Pour une plante poussant sur le sol forestier, un faisceau de lumière provenant d’un couvert forestier ouvrant peut être inquiétant. Mais de nouvelles recherches suggèrent que les plantes qui poussent ensemble pourraient être capables de se prévenir mutuellement de tels événements stressants en touchant leurs feuilles, devenant ainsi collectivement plus résilientes.
« C'est un peu comme une alarme », explique Ron Mittler, biologiste végétal à l'Université du Missouri en Colombie. « Comme : « Hé, quelque chose arrive, préparez-vous. »
Mittler et ses collègues cultivaient du cresson (Arabidopsis thaliana) pendant plusieurs semaines, certaines en solitude et d'autres en groupes denses où les plantes pouvaient se toucher les feuilles. Lorsqu'elles sont exposées à un excès de lumière, les plantes individuelles ont montré plus de signes de stress et de dommages que celles des groupes, rapportent les scientifiques le 12 décembre sur biorXiv.org. « Ils semblent être plus préparés à gérer le stress s'ils se touchent », explique Mittler.
Les plantes communiquent sous terre par leurs racines, via des microbes ou en formant des réseaux avec des champignons. La recherche suggère également que la communication en surface peut s'effectuer via plusieurs canaux, notamment des produits chimiques en suspension dans l'air qui alertent d'autres plantes des attaques d'herbivores ou des sons qui communiquent du stress. Les plantes peuvent également se transmettre des signaux électriques à travers leurs feuilles, formant ainsi un réseau connecté par le toucher, même si les effets de cela sur leur santé étaient auparavant inconnus.
Mittler et son équipe ont mené une série d'expériences sur des plants de cresson sauvage cultivés à partir de semis en laboratoire. Ils ont analysé les changements dans l'expression des gènes dans les plantes isolées et celles dont les feuilles touchaient celles d'une autre, ont surveillé les signaux transmis entre elles et ont mesuré la résilience au stress en éclairant fortement les plantes. En utilisant des plantes génétiquement modifiées incapables de transférer certains signaux chimiques, les scientifiques ont déterminé quels signaux étaient responsables de toute acclimatation au stress.
À peine une heure après le contact, les plantes dont les feuilles ont été touchées ont activé plus de 2 000 gènes de réponse au stress, notamment ceux qui les aident à faire face à la lumière, au froid, à l'engorgement, au sel et aux blessures. Comparées aux plantes qui se touchaient, les plantes isolées exposées à la lumière présentaient des niveaux plus élevés de dommages cellulaires et accumulaient davantage de pigments liés au stress.
Les expériences avec des plantes génétiquement modifiées ont également révélé que le transfert de peroxyde d’hydrogène était crucial pour induire la résilience des plantes voisines. Les plantes produisent du peroxyde d'hydrogène lorsqu'elles sont déclenchées par une série de stress, explique Mittler. Mais c’est la première fois qu’il est identifié comme un signal transmis d’usine à usine.
« Ce que nous étudions est un mécanisme de signalisation général très important », explique Christine Foyer, phytologue à l'Université de Birmingham en Angleterre, qui n'a pas participé à l'étude. « Si vous y réfléchissez, les plantes doivent l'avoir parce qu'elles ne bougent pas. Elles doivent être alarmées par ce qui se passe dans l'environnement. »
Mittler affirme que les résultats expliquent pourquoi la culture conjointe des cultures les aide souvent à survivre dans des conditions difficiles et pourraient un jour être utilisées pour concevoir des communautés végétales mixtes plus résilientes aux menaces superposées du changement climatique, telles que les inondations et la chaleur.
«Je peux y regrouper trois espèces différentes dont je sais qu'elles communiqueront de la meilleure façon en surface et sous terre», dit-il. « C'est ce que j'espère. »
Même Darwin a dit que les mélanges de plantes poussent mieux que celles seules, dit Foyer, et cela pourrait être l'une des raisons pour lesquelles. « Cela veut simplement dire que des plantes de type similaire communiqueront des signaux », dit-elle. « Il se pourrait que des plantes de différents types l'utilisent mais le fassent mieux. »
