Les plantes ont un comportement intelligent : elles sont capables de percevoir de multiples signaux provenant de leur environnement et de prendre des décisions sur leurs stratégies en fonction de ceux-ci. Mais peut-on vraiment dire que les plantes possèdent leur propre forme d’intelligence ? Un botaniste italien présente des preuves surprenantes.
Neurobiologie végétale
La neurobiologie végétale est la nouvelle discipline scientifique qui étudie comment les plantes supérieures sont capables de recevoir des signaux du milieu environnant, de traiter les informations obtenues et de les transmettre au reste de la plante ou à d’autres plantes, même éloignées. Contrairement au comportement animal qui, en réponse à des stimuli, tend vers l’action (le mouvement), le comportement des plantes consiste à modifier leur morphologie ou leur métabolisme. Cette nouvelle science, dont le premier congrès international s’est récemment tenu à Florence, est le résultat des recherches d’un groupe de scientifiques des universités de Florence et de Bonn. Le professeur Mancuso a lui-même créé, en Italie, le LINV (Laboratoire international de neurobiologie végétale), le seul laboratoire au monde qui, en appliquant de nombreuses techniques typiques des neurosciences, étudie les sens, les signaux et le comportement des plantes et, en outre, réalise un travail continu pour divulguer de nouvelles connaissances sur le comportement des plantes.
« La neurobiologie végétale est née à l’université de Bonn, avec l’équipe de František Baluška », raconte Mancuso. Ils ont découvert que dans chaque apex de racine, il existe une zone, appelée transition, dont les cellules mettent en œuvre une transmission synaptique identique à celle des tissus neuronaux animaux ». Déjà en 1880, Charles Darwin, dans son livre The power of movement in plants écrivait à propos des apex des racines : « Il n’est pas exagéré de dire que l’extrémité des racines, ayant le pouvoir de diriger les mouvements des parties adjacentes, agit comme le cerveau d’un animal inférieur ; le cerveau étant situé dans la partie antérieure du corps reçoit les impressions des organes des sens et dirige les différents mouvements de la racine ».
Dans la zone de transition, qui occupe environ deux millimètres de l’extrémité des racines, se trouvent des milliers de cellules capables de détecter, en temps réel, une quinzaine de paramètres différents tels que la température, la présence d’eau et de sels minéraux, et de contribuer ainsi aux stratégies de survie de la plante.
L’intelligence des plantes
Plus d’un siècle après l’intuition de Darwin, il est désormais certain que les plantes supérieures sont non seulement capables de recevoir des signaux du milieu environnant, mais possèdent également des mécanismes permettant leur transmission rapide. De plus, les plantes sont capables de (ré)élaborer les informations obtenues de l’environnement, manifestant une capacité d’apprentissage qui implique la recherche d’un but, la capacité d’estimer les erreurs et la présence de mécanismes mnémotechniques. Les cellules végétales produisent à la fois des substances neurologiquement actives, comme la caféine, la théine et la cannabine, et de véritables neurotransmetteurs (surtout au niveau de l’extrémité des racines) dont beaucoup sont les mêmes que ceux par lesquels les neurones des animaux communiquent (glutamate, GABA, acétylcholine). Toujours au niveau de l’extrémité des racines, les cellules végétales sont capables de générer des signaux électriques pour communiquer localement ou globalement et enfin de développer de véritables synapses, spécialisées dans le transfert d’informations à la fois chimiques et électriques entre cellules adjacentes. Grâce à ces signaux, les plantes sont capables à la fois de perceptions sensorielles et d’intégrer des perceptions multiples dans des actions adaptatives.
En pratique, les plantes agiraient selon le même système « d’essais et d’erreurs » que les animaux : face à un problème, elles procèdent par essais et erreurs jusqu’à ce qu’elles trouvent une solution optimale qui est mémorisée et retrouvée lorsqu’une situation similaire se présente. Si, par exemple, il y a un manque d’eau, les plantes augmentent l’épaisseur de l’épiderme et ferment les ouvertures (stomates), empêchant la transpiration. Ils réduisent alors le nombre de feuilles et augmentent le nombre de racines pour rechercher de l’eau mais aussi de l’oxygène et des nutriments minéraux.
En outre, il semble que les plantes soient capables d’évaluer les communications chimiques qui sont échangées non seulement par le sol mais aussi par l’air, donc tous les messages sur l’état de santé ou la présence de parasites. Par exemple, les plantes attaquées par des insectes herbivores ou pathogènes émettent des substances qui signalent le danger aux plantes voisines de la même espèce, les invitant à mettre en place des mécanismes de défense pour se protéger de leurs ennemis. Les plantes n’obéissent donc pas à des stimuli purement mécaniques, mais suivent des règles de comportement complexes et articulées : elles ne se contentent pas de communiquer, mais se battent aussi et forment des alliances.
Les plantes ont une forte territorialité car la terre est fondamentale pour leur vie : elles ne tolèrent pas les invasions de leur espace et pour se défendre elles mettent en place des stratégies agressives comme la libération de molécules chimiques qui, dans les cas extrêmes, sont de nature toxique. En tenant compte de tous ces stimuli, l’apex de la racine décide de ce qu’il faut faire. Cette décision est influencée par la mémoire : une usine est en effet capable de réagir plus efficacement si elle a déjà été confrontée au même problème. « Cette caractéristique », rappelle Mancuso, « était déjà connue : on parlait d’acclimatation. Par exemple, l’olivier en octobre-novembre est modifié pour affronter l’hiver. Jusqu’à présent, on l’expliquait comme une réponse mécanique aux changements environnementaux. En réalité, la plante décide de le faire lorsqu’elle ressent les conditions qu’elle a mémorisées ».
Applications thérapeutiques et en robotique
On est qu’au début d’une révolution dans la façon dont nous pensons aux plantes. En plus de bouleverser les connaissances sur les plantes, ces études ont également des implications pour les humains. Les neurones verts peuvent servir de modèle pour tester les thérapies contre les maladies dégénératives du système nerveux, telles que les maladies de Parkinson et d’Alzheimer. « Les animaux sont utilisés, et avec succès, dans ce type d’études. L’utilisation de plantes ne serait pas une régression dans l’échelle de l’évolution », dit Mancuso. Une cellule neuronale végétale », poursuit-il, « est un modèle simplifié de neurone, mais c’est précisément pour cette raison qu’elle nous permet d’identifier plus facilement les mécanismes.
En outre, il n’y a pas de problèmes de vivisection et les cellules végétales sont facilement transformables génétiquement, des caractéristiques qui pourraient en faire un matériel de laboratoire valable de la recherche fondamentale aux applications thérapeutiques. Également dans le domaine de la psychologie. Si une personne vit longtemps sans aucun contact avec les plantes, il semble qu’elle soit destinée à souffrir de troubles psychologiques. Certaines recherches ont démontré la corrélation entre les suicides, la violence domestique, la criminalité et l’absence de verdure dans les villes. En outre, il a été démontré que la conduite sur des routes bordées de pins ou de platanes entraîne moins d’accidents de la circulation. La neurobiologie végétale pourrait même se prêter à des applications en robotique. Le LINV a développé, avec l’Agence spatiale européenne, un projet de création de « plantoïdes », véritables hybrides végétaux et mécaniques pour creuser et explorer le sous-sol grâce à des racines « intelligentes », capables de détecter différents paramètres. Nous espérons donc qu’à l’avenir, il y aura de plus en plus de place pour ces projets « verts ».
Né à Parme en 1976, il est devenu écrivain par vocation et biologiste par choix, se spécialisant en biologie moléculaire et en pathologie.