De nombreuses recherches semblent démontrer que les plantes ayant des liens de parenté coopèrent plus efficacement pour assurer leur survie et leur développement. Ces adaptations pourraient être utilisées pour optimiser naturellement la croissance des cultures.
Alors que l’on pense que l’importance de la famille concerne uniquement les humains et certains animaux, il semblerait que les plantes possèdent également des « valeurs familiales ».
Cette hypothèse semblait plutôt absurde pour un grand nombre de biologistes il y a encore une dizaine d’années : comment les plantes reconnaissent leurs « proches » alors qu’elles n’ont pas de système nerveux, ce qui est fondamental pour la reconnaissance chez les animaux ?
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Alors que l’entraide entre espèces animales génétiquement proches est considérée comme un avantage évolutif, Susan Dudley, de l’Université Mcmaster au Canada, avait théorisé que cela devait être également le cas chez les végétaux.
« Nous devons reconnaître que les plantes ne détectent pas seulement s’il fait clair ou sombre ou si elles ont été touchées, mais aussi avec qui elles interagissent », déclare t-elle.
En 2007, elle avait réalisé une expérience sur une espèce nord-américaine (Cakile edentula) pour observer si cette dernière montrait une adaptation de sa croissance lorsqu’elle cohabite aux côtés d’individus apparentés.
La petite plante montrait une croissance normale aux côtés d’autres espèces, tandis qu’avec ses proches, sa taille était moins importante, certainement dans le but d’éviter la compétition avec ses paires en prenant moins d’espace, et ainsi en limitant ses besoins en ressources pour les partager avec eux. Mais à la sortie du papier, Dudley avait reçu de nombreuses critiques négatives des scientifiques, particulièrement pour le design de l’expérience.
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Cependant, les nombreuses recherches publiées par la suite par différents biologistes semblent de plus en plus crédibiliser que les végétaux peuvent également se soucier de leurs pairs les plus proches génétiquement, que ce soit pour la croissance, la défense, ou la reproduction.
Récemment, une coopération entre des chercheurs de l’Université de Lausanne en Suisse et le Conseil supérieur de la recherche scientifique en Espagne a effectué une étude sur des plantules d’un crucifère espagnol (Moricandia moricandioides), en les plantant dans des pots soit seules, soit avec plusieurs voisines (3 ou 6), avec différents niveaux de parenté. Les scientifiques ont constaté que plus les pots contenaient de plantes proches génétiquement, plus la floraison de ces dernières était importante, les rendant ainsi plus attractives pour la pollinisation.
Le groupe pense qu’elles sacrifient une partie de leur capacité de production des graines pour mettre plus d’énergie dans la floraison. Davantage de graines sont finalement fertilisées dans les pots contenant plus qu’une plante selon eux.
Mais une autre question se pose : est-ce que les végétaux se reconnaissent génétiquement, ou bien identifient-ils leurs voisins comme étant plus ou moins similaires à eux ?
En 2014, des écologistes de l’Université de Californie à Davis ont étudié le mécanisme d’alerte au danger par l’armoise tridentée (Artemisia tridentata) à ses congénères. Lorsqu’elle est blessée par un herbivore, elle libère un composé volatil stimulant ses voisins à produire une molécule toxique contre les prédateurs. Mais cette espèce peut être divisée en 2 chemotypes, car chaque individu peut produire soit du camphre, soit du thuyone pour alerter ses pairs.
Le fait que le composé qu’elles émettent soit déterminé par leur hérédité, fait de cette plante un modèle de choix pour étudier les signaux de reconnaissance des pairs. Lorsqu’un des 2 composés était appliqué sur les armoises, les chercheurs ont constaté que seules celles qui produisaient le même réagissaient et résistaient par la suite plus efficacement aux insectes herbivores que les armoises de l’autre chémotype, suggérant que les caractères héréditaires sont impliqués dans la reconnaissance des proches.
En 2011, des biologistes de l’Université de Buenos Aires, qui avaient travaillé avec l’Arabette des dames (Arabidopsis Thaliana) ont remarqué que cette dernière diminuait la taille de ses feuilles pour éviter de faire de l’ombre (et donc de bloquer l’accès à la lumière) à ses voisins, mais uniquement lorsqu’elles avaient un lien de parenté. Cependant, les chercheurs n’avaient pas réussi à comprendre comment elles les différenciaient des autres.
Mais en 2015, ils avaient constaté que l’intensité avec laquelle les feuilles reflétaient la lumière sur leurs voisins jouait un rôle dans la reconnaissance, et que cela influençait la réorganisation de leur structure. Les individus apparentés avaient tendance à faire pousser leurs feuilles à la même hauteur pour une meilleure réflexion de la lumière entre eux. Et cela diminuait également les zones d’ombre sur les feuilles, permettant ainsi un développement et une production des graines plus efficaces.
« Il n’y a pas d’autres cas de reconnaissance de parenté chez les plantes où le signal, les récepteurs et les conséquences sur la condition physique ont été établis », déclare le chercheur principal du groupe, Jorge Casal.
Il avait également observé chez les tournesols apparentés, qu’ils avaient tendance à s’éloigner les uns des autres en se courbant durant leur croissance, pour ne pas se gêner. Lorsqu’ils faisaient cela, ils produisaient jusqu’à 47% d’huile supplémentaires par rapport à ce qu’ils produisent en poussant tout droit.
Ces résultats ont suggéré à une équipe chinoise une stratégie permettant d’améliorer les cultures de riz, en les faisant uniquement pousser avec d’autres ayant un lien de parenté. L’espèce avec laquelle ils ont travaillé produit dans ses racines un composé toxique contre les mauvaises herbes, mais ils avaient constaté qu’elle se défendait encore plus efficacement lorsque les cultures apparentées étaient regroupées.
Ces dernières recherches ont convaincu une large communauté de scientifiques qui avaient au départ critiqué Susan Dudley. Mais pour certains, comme Laurent Keller, biologiste de l’Université de Lausanne, qui a également travaillé sur l’Arabette des dames concernant la reconnaissance des pairs, davantage d’évidences sont nécessaires pour obtenir une explication claire sur la communication entre les plantes de même « famille ». « Les gens ont commencé à comprendre qu’il était important de bien réfléchir à la conception de l’expérience pour écarter d’autres explications potentielles », explique t-il.