Des avancées majeures dans la communication avec les plantes ont été réalisées, ouvrant des perspectives novatrices pour leur développement. Une étude récente révèle comment les plantes signalent le stress, offrant des outils pour mieux comprendre leurs besoins.
Les chercheurs du Center for Research on Programmable Plant Systems (CROPPS) de l’Université de Cornell ont franchi une étape significative vers la communication avec les plantes.
Une découverte offrant de nouvelles possibilités pour le développement de plantes capables non seulement de « communiquer » avec les humains, mais aussi de réagir à des signaux environnementaux spécifiques, révèle comment les plantes signalent leur stress interne.
À l’intérieur de chaque plante, la pression négative retient l’eau dans les tiges, racines et feuilles. Cet équilibre est crucial pour leur santé, en particulier dans des conditions de sécheresse.
Quand les facteurs de stress perturbent cette pression, cela déclenche un mouvement des fluides internes, transportant des signaux mécaniques et chimiques pour rétablir un équilibre.
Nous essayons de construire des connaissances fondamentales pour comprendre comment la communication se déroule chez les plantes.
C’est ce que déclare Vesna Bacheva, post-doctorante associée au CROPPS et Fellow Schmidt Science, en expliquant que « notre structure fournit une compréhension mécaniste de ce qui permet aux signaux de se propager d’un endroit à un autre ».
Selon Abe Stroock, professeur d’ingénierie chimique et biomoléculaire, collaborant avec Bacheva, cette recherche représente une avancée importante dans un domaine où la compréhension mécaniste est encore embryonnaire.
Les scientifiques pourront mieux comprendre les besoins des plantes
Les scientifiques débattent depuis longtemps sur la manière dont les plantes envoient des signaux d’alerte. Certains pensent qu’elles utilisent des hormones ou des substances chimiques, tandis que d’autres privilégient les forces mécaniques. Jusqu’à présent, aucune réponse claire n’avait émergé.
La plateforme de Cornell a donc développé un modèle prédictif expliquant comment les changements de pression à l’intérieur d’une plante peuvent transmettre des signaux mécaniques et chimiques.
Leur étude montre que le système vasculaire de la plante – un ensemble de tubes pressurisés – joue un rôle central.
Lorsque la plante subit une blessure, par exemple quand une chenille mange une feuille, la pression change. Cette variation peut entraîner un flux massif d’eau transportant des substances chimiques de stress vers des parties éloignées de la plante.
Ces substances peuvent amener la plante à générer un acide toxique pour repousser les insectes.
En plus de transporter des substances chimiques, les changements de pression peuvent également ouvrir des canaux mécanoréceptifs près de la vascularisation de la plante.
Lorsque ces canaux s’ouvrent, ils libèrent des ions tels que le calcium. Un pic de calcium, connu sous le nom de flux de calcium, peut déclencher l’activation de gènes de défense.
Les découvertes de l’équipe indiquent un système coordonné où les forces mécaniques et les signaux chimiques collaborent, fournissant aux chercheurs de nouveaux outils pour améliorer les défenses naturelles des plantes.
Nous essayons de développer des plantes qui puissent nous signaler ce qu’elles ressentent sur le moment.
Bacheva, comme mentionné précédemment, souligne que ces organismes expérimentaux peuvent changer de couleur lorsqu’ils sont assoiffés ou briller sous des lumières spéciales lorsqu’ils sont en stress.
À l’avenir, ces systèmes pourraient permettre aux agriculteurs d’envoyer des signaux à leurs cultures. Par exemple, un agriculteur pourrait avertir les plantes de l’arrivée de sécheresses, les incitant à rationner l’eau.
D’après Stroock, « nous sommes à un point où nous explorons simultanément la biologie moléculaire, la bio-physique, la conception d’ingénierie et l’intégration pour la réalité agronomique avec de nouveaux concepts et technologies ».
« Écouter » les plantes pourrait apporter de nombreux avantages
La capacité des plantes à envoyer et recevoir des signaux génère des opportunités intéressantes pour l’agriculture.
Effectivement, si les plantes pouvaient informer les agriculteurs précisément quand elles nécessitent une intervention, cela pourrait conduire à des cultures plus saines et à une utilisation plus efficace des ressources.
De plus, les agriculteurs pourraient agir plus rapidement, arroser de manière plus efficiente et mieux protéger les cultures avant que les problèmes ne surviennent.
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