Dans quelle mesure les plantes sont-elles conscientes? C’est la question centrale derrière un nouveau livre fascinant, « What a Plant Knows », de Daniel Chamovitz, directeur du Centre Manna pour les Biosciences végétales de l’Université de Tel Aviv. Une plante, soutient-il, peut voir, sentir et sentir. Il peut monter une défense lorsqu’il est assiégé et avertir ses voisins des ennuis sur le chemin. On peut même dire qu’une plante a une mémoire. Mais cela signifie-t—il que les plantes pensent – ou que l’on peut parler d’une « neuroscience » de la fleur ? Chamovitz a répondu aux questions du rédacteur en chef de Mind Matters, Gareth Cook.
1. Comment vous êtes-vous intéressé à ce sujet pour la première fois?
Mon intérêt pour les parallèles entre les sens végétaux et humains a commencé lorsque j’étais jeune postdoctorant dans le laboratoire de Xing-Wang Deng à l’Université de Yale au milieu des années 1990.Je m’intéressais à l’étude d’un processus biologique qui serait spécifique aux plantes et ne serait pas lié à la biologie humaine (probablement en réponse aux six autres « médecins » de ma famille, qui sont tous des médecins). J’ai donc été attiré par la question de savoir comment les plantes perçoivent la lumière pour réguler leur développement.
On savait depuis des décennies que les plantes utilisent la lumière non seulement pour la photosynthèse, mais aussi comme signal qui modifie la façon dont les plantes poussent. Dans mes recherches, j’ai découvert un groupe unique de gènes nécessaires à une plante pour déterminer si elle est dans la lumière ou dans l’obscurité. Lorsque nous avons rapporté nos résultats, il est apparu que ces gènes étaient uniques au règne végétal, ce qui correspondait bien à mon désir d’éviter tout contact avec la biologie humaine. Mais à ma grande surprise et contre tous mes plans, j’ai découvert plus tard que ce même groupe de gènes faisait également partie de l’ADN humain.
Cela a conduit à la question évidente de savoir ce que ces gènes apparemment « spécifiques aux plantes » font chez l’homme. Bien des années plus tard, nous savons maintenant que ces mêmes gènes sont importants chez les animaux pour le moment de la division cellulaire, la croissance axonale des neurones et le bon fonctionnement du système immunitaire.
Mais plus étonnant, ces gènes régulent également les réponses à la lumière chez les animaux! Bien que nous ne changions pas notre forme en réponse à la lumière comme le font les plantes, nous sommes affectés par le laboratoire au niveau de notre horloge interne. Nos horloges circadiennes internes nous maintiennent sur un rythme de 24 heures, c’est pourquoi lorsque nous voyageons à mi-chemin du monde, nous ressentons le décalage horaire. Mais cette horloge peut être réinitialisée à la lumière. Il y a quelques années, j’ai montré, en collaboration avec Justin Blau à l’Université de New York, que les mouches des fruits mutantes qui manquaient certains de ces gènes perdaient la capacité de répondre à la lumière. En d’autres termes, si nous changions leurs horloges, elles restaient en décalage horaire.
Cela m’a amené à réaliser que la différence génétique entre les plantes et les animaux n’est pas aussi importante que je l’avais naïvement cru. Alors, sans faire de recherches actives dans ce domaine, j’ai commencé à remettre en question les parallèles entre la biologie végétale et la biologie humaine, alors même que mes propres recherches ont évolué à partir de l’étude des réponses des plantes à la lumière à la leucémie chez les mouches des fruits.
2. Comment pensez-vous que les gens devraient changer leur façon de penser des plantes?
Les gens doivent se rendre compte que les plantes sont des organismes complexes qui vivent des vies riches et sensuelles. Vous savez que beaucoup d’entre nous se rapportent aux plantes comme des objets inanimés, pas très différents des pierres. Même le fait que beaucoup de gens substituent des fleurs en soie aux vraies, ou des arbres de Noël artificiels aux vivants, est exemplaire à un certain niveau de notre relation avec les plantes. Tu sais, je ne connais personne qui garde un chien en peluche à la place d’un vrai!
Mais si nous réalisons que toute la biologie végétale résulte de la constriction évolutive de « l’enracinement » qui maintient les plantes immobiles, alors nous pouvons commencer à apprécier la biologie très sophistiquée qui se passe dans les feuilles et les fleurs. Si vous y réfléchissez, l’enracinement est une énorme contrainte évolutive. Cela signifie que les plantes ne peuvent pas échapper à un mauvais environnement, ne peuvent pas migrer à la recherche de nourriture ou d’un partenaire. Les plantes ont donc dû développer des mécanismes sensoriels incroyablement sensibles et complexes qui leur permettraient de survivre dans des environnements en constante évolution. Je veux dire si vous avez faim ou soif, vous pouvez marcher jusqu’au point d’eau (ou au bar) le plus proche. Si vous avez chaud, vous pouvez vous déplacer vers le nord, si vous cherchez un compagnon, vous pouvez sortir à une fête. Mais les plantes sont immobiles. Ils ont besoin de voir où se trouve leur nourriture. Ils ont besoin de sentir le temps, et ils ont besoin de sentir le danger. Et puis ils doivent pouvoir intégrer toutes ces informations très dynamiques et changeantes. Ce n’est pas parce que nous ne voyons pas les plantes bouger qu’il n’y a pas un monde très riche et dynamique à l’intérieur de la plante.
3. Vous dites que les plantes ont un odorat?
Bien sûr. Mais pour répondre à cela, nous devons définir nous-mêmes ce qu’est « l’odeur ». Lorsque nous sentons quelque chose, nous sentons un produit chimique volatil qui se dissout dans l’air, puis réagissons d’une manière ou d’une autre à cette odeur. L’exemple le plus clair chez les plantes est ce qui se passe pendant la maturation des fruits. Vous avez peut-être entendu dire que si vous mettez un fruit mûr et un fruit non mûr dans le même sac, le fruit non mûr mûrira plus rapidement. Cela se produit parce que le fruit mûr libère une phéromone en maturation dans l’air, et le fruit vert la sent et commence alors à mûrir lui-même. Cela se produit non seulement dans nos cuisines, mais aussi, voire principalement, dans la nature. Lorsqu’un fruit commence à mûrir, il libère cette hormone appelée éthylène, qui est détectée par les fruits voisins, jusqu’à ce que des arbres et des bosquets entiers mûrissent plus ou moins en synchronie.
Un autre exemple de plante utilisant l’odeur est la façon dont une plante parasite appelée dodder trouve sa nourriture. Dodder ne peut pas faire de photosynthèse et doit donc vivre des autres plantes. La façon dont il trouve sa plante hôte est en sentant. Un dodder peut détecter des quantités infimes de produits chimiques libérés dans l’air par les plantes voisines et choisira celui qu’il trouve le plus savoureux! Dans une expérience classique, les scientifiques ont montré que dodder préfère la tomate au blé car il préfère l’odeur.
3B. Que diriez-vous de l’audition?
C’est un peu plus délicat car si de nombreuses recherches soutiennent l’idée que les plantes voient, sentent, goûtent et ressentent, le soutien aux prouesses auditives des plantes est indirectement proportionnel à la quantité d’informations anecdotiques dont nous disposons sur la façon dont la musique peut influencer la croissance d’une plante. Beaucoup d’entre nous ont entendu des histoires sur les plantes qui fleurissent dans des salles avec de la musique classique. En règle générale, cependant, une grande partie de la recherche sur la musique et les plantes n’était pas, pour le moins, effectuée par des chercheurs fondés sur la méthode scientifique. Sans surprise, dans la plupart de ces études, les plantes ont prospéré dans la musique que l’expérimentateur préférait également.
D’un point de vue évolutif, il se pourrait aussi que les plantes n’aient pas vraiment besoin d’entendre. L’avantage évolutif créé par l’audition chez les humains et les autres animaux est un moyen pour notre corps de nous avertir de situations potentiellement dangereuses. Nos premiers ancêtres humains pouvaient entendre un dangereux prédateur les traquer dans la forêt, tandis qu’aujourd’hui nous entendons le moteur d’une voiture qui approche. L’audition permet également une communication rapide entre les individus et entre les animaux. Les éléphants peuvent se trouver sur de vastes distances en vocalisant des ondes subsoniques qui grondent autour des objets et parcourent des kilomètres. Un dolphin pod peut trouver un chiot dauphin perdu dans l’océan grâce à ses gazouillis de détresse. Ce qui est commun dans toutes ces situations, c’est que le son permet une communication rapide d’informations et une réponse, qui est souvent un mouvement — fuir un incendie, échapper à une attaque, retrouver sa famille.
Mais les plantes sont des organismes enracinés et sessiles. Alors qu’ils peuvent pousser vers le soleil et se plier avec la gravité, ils ne peuvent pas fuir. Ils ne peuvent pas s’échapper. Ils ne migrent pas avec les saisons. En tant que tel, les signaux sonores auxquels nous sommes habitués dans notre monde ne sont peut-être pas pertinents pour une plante.
Tout cela étant dit, je dois me couvrir en soulignant que certaines recherches très récentes laissent entendre que les plantes peuvent répondre aux sons. Pas à la musique, ce qui n’est pas pertinent pour une plante, mais à certaines vibrations. Il sera très intéressant de voir comment cela se déroule.
4. Les plantes communiquent-elles entre elles?
Au niveau de base, oui. Mais je suppose que cela se concentre sur la façon dont vous définissez la communication. Il ne fait aucun doute que les plantes réagissent aux signaux d’autres plantes. Par exemple, si un érable est attaqué par des insectes, il libère une phéromone dans l’air qui est captée par les arbres voisins. Cela incite les arbres récepteurs à commencer à fabriquer des produits chimiques qui l’aideront à combattre l’attaque imminente d’insectes. Donc, à première vue, c’est définitivement de la communication.
Mais je pense qu’il faut aussi se poser la question de l’intention (si on peut même utiliser ce mot pour décrire les plantes, mais me faire de l’humour pendant que je m’anthropomorphise). Les arbres communiquent-ils, ce qui signifie que cet arbre attaqué avertit-il ceux qui l’entourent? Ou pourrait-il être plus subtil? Il est peut-être plus logique que la branche attaquée communique avec les autres branches du même arbre dans un effort d’auto-survie, tandis que les arbres voisins, eh bien, ils écoutent juste et bénéficient du signal.
Il existe également d’autres exemples de ce type de communication. Par exemple, une étude très récente a montré que les plantes communiquent également par des signaux transmis de racine en racine. Dans ce cas, la plante « parlante » avait été stressée par la sécheresse et elle avait « dit » à ses plantes voisines de se préparer à un manque d’eau. Nous savons que le signal est passé par les racines car cela ne s’est jamais produit si les deux plantes étaient simplement dans des pots voisins. Ils devaient avoir des racines voisines.
5. Les plantes ont-elles une mémoire?
Les plantes ont certainement plusieurs formes de mémoire différentes, tout comme les gens. Ils ont une mémoire à court terme, une mémoire immunitaire et même une mémoire transgénérationnelle! Je sais que c’est un concept difficile à saisir pour certaines personnes, mais si la mémoire implique de former la mémoire (encoder des informations), de conserver la mémoire (stocker des informations) et de rappeler la mémoire (récupérer des informations), les plantes se souviennent définitivement. Par exemple, un piège à mouches Vénus doit avoir deux des poils sur ses feuilles touchés par un insecte pour se fermer, il se souvient donc que le premier a été touché. Mais cela ne dure qu’environ 20 secondes, puis il oublie. Les semis de blé se souviennent qu’ils ont passé l’hiver avant de commencer à fleurir et à produire des graines. Et certaines plantes stressées donnent naissance à des descendants plus résistants au même stress, un type de mémoire transgénérationnelle qui a également été récemment montré chez les animaux. Alors que la mémoire à court terme dans le piège à mouches de Vénus est basée sur l’électricité, tout comme l’activité neuronale, les mémoires à plus long terme sont basées sur l’épigénétique – des changements dans l’activité des gènes qui ne nécessitent pas d’altérations du code de l’ADN, comme le font les mutations, qui sont toujours transmises du parent à la progéniture.
6. Diriez-vous donc que les plantes « pensent »?
Non, je ne le ferais pas, mais c’est peut-être là que je suis encore limité dans ma propre pensée! Pour moi, la pensée et le traitement de l’information sont deux constructions différentes. Je dois faire attention ici car cela est vraiment à la limite de la philosophie, mais je pense que la pensée délibérée nécessite un cerveau très développé et une conscience autonoétique, ou du moins noétique. Les plantes présentent des éléments de conscience anoétique qui n’incluent pas, à mon sens, la capacité de penser. Tout comme une plante ne peut pas souffrir de douleur subjective en l’absence de cerveau, je ne pense pas non plus qu’elle pense.
7. Voyez-vous une analogie entre ce que font les plantes et ce que fait le cerveau humain? Peut-il y avoir une neuroscience des plantes, moins les neurones?
Tout d’abord, et au risque d’offenser certains de mes amis les plus proches, je pense que le terme neurobiologie végétale est aussi ridicule que la biologie florale humaine. Les plantes n’ont pas de neurone tout comme les humains n’ont pas de fleurs!
Mais vous n’avez pas besoin de neurones pour avoir une communication de cellule à cellule et un stockage et un traitement de l’information. Même chez les animaux, toutes les informations ne sont pas traitées ou stockées uniquement dans le cerveau. Le cerveau est dominant dans le traitement d’ordre supérieur chez les animaux plus complexes, mais pas chez les animaux simples. Différentes parties de la plante communiquent entre elles, échangeant des informations sur les états cellulaires, physiologiques et environnementaux. Par exemple, la croissance des racines dépend d’un signal hormonal généré à l’extrémité des pousses et transporté vers les racines en croissance, tandis que le développement des pousses dépend partiellement d’un signal généré dans les racines. Les feuilles envoient des signaux à la pointe de la pousse leur disant de commencer à faire des fleurs. De cette façon, si vous voulez vraiment faire un geste majeur de la main, la plante entière est analogue au cerveau.
Mais alors que les plantes n’ont pas de neurones, les plantes produisent et sont affectées par des produits chimiques neuroactifs! Par exemple, le récepteur du glutamate est un neurorécepteur du cerveau humain nécessaire à la formation de la mémoire et à l’apprentissage. Alors que les plantes n’ont pas de neurones, elles ont des récepteurs au glutamate et ce qui est fascinant, c’est que les mêmes médicaments qui inhibent le récepteur du glutamate humain affectent également les plantes. En étudiant ces protéines chez les plantes, les scientifiques ont appris comment les récepteurs du glutamate médient la communication d’une cellule à l’autre. Alors peut-être que la question devrait être posée à un neurobiologiste s’il pouvait y avoir une botanique des humains, moins les fleurs!
Darwin, l’un des grands chercheurs en plantes, a proposé ce qu’on appelle désormais l’hypothèse du « cerveau-racine ». Darwin a proposé que la pointe de la racine, la partie que nous appelons le méristème, agisse comme le cerveau le fait chez les animaux inférieurs, recevant une entrée sensorielle et dirigeant le mouvement. Plusieurs groupes de recherche modernes suivent cette ligne de recherche.
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