboretumdesgrandesbruyeres.fr


50 - Manche

Du 8 février au 24 mai

EXPOSITION DE PHOTOGRAPHIES
"LA HAGUE : A L’EPREUVE DU TEMPS"

De vallées encaissées en roches mystérieuses, du littoral déchiqueté aux champs quadrillés de murets, le regard d’Antoine Soubigou s’est posé sur une Hague intemporelle et tourmentée.

Manoir du Tourp
Omonville-la-Rogue
50440 La Hague  
02 33 01 85 89
www.letourp.com


Jusqu'au 15 novembre

EXPOSITION PHOTOGRAPHIQUE
"VIE SAUVAGE EN COTENTIN"

Une exposition pour les curieux de nature mais aussi pour les amateurs de belles images... L’association "Regards" basée à Cormelles-le-Royal dans le Calvados rassemble des photographes naturalistes, passionnés d’image et de nature.

Manoir du Tourp
Omonville-la-Rogue
50440 La Hague  
02 33 01 85 89
www.letourp.com


59 - Nord

Jusqu'au 29 août 2021

EXPOSITION
"MON DODO"

A quoi sert de dormir ? Que se passe-t-il quand je dors ? Pourquoi je rêve ? Telles sont les questions que peuvent se poser les enfants lorsqu’ils vont se coucher pour la sieste ou pour la nuit.
Au travers des expériences et des approches diverses, l’exposition invite les 2-7 ans à découvrir leurs besoins en quantité et qualité de sommeil tout en abordant les notions de cycle et le rôle du sommeil dans leur développement.

Forum départemental des Sciences
1 place de l’Hôtel de ville
59650 Villeneuve d’Ascq
03 59 73 96 00
www.forumdepartementaldessciences.fr


67 - Bas-Rhin

A partir du 4 juillet

ESCAPE GAME LIGNE MAGINOT

Participez à une partie d'escape game et découvrez la Ligne Maginot comme si vous y étiez soldat!
Dans l'antre de la forteresse sont cachés les indices qui vous permettront de sauver l'équipage de l’asphyxie... Attention, vous n'avez que 40 minutes !
Equipes de 2 à 6 joueurs. A partir de 10 ans accompagnés de leurs parents.

Forteresse de la Ligne Maginot
Route D65 direction Pfaffenbronn
67510 Lembach
03 88 94 48 62 / 03 88 94 43 16
www.lignemaginot.fr


71 - Saône et Loire

Jusqu'au 1er novembre

EXPOSITION
"BÊTISE ET BALIVERNES, IDÉES REÇUES SUR LA NATURE"

« les chauves-souris s'accrochent dans les cheveux » ; « les grenouilles sont vertes et les crapauds marron » ; « les moustiques préfèrent les peaux sucrées… », autant d’idées reçues et de fausses informations qui ont souvent la vie dure ! Une scénographie originale et les illustrations humoristiques de Roland Garrigue raviront aussi bien les petits que les grands !

Centre EDEN
26 rue de l’Eglise
71290 Cuisery
03 85 27 08 00
www.centre-eden71.fr


88 - Vosges

Du 6 juillet au 30 août

ANIMATIONS SCIENCES
PLANÉTARIUM EPINAL

Qui n'a jamais rêvé de faire décoller une fusée (en papier) ? Ce sera possible cet été ! L'atelier "réveillez vos sens", quant à lui, sera parfait pour les enfants à partir de 3 ans. Nous proposons également des soirées d'observation du ciel du soir, une initiation à la paléontologie, la découverte des petites bêtes qui peuplent la mare du Planétarium et bien d'autre choses encore !

Planétarium Epinal
Rue Dom Pothier
88000 Epinal
03 29 35 08 02
www.planetarium-epinal.com

Lieux:

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