Question 1

Détection du toucher

Accepted Answer

La plante sensitive, ou Mimosa pudica, est une ravissante vivace éphémère, souvent considérée comme une annuelle sous nos climats. De la famille des légumineuses, elle est parente du genre Acacia qui compte nos populaires mimosas à pompons jaune d'or délicieusement parfumés. Originaire des zones tropicales d'Amérique du Sud où son port buissonnant peut s’étendre jusqu’à 80 cm à 1 m, elle se cultive uniquement en pot dans nos régions tempérées et ne dépasse alors guère les 30 cm.L’expression « être sensible du Mimosa » ; cette dernière n’est pas si absurde que cela, puisque la Sensitive (Mimosa pudica) est une plante qui est réellement sensible au toucher et qui en réponse effectue une manœuvre rapide de fermeture ou de repli de ses doubles rangées de folioles sur eux-mêmes. Ce qui est remarquable dans ce mouvement c’est que ce ne sont pas uniquement les feuilles touchées qui se referment, mais cette réaction peut être transmise aux feuilles alentour et peut même être transmise à des feuilles plus éloignées encore si celle-ci subit une blessure. Ce mécanisme de repli peut être interprété de deux façons différentes, soit un mouvement de dissuasion qui surprend et effraie les prédateurs de par le mouvement en lui-même, mais aussi expose les épines qu'elle arbore. Le second axe d’interprétation est un mouvement de duperie afin de faire croire au prédateur que la nourriture potentielle de la plante sera moins importante que sur une plante voisine et orienter un herbivore par exemple vers une plante voisine concurrente de sa propre croissance. Ces mouvements de folioles sont similaires aux mouvements des folioles de l’arbre à pluie (Samanea saman)  qui lorsque la pluie survient replie ces derniers pour laisser l’eau atteindre le sol et les rouvre une fois le soleil revenu afin de profiter d'un sol humide et ombragé, limitant ainsi la perte d’eau. Dans ces deux cas, les mouvements des feuilles sont dus à des pertes de turgescence des cellules de l’extenseur du pulvinus qui est un organe moteur spécialisé situé à la base des feuilles avec en opposition les cellules du fléchisseur. Ainsi, lorsque les cellules de l’extenseur subissent une perte de turgescence, les cellules du fléchisseur se tendent.

Question 2

Perception et vision

Accepted Answer

Au niveau de la perception, la vue des plantes est beaucoup plus complexe que celle des hommes. En effet, la lumière représente pour une plante beaucoup plus qu’un simple signal : elle est source de nourriture. Les plantes l’utilisent en effet pour transformer l’eau et le dioxyde de carbone en sucres qui apportent à leur tour de la nourriture à tous les animaux. Mais les plantes sont aussi des organismes sessiles, immobiles. Elles se trouvent littéralement enracinées à un endroit et incapable de migrer pour chercher de quoi se nourrir. Pour compenser cette sédentarité, il est impératif qu’elles soient capables de trouver leur nourriture : c’est- à- dire de détecter et de capturer la lumière. Elles doivent donc savoir où celle- ci se trouve et, plutôt que de se déplacer vers leur nourriture, comme le font les animaux, croître jusqu’à elle. Une plante doit savoir si une autre a poussé au- dessus d’elle et lui filtre la lumière nécessaire à la photosynthèse. Lorsqu’une plante sent qu’elle se trouve à l’ombre, elle se met à pousser plus vite pour en sortir. Par ailleurs, pour survivre, elle doit savoir quand faire germer ses graines et quand se reproduire. De même que beaucoup de mammifères donnent la vie au printemps, de nombreuses plantes débutent leur croissance en cette saison.
Les plantes nous voient. En réalité, elles surveillent en permanence leur environnement. Lorsque quelqu’un s’approche, elles le remarquent ; et, si l’on se tient au- dessus d’elles, cela ne leur échappe pas. Elles savent même si vous portez une chemise bleue ou rouge, si vous avez repeint votre maison ou déplacé leur pot d’un bout à l’autre du salon. Évidemment, les plantes ne « voient » pas, comme vous et moi, en images. Elles ne font aucune différence entre un homme à lunettes d’une quarantaine d’années, légèrement dégarni, et une petite fille souriante aux boucles brunes. Mais elles perçoivent la lumière de bien des façons et notamment certaines couleurs que nous ne pouvons qu’imaginer, par exemple ces mêmes rayons ultraviolets qui nous donnent des coups de soleil ou cette lumière infrarouge qui nous réchauffe. Elles sont capables de dire si la luminosité est très faible (la flamme d’une bougie, par exemple), si l’on est à la mi- journée ou si le soleil est sur le point de passer derrière l’horizon. Elles savent si la lumière vient de la gauche, de la droite ou du dessus. Elles savent également si une autre plante a poussé au- dessus d’elles et leur fait de l’ombre. Et elles savent depuis combien de temps il fait jour. Cela suffit- il à parler de « vision des plantes » ? Avant de répondre, examinons ce qu’est la vue pour nous. Prenons l’exemple d’un aveugle de naissance, vivant dans une obscurité totale. Imaginons qu’on lui offre la capacité de faire la distinction entre la lumière et l’ombre, l’intérieur et l’extérieur. À coup sûr, ces sensations nouvellement acquises seraient reconnues comme une vision rudimentaire susceptible de lui permettre de nouvelles fonctions. Supposons maintenant que cette personne devienne également capable de distinguer les couleurs, de voir le bleu au- dessus d’elle et le vert au- dessous. Cela serait sans aucun doute salué comme un progrès par rapport à la cécité totale ou à la simple capacité à distinguer le blanc et le gris. Il me semble que tout le monde serait d’accord pour considérer que ce changement fondamental   d’une cécité absolue à la perception de couleur représente bel et bien la « vue » de cette personne.

Question 3

Détection jour et nuit

Accepted Answer

Tout au long de la journée, les plantes fabriquent de la matière organique avec l'énergie du soleil. Les regards scientifiques sur le monde végétal se portent donc résolument sur cette partie essentielle de leur vie : la journée. Sauf qu'une machinerie aussi complexe ne saurait fonctionner sans s’interrompre.
Pour la plupart des espèces, la nuit est ainsi une nécessité vitale. Elle est en quelque sorte réparatrice. C'est le moment où certaines plantes ferment leurs stomates, interrompent leur flux d'eau et restaurent la turgescence de leurs cellules. Or, cette pression de turgescence est nécessaire à la plante pour grandir et déformer les parois rigides de ses cellules.
De la même manière que nous avons besoin de sommeil pour restaurer nos fonctions, les plantes consacrent donc leurs nuits à entretenir leur métabolisme et surtout... à grandir.
Les plantes respirent, de jour comme de nuit. Elles consomment donc de l’oxygène et rejettent du gaz carbonique.
De jour, la respiration est masquée par le processus de photosynthèse qui est le phénomène dominant.
De nuit, faute de lumière, la photosynthèse s’interrompt : la plante respire seulement, donc elle absorbe l’oxygène de l’air et continue à rejeter le gaz carbonique. En respirant en période d’obscurité, des réactions chimiques ont lieu, libérant le gaz carbonique rejeté par la plante, et de l’énergie utilisée à divers processus d’entretien et de croissance.
L’élongation cellulaire est liée aux auxines (sortes d’hormones de croissance végétales) qui, en partie détruites à la lumière, bénéficient de son absence (les plantes se courbent vers la lumière, le côté éclairé de la tige ayant moins d’auxines, est plus court). La nuit, l’amidon produit dans les chloroplastes est hydrolysé et utilisé ou stocké pour diverses utilisations…
De jour, les plantes consomment du CO2, la nuit, elles l’expulsent.
Pour qu’une plante vive la photosynthèse doit excéder la respiration, c’est-à-dire que le gain de gaz carbonique doit excéder les pertes, la respiration entretient l’ensemble et en permet la croissance.
La photosynthèse est, pour les plantes, une activité à haut rendement avec des inconvénients compensés par une nuit réparatrice vouée à l’entretien et au développement du système grâce à la respiration nocturne. Les deux phénomènes ne font pas intervenir les mêmes compartiments cellulaires ni les mêmes enzymes.
Les échanges gazeux liés à la respiration et ceux de la photosynthèse sont des mécanismes complémentaires.
De jour, la photosynthèse est le processus dominant (la plante produit davantage de nutriments qu’elle n’en utilise durant la respiration).
De nuit, la respiration devient le processus exclusif (la plante consomme des nutriments pour sa croissance ou d’autres réactions métaboliques).
L’alternance profite successivement aux deux phénomènes vitaux.
D’autres rythmes circadiens : les nasties (du grec Nastos = resserré) certaines plantes à fleurs ouvrent leurs corolles de jour et les ferment, comme pour dormir, la nuit. Il existe pourtant des fleurs nocturnes dont la pollinisation est effectuée par des papillons de nuit. Le cas du Silène penché est typique. Et la Belle de nuit s’ouvre le soir.
Sans penser comme Linné qu’il existe une «horloge de Flore », qui permettrait de dire l’heure grâce aux fleurs s’épanouissant successivement, il est indéniable, même si d’autres facteurs interfèrent (température, hygrométrie) que la lumière joue un rôle de premier plan.
Le phénomène est contrôlé par des substances appelées hormones, sécrétées par la plante. Il est subordonné aux variations de la quantité de lumière, plus précisément appelé «photonastie». On peut utiliser le terme de «nyctinastie», pour mieux désigner la réaction motrice des plantes à la succession rythmée des jours et des nuits.
La fleur est le précieux organe de reproduction formé à partir de feuilles transformées à cet effet. Lorsque la fleur s’ouvre au lever du jour, les cellules de la surface extérieure des pétales prennent de l’expansion. Lorsqu’elle se ferme au crépuscule, ce sont plutôt les cellules de la surface inférieure qui s’élargissent.
Dans les deux cas, ceci est plus marqué à la base de la corolle dont les cellules contiennent des poches. Ces vacuoles se gonflent d’eau et constituent des points d’articulation importants qui commandent le déplacement des folioles, des pétales. L’eau qui remplit les vacuoles véhicule les sels minéraux indispensables.
La reproduction est un objectif primordial : il est important d’optimiser les chances de réussite.
La fermeture de la corolle peut dépendre de la différence, le soir, de la chute de température, de telle sorte qu’on ne peut dire quand cesse la thermonastie et où commence la photonastie, les deux nasties se renforçant éventuellement.
Le déploiement des folioles, certains jours de faible intensité lumineuse, certaines plantes gardent leurs feuilles en position fermée ; c’est particulièrement observable chez le trèfle et l’oxalis. C’est une nyctinastie comme pour les fleurs. La plante type est la sensitive dont les feuilles se replient la nuit et se déploient le jour. Le stimulus produit la formation d’un signal électrique qui se propage le long de la plante à plus ou moins grande distance selon l’intensité du stimulus. C’est cette onde électrique qui produira au niveau des pulvinus (renflements à la base de chaque pétiole et foliole), une variation de turgescence responsable du mouvement de repliement de la feuille ou de ses folioles.
Les feuilles se placent en fonction du soleil pour optimiser la photosynthèse.
Les cycles journaliers dans des cas extrêmes
Pour survivre dans un habitat hostile, certaines plantes ont imaginé des procédés métaboliques
alternés qui diffèrent de ce qui est la norme parmi toutes les autres plantes.

REFERENCES

Détection du toucher

Perception et vision

Détection jour et nuit

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