Comment les plantes ressentent-elles si précisément la gravité ?

Les plantes sont capables de sentir des inclinaisons mêmes très faibles. Pourtant, le mécanisme végétal pour mesurer la gravité est composé de grains microscopiques, un outil de détection de l’inclinaison très peu précis a priori…

Des chercheurs du CNRS, de l’Inra et de l’Université Clermont Auvergne ont expliqué ce curieux paradoxe en observant que ces grains sont agités en permanence dans les cellules végétales, ce qui confère au système granulaire des propriétés proches de celles d’un liquide, comme dans un niveau à bulle. Ces résultats ont été publiés le 30 avril dans PNAS.

Si l’on penche une plante, celle-ci corrigera sa croissance pour pousser à nouveau à la verticale. Mais comment l’a-t-elle senti ? Grâce à des « inclinomètres » cellulaires : des cellules remplies de grains d’amidon microscopiques, les statolithes. La position du tas de grains dans les cellules indique le bas et guide ainsi l’élongation de la plante dans la direction qui lui permet de revenir à la verticalité, en modifiant la distribution d’une hormone de croissance végétale.

Le secret des plantes réside dans leur extrême sensibilité à la gravité, même pour les plus petites inclinaisons. Or, a priori, un empilement de grains constitue un piètre inclinomètre : frottements et enchevêtrements limitent normalement l’écoulement des grains, ce qui rend le système inopérant en dessous d’un angle critique… Sauf chez les plantes, où les statolithes surprennent par leur précision.

Des chercheurs de l’Institut universitaire des systèmes thermiques industriels (CNRS/Aix Marseille Université) et du laboratoire de Physique et physiologie intégratives de l’arbre en environnement fluctuant (Inra/Université Clermont Auvergne) se sont donc associés pour résoudre ce paradoxe. Ils ont tout d’abord observé directement le mouvement des statolithes en réponse à une inclinaison et ont découvert que ces grains ne se comportent pas comme un milieu granulaire classique : ils se déplacent et coulent dans la cellule quel que soit l’angle qu’on lui impose. Comme un liquide, la surface du tas de statolithes finit toujours par revenir vers l’horizontale. Mais comment les cellules font elles pour « fluidifier » le tas de grain ?

Lire la suite dans le communiqué de presse du CNRS du 2 mai 2018

Daniel Mathieu