mardi, 18 septembre 2018
Un mécanisme de communication chez les plantes qui s’apparente au système nerveux
Un article au titre un peu intriguant a été publié la semaine dernière dans la revue Science : Nervous system-like signaling in plant defense. On y décrit la découverte d’un système de signalisation chez certaines plantes utilisant le glutamate lorsqu’elles sont attaquées par des herbivores. Le glutamate, un neurotransmetteur excitateur bien connu du cerveau des mammifères, se fixe alors sur un récepteur similaire à celui que l’on retrouve dans le système nerveux. Cela a pour effet d’augmenter la concentration de calcium circulant entre les cellules (rendue visible grâce à une protéine fluorescente), ce qui avertit en quelque sorte le reste de la plante que l’une de ses feuilles est en train de se faire manger. En quelques minutes seulement, la plante pourrait alors mettre en branle des mécanismes de défense pour protéger ses autres feuilles.
Ce parallèle entre ce nouveau système de signalisation mis en évidence chez les végétaux et des éléments biochimiques et fonctionnels similaires dans le système nerveux des animaux à en effet de quoi surprendre à première vue. La grande différence entre les plantes et les animaux ne vient-elle pas justement du fait que, les plantes étant capables de faire de la photosynthèse, n’ont qu’à se planter au soleil et à utiliser directement l’énergie des photons lumineux pour associer le carbone du CO2 de l’air avec l’eau et les sels minéraux provenant de la terre pour se développer. Elles n’ont donc pas besoin de se déplacer pour trouver l’énergie nécessaire à la fabrication de leurs constituants. Et n’ont donc que faire d’un système nerveux.
Du côté des animaux, on le sait, nous n’avons pas cette merveilleuse molécule de chlorophylle qui permet la photosynthèse. Nous n’avons donc pas le choix de percevoir notre environnement et de nous y déplacer pour trouver nos sources d’énergie. Et comme souvent ces sources d’énergies sont d’autres animaux qui se déplacent eux aussi, un système de signalisation très rapide a été privilégié par l’évolution chez les animaux : le système nerveux !
Nos neurones sont donc des cellules à l’origine comme les autres, avec une membrane, un noyau, des organites cellulaire comme les mitochondries, les ribosomes, etc. Mais nos cellules nerveuses ont raffiné un phénomène que l’on retrouve chez toutes les cellules : le fait d’avoir une différence dans la répartition des charges électriques de part et d’autres de la membrane cellulaire (dues à des ions et à d’autres plus grosses molécules). Ils l’ont raffiné dans le sens où nos neurones possèdent toutes sortes de canaux à travers cette membrane que les autres cellules ne possèdent pas et qui leur permettent de faire varier cette différence de potentiel électrique et de s’en servir comme mécanisme de communication ultra-rapide (de l’ordre de la fraction de seconde) que l’on appelle l’influx nerveux ou potentiel d’action.
Ayant la possibilité de faire de la photosynthèse, les plantes n’ont pas favorisé l’évolution de tels canaux et donc du système de communication ultra-rapide, le système nerveux, qui vient avec. Est-ce que cela veut dire que les cellules végétales ne communiquent pas entre elles ? Oh que non ! On le sait maintenant depuis des décennies, elles peuvent émettre toutes sortes substances volatiles capables de se répandre dans l’air et d’alerter d’autres plantes de la même espèce qu’un insecte est par exemple en train de les grignoter et qu’elles feraient mieux de commencer à synthétiser un poison contre lui si elle ne veulent pas y passer elles aussi. Et l’on sait maintenant, grâce à l’étude publiée dans Science la semaine dernière, que des molécules peuvent également être diffusées à l’intérieur de la plante elle-même et agir comme un système de communication quoique plus lent que l’influx nerveux (car plutôt de l’ordre de la minute, ce qui les rapproche peut-être davantage d’un signal hormonal d’ailleurs).
Dans cette perspective des nombreux mécanismes moléculaires qu’utilisent les cellules vivantes pour communiquer entre elle, le titre de l’article de Science apparaît peut-être maintenant un peu moins surprenant. Mais néanmoins tout aussi intéressant, car il ajoute une brique de plus à tout ce domaine en pleine ébullition des mécanismes de communication chez les plantes. La question de la « sentience » végétale avait même été abordée à la récente école d’été de l’Institut des sciences cognitives de l’UQAM avec une présentation de Frantisek Baluska intitulée « What a Plant Knows and Perceives ».
Cela rejoint aussi le travail d’un «neurobiologiste végétal» comme Stefano Mancuso qui expose dans cet entretient les fondements de cette approche. Approche qui rejoint aussi celle encore plus large d’un Evan Thompson par exemple. Celui-ci n’a-t-il pas intitulé l’un de ses ouvrages Mind in Life ? Et pas seulement Mind in Animal Nervous Systems…
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