Les dernières recherches ont montré que lorsque les feuilles des plantes entrent en contact les unes avec les autres, un réseau de signaux biologiques se forme, qui envoie une alerte précoce du stress environnemental aux « voisins », améliorant ainsi considérablement la capacité de l'ensemble du groupe végétal à résister à un stress tel qu'une forte lumière.capacité. L'équipe de recherche a souligné que ce phénomène devrait changer notre compréhension traditionnelle de la relation entre les plantes : elles ne sont pas seulement des concurrentes, mais aussi « se rassemblent pour se réchauffer » dans des environnements difficiles.
La recherche a été réalisée par l'équipe du botaniste Ron Mittler de l'Université du Missouri. L'article a été publié sur la plateforme de prépublication BioRxiv, mais n'a pas encore été évalué par des pairs. Ils ont choisi comme objet la plante modèle Arabidopsis thaliana et ont divisé les plantes en deux groupes : un groupe a été planté très près pour que les feuilles soient en contact les unes avec les autres, et l'autre groupe a été planté à une certaine distance pour éviter que les feuilles ne se touchent.
Après avoir établi cette « chaîne de feuilles », les chercheurs ont soumis les deux groupes de plantes à une lumière de haute intensité similaire à celle d'un fort rayonnement solaire, puis ont évalué le degré de dommage en mesurant les fuites d'électrolytes et la teneur en anthocyanes dans les feuilles. Plus la fuite d'électrolytes est importante, plus les dommages à la membrane cellulaire sont graves, et l'accumulation d'anthocyanes est un indicateur typique que les plantes souffrent d'un stress lumineux.
Les résultats ont montré que les plantes dont les feuilles étaient en contact les unes avec les autres présentaient moins de dommages aux feuilles, une plus faible accumulation d'anthocyanes et une plus grande résistance au stress lumineux ; au contraire, les plantes cultivées seules et sans contact les unes avec les autres présentaient des niveaux d'anthocyane significativement plus élevés et des dommages plus graves. Lorsque vous appliquez une stimulation ou un stress à l'une des plantes, explique Mittler, cela envoie un signal à toutes les plantes avec lesquelles elle entre en contact, ce qui amène les individus de l'ensemble du « réseau tactile » à devenir plus tolérants.
Dès 2022, des recherches ont prouvé que les plantes en contact les unes avec les autres peuvent transmettre des signaux électriques entre les parties aériennes. Sur cette base, ce travail pose en outre la question suivante : le simple « toucher » est-il suffisant en soi pour améliorer la résistance des plantes au stress ? Pour révéler le mécanisme derrière cela, l'équipe a introduit des mutants génétiquement modifiés qui étaient incapables de transmettre normalement des signaux chimiques, et a conçu une « chaîne de signaux » composée de trois plantes : « l'expéditeur » qui envoie le signal, le « médiateur » au milieu et le « récepteur » à la fin.
Lorsque la plante intermédiaire a été remplacée par un type sauvage, les receveurs terminaux ont pu se protéger du stress lumineux ; lorsque l'intermédiaire a été remplacé par un mutant défectueux, les plantes terminales ont perdu cette couche de protection, ce qui indique que la signalisation chimique entre les contacts est essentielle pour améliorer la résistance au stress. Ce modèle expérimental souligne également le rôle clé du peroxyde d’hydrogène : la sécrétion associée est considérée comme un maillon essentiel de l’amélioration de la résistance des populations végétales.
L’opinion traditionnelle est que les plantes entretiennent davantage une relation de compétition – en compétition pour l’espace, la lumière et les nutriments. Mittler a proposé une perspective évolutive de « compromis » : dans des situations comportant de nombreux prédateurs et une pression environnementale élevée, grandir en groupe et maintenir un contact physique peut conduire à une capacité de survie globale plus forte ; tandis que dans un environnement idéal avec presque aucune pression et des ressources suffisantes, cultiver seul peut aider les individus à maximiser l'utilisation des ressources.
Piyush Jain, biologiste végétal à l'Université Cornell qui a participé à l'étude, a commenté que la conception expérimentale adoptée dans cette étude était "réfléchie et ingénieuse" et a permis d'explorer davantage les voies de communication entre les plantes aériennes qui sont encore relativement inconnues. Il a noté que la conception répond à une question de longue date : le rôle que jouent les signaux chimiques et électriques dans la capacité des plantes à résister à un stress lumineux excessif.
Bien que l'étude en soit encore au stade de la prépublication et que ses conclusions doivent encore être vérifiées par des expériences plus indépendantes, elle a fourni de nouveaux indices sur la manière dont les plantes « se soutiennent mutuellement » sous un stress environnemental. À mesure que les mécanismes pertinents seront davantage clarifiés, les gens seront peut-être en mesure d'utiliser plus consciemment le « système de défense commun naturel » provoqué par le contact entre les plantes dans les plantations agricoles et l'aménagement des cultures.