La signalisation électrique détectée entre des plants de tomates soulève des questions intéressantes

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Saviez-vous que les plantes communiquent entre-elles ? En effet, elles émettent et analysent des signaux (qui ne sont pas sonores), dits silencieux. Aujourd’hui, une nouvelle étude met en lumière ces signaux électriques envoyés d’une plante à une autre, et les questions intéressantes que cela soulève.

C’est le Dr Yuri Shtessel, un éminent professeur émérite de l’Université de l’Alabama à Huntsville (UAH) et le Dr Alexander Volkov, professeur de biochimie à l’Université d’Oakwood, qui ont co-rédigé un article basé sur des expériences physiques ainsi qu’une modélisation mathématique pour étudier la transmission des signaux électriques entre des plants de tomates.

Il faut savoir que la spécialité du Dr Shtessel est l’ingénierie de contrôle, et les algorithmes de contrôle sont largement applicables dans toutes les disciplines (par exemple dans le contrôle des véhicules aérospatiaux). À Oakwood, le Dr Volkov a étudié la propagation des signaux électriques à l’intérieur d’une plante et également entre les plantes à travers un réseau de champignons mycorhiziens omniprésents dans le sol, et qui semblent agir comme de véritables circuits. Les deux chercheurs ont collaboré pour la toute première fois en 2017.

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Le Dr Yuri Shtessel et le Dr Alexander Volkov ont étudié la propagation du signal électrique entre les plants de tomates. Crédits : Université de l’Alabama, à Huntsville.

« Le Dr Volkov est un éminent spécialiste de la biochimie. Une fois, nous parlions de la propagation du signal électrique à travers la tige de la plante et entre les plantes – soit de la communication entre les plantes – à travers le sol », explique le Dr Shtessel. « J’ai suggéré de construire un circuit électrique équivalent et un modèle mathématique correspondant qui décrit ces processus », a-t-il ajouté.

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Cette modélisation mathématique est basée sur des équations différentielles ordinaires et partielles. C’est le Dr Shtessel qui était responsable de la construction des modèles, de l’exécution des simulations et de la génération des parcelles. « Quels avantages pourrait-on retirer de la modélisation mathématique des processus de communication ? », a-t-il demandé. « La réponse est très simple : nous pouvons utiliser le modèle mathématique pour simuler les processus étudiés sur un ordinateur au lieu d’exécuter des expériences longues et coûteuses », a-t-il expliqué.

En botanique, la communication chez les plantes (également appelée communication des plantes, ou communication végétale) n’est pas un acte réfléchi (comme la communication humaine), mais implique chez la plante émettrice une émission plastique et conditionnelle du signal en fonction des stimuli environnementaux, associés à une réponse rapide de l’organisme récepteur. En effet, les plantes génèrent des signaux électriques qui se propagent à travers elles.

Dans ce cas précis, lorsque les racines de tomates sont isolées expérimentalement les unes des autres avec un espace d’air se trouvant entre les eux, l’impédance électrique de l’espace est très grande. « Les signaux électriques ne passeront pas par cet espace », explique Shtessel. En effet, dans cette expérience, la communication entre les plantes via leurs racines a été empêchée, comme l’a découvert Volkov.

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Cependant, lorsque les plantes vivent dans un sol commun, des expériences menées par le Dr Volkov ont révélé que l’impédance du sol n’est pas très grande, et qu’elles peuvent communiquer en se transmettant des signaux électriques via le réseau mycorhizien dans le sol. « Nous avons étudié, expérimentalement et analytiquement, via des simulations, le réseau de communication entre deux plantes seulement », a expliqué Shtessel.

La recherche sur la tomate, qui s’est concentrée sur l’étude expérimentale et la modélisation mathématique de la propagation du signal électrique entre les plantes de la même espèce, ouvre de nouvelles portes sur la question suivante : est-ce que les plantes communiquent entre elles (entre différentes espèces) par le biais des champignons ? « Je pense qu’il est tout à fait possible que les signaux puissent se propager à travers le réseau racinaire et se propager dans le sol commun ou le sol à partir d’un plant de tomate vers, disons, un chêne. Le sol joue le rôle d’un conducteur », explique Shtessel.

Par ailleurs, il est à noter que la nature des messages envoyés est inconnue et la possibilité de cognition dépassait le cadre de l’expérience. Mais selon Shtessel, il s’agit-là de questions extrêmement intéressantes. « Aucune étude du traitement cognitif des signaux électriques transmis et reçus par les plantes n’a été réalisée à ce jour », dit-il. « Mais un autre problème est d’étudier les communications des plantes via les ondes électriques dans l’air. C’est une histoire totalement différente, qui n’a pas encore été étudiée en profondeur », a-t-il ajouté.

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