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Le mouvement des plantes

par Minaaem, le 10/04/2019 à 15:23 - 125 visites

Bonjour, je viens de réaliser que les plantes bougent, les fleurs par exemple s'ouvrent et se ferment. Jusqu'ici rien de bien nouveau, mais sans muscles, comment font-elles ?

Réponse du Guichet du savoir

par gds_et, le 12/04/2019 à 12:57

Bonjour,

Voici l’explication que nous trouvons dans un dossier de futura sciences : Pourquoi certaines fleurs se referment la nuit ?

« Le mécanisme de fermeture nocturne des fleurs

Le mouvement de fermeture des pétales, mais aussi des feuilles chez certaines espèces, fait partie de ce que l'on appelle les mouvements de veille et de sommeil, ou encore nyctinastie.
Contrôlée à la fois par la variation de lumière, par la température et parfois par un rythme biologique interne, la concentration en ions calcium Ca2+ des cellules se modifie. Cette modification entraîne un changement de pression osmotique et donc de turgescence des cellules. Comme ce changement est inégal entre la face inférieure et la face supérieure du pétale ou de la feuille, il provoque une déformation qui aboutit à la fermeture de l'organe végétal.
Au matin, les stimuli antagonistes inversent le processus et la fleur s'ouvre à nouveau. »

En complément, voici ce que nous lisons dans l’ouvrage de Lydie Suty : Les végétaux : les relations avec leur environnement :

« Les plantes ne cessent en réalité pas de bouger […]. Les mouvements les plus spectaculaires sont sans doute la fermeture instantanée des folioles des feuilles de mimosa au moindre effleurement ou celle des pièges des dionées (plantes carnivores). On appelle thigmonastie un mouvement induit par une stimulation mécanique. Les récepteurs mécaniques perçoivent le contact et induisent une chaîne de transmission du signal qui régule la pression de turgescence et la pression osmotique de certaines cellules. Celles-ci se contractent et se relâchent à la façon des cellules musculaires des animaux. Le même type de mécanisme permet l’ouverture et la fermeture des stomates (petites ouvertures situées dans l’épiderme des feuilles) régulant les échanges gazeux entre l’extérieur et l’intérieur de la plante.
Un signal est réceptionné par un récepteur spécialisé et cette réception initie une cascade de signalisation aboutissant à la réponse physiologique adaptée, grâce à la régulation de l’expression de gènes spécifiques. Les principaux signaux impliqués dans les mouvements sont la gravité, la lumière, le contact, les modifications des équilibres hormonaux.
Ces mouvements utilisent de grandes quantités d’énergie et de trop nombreux contacts peuvent entraîner la mort de la plante par épuisement. On a d’ailleurs montré que des plantes peuvent mémoriser le fait qu’elles ont déjà été touchées une première fois sans danger et ainsi ne mettre en place la réaction explosive de défense que si c’est nécessaire, ce qui leur permet d’économiser leur énergie.
Il existe d’autres types de mouvements, par exemple la circumnutation, qui permet aux plantes volubiles (grimpantes) de s’enrouler autour d’un support. Les vrilles (feuilles modifiées) de ces plantes sont des organes sensoriels allant à la recherche d’un support. Ces mouvements sont très bien visualisés par des films en accéléré.
D’autres mouvements sont générés par l’activation de récepteurs photosensibles : ces mouvements permettent à la plante d’optimiser la réception de la lumière, soit pour la photosynthèse soit pour la photomorphogenèse. Il s’agit du phototropisme et de la nyctinastie. Chez certaines espèces, ils sont suffisamment rapides pour être perçus à l’œil nu. »


Dans La plante et ses sens, Daniel Chamowitz s’attarde sur l’action du pulvinus, un groupe de cellules qui permet le mouvement rapide des feuilles du mimosa pudica (sensitive) :

« Ce mouvement d’affaissement et d’ouverture du mimosa pudique est très semblable à celui de la dionée attrape-mouche y compris au niveau de l’électrophysiologie. Cela fut remarqué par Sir Jagadish Chandra Bose, éminent physicien de Calcutta qui devint physiologiste végétal. Alors qu’il menait ses recherches au sein du laboratoire de recherche Davy Faraday de l’Institution royale de Grande-Bretagne, Bose rapporta dans une communication de 1901 devant la Royal Society que le contact avec le mimosa pudique donnait naissance à un potentiel d’action électrique qui se propageait le long de la feuille, provoquant la fermeture rapide des folioles.
Des travaux mirent en évidence que l’action d’un signal électrique sur un groupe de cellules appelé pulvinus, qui sont les cellules motrices à l’origine du mouvement des feuilles, avait pour conséquence l’affaissement des feuilles du mimosa. Afin de comprendre comment le pulvinus fait bouger les feuilles en l’absence de muscles, il nous faut rappeler quelques fondements de biologie cellulaire végétale. Une cellule végétale comporte deux parties principales. Le protoplaste, semblable aux cellules animales, a des allures de bombe à eau : une mince membrane renferme un intérieur liquide. Celui-ci contient plusieurs structures microscopiques dont le nucléus, les mitochondries, des protéines et l’ADN. La spécificité des plantes tient au fait que ce protoplaste se trouve englobé dans la deuxième partie, structure semblable à une caisse appelée paroi cellulaire. C’est cette paroi qui confère à la plante sa force en l’absence de squelette pour la soutenir. Dans le cas du bois, du coton et des coquilles de noix, elle est épaisse et solide, tandis qu’au niveau des feuilles et des pétales, elle est mince et pliable.
En temps normal, le protoplaste contient tant d’eau qu’il pousse fortement contre la paroi cellulaire qui l’entoure, ce qui permet à la cellule végétale d’être rigide et de supporter du poids. Mais lorsqu’une plante manque d’eau, la pression sur la paroi cellulaire diminue et la plante se flétrit. En pompant l’eau à l’intérieur ou en l’expulsant de ces cellules, la plante peut contrôler la pression appliquée sur la paroi cellulaire. A la base de chaque foliole de mimosa pudique, on retrouve ces cellules du pulvinus qui agissent comme une pompe hydraulique mettant en mouvement les feuilles. Quand elles sont remplies d’eau, elles maintiennent les folioles ouvertes ; lorsqu’elles en perdent, la pression diminue et les feuilles se referment sur elles-mêmes.
A quel moment les potentiels d’action électriques entrent-ils en jeu ? Ils constituent le signal critique qui indique à la cellule de pomper l’eau ou de l’expulser. Dans des conditions normales, lorsque les feuilles du mimosa sont ouvertes, les cellules du pulvinus sont pleines d’ions potassium. Cette forte concentration de potassium à l’intérieur par rapport à l’extérieur provoque la pénétration de l’eau au sein de la cellule dans une vaine tentative de le diluer, d’où résulte une forte pression contre la paroi cellulaire – et des feuilles dressées. Les canaux à potassium s’ouvrent quand le signal électrique atteint le pulvinus et, lorsque le potassium quitte la cellule, l’eau fait de même, rendant les cellules flasques. Une fois le signal passé, les cellules du pulvinus recommencent à pomper du potassium et l’influx d’eau entraîne à nouveau l’ouverture des feuilles. L’ion calcium, celui-ci même qui joue un rôle stratégique dans la communication neuronale chez l’homme, régule l’ouverture des canaux à potassium, point essentiel […] de la réaction au contact de cette plante. »


Pour aller plus loin :

- Percevoir et bouger : les plantes aussi ! Pour la Science N°438 - Avril 2014
- Comment les plantes acquièrent-elles leur forme ? Une contribution des signaux mécaniques, ens
- Biomécanique des plantes, Iusti, université de Provence
- Mécanique du mouvement rapide de la plante carnivore Dionée : mesures élasto-hydrodynamiques à l'échelle de la cellule et du tissu - conséquences pour le mécanisme de fermeture, par Mathieu Colombani (thèse)


Bonne journée.
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