La recherche avance: magnétisme des plantes

Paris, 7 septembre 2006

Le « sixième sens » des plantes
Les cryptochromes, protéines présentes chez les organismes vivants comme les plantes et les animaux sont des pigments récepteurs de lumière bleue qui interviennent dans de nombreux processus (croissance, développement…) liés au cycle circadien (jour/nuit). Des chercheurs du laboratoire Physiologie cellulaire et moléculaire des plantes (Université Paris VI / CNRS) en collaboration avec des équipes allemandes de l'Université de Marbourg et de Francfort viennent pour la première fois de démontrer leur rôle dans la perception du champ magnétique chez les végétaux à travers une expérience réalisée sur la plante Arabidopsis thaliana. Ces travaux, publiés le 6 septembre 2006 sur springerlink, le site internet de la revue Planta permettent d'évoquer un parallèle entre les plantes et les oiseaux migrateurs et représentent une avancée décisive dans l'élucidation du complexe mécanisme sous-tendant l'orientation géomagnétique des oiseaux.
Certains oiseaux, dont les espèces migratrices, ont la remarquable capacité d'utiliser le champ magnétique terrestre pour s'orienter. Ils « sentent » l'orientation Nord-Sud de ce champ et s'en servent comme point de repère pour choisir la direction à prendre. Cette perception du champ géomagnétique est dépendante de la lumière. En effet, l'orientation correcte des oiseaux migrateurs n'est possible qu'en présence de lumière bleue ou verte tandis que les autres longueurs d'onde du spectre sont perturbantes. C'est dans l'œil des oiseaux, précisément dans la rétine, une structure riche en terminaisons nerveuses et en photorécepteurs, que se situe le siège de la perception du champ magnétique. Les cryptochromes, molécules présentes sur la rétine des oiseaux, pourraient entrer en jeu dans ce mécanisme et jouer un rôle dans la réponse au champ magnétique car elles présentent toutes les propriétés physico-chimiques requises (absorption de lumière bleue ou verte et formation de structures « radical pair »(1)). Elles permettraient ainsi à certains oiseaux, notamment migrateurs de s'orienter.

Comme il n'était pas possible de vérifier cette hypothèse sur les oiseaux migrateurs, les chercheurs se sont penchés sur le comportement d'une plante de laboratoire aux propriétés physico-chimiques similaires : Arabidopsis thaliana. On sait en effet que les plantes montrent des changements de comportement en réponse à l'activation des cryptochromes par la lumière bleue : par exemple, l'inhibition de la pousse de l'hypocotyle (structure simple et précoce qui grandit essentiellement sans division cellulaire). Afin de déterminer si le champ magnétique peut influencer la fonction des cryptochromes, les chercheurs ont placé des plants d'Arabidopsis thaliana en présence de lumière bleue et d'un champ magnétique d'intensité variable. Leur étude montre qu'une augmentation de l'intensité du champ magnétique(2) accroît le processus d'inhibition de pousse de l'hypocotyle seulement en présence de lumière bleue c'est-à-dire lorsque les cryptochromes sont les photorécepteurs utilisés par la plante. Par contre, aucun effet inhibiteur n'est détecté en présence de lumière rouge, conditions dans lesquelles les plantes utilisent d'autres photorécepteurs : les phytochromes. De plus, des plantes mutantes dépourvues de cryptochromes sont insensibles aux variations du champ magnétique.

Ces travaux montrent donc pour la première fois que, chez les plantes, les fonctions des cryptochromes sont sensibles aux champs magnétiques et suggèrent que le mécanisme de perception du magnétisme chez les plantes et, par extension chez les oiseaux migrateurs utilise ces mêmes molécules photosensibles. Les cryptochromes étant des molécules hautement conservées au cours de l'évolution des espèces, on peut supposer que même s'ils n'en font pas usage, tous les organismes biologiques sont dotés d'un sixième sens : celui de percevoir les champs magnétiques.



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© CNRS/Margaret Ahmad

Plantules d'Arabidopsis thaliana âgées de 5 jours. Elles ont subi la même quantité de lumière mais avec des champs magnétiques différents. La plantule avec la plus petite tige (hypocotyle) est celle qui a reçu le plus fort champ magnétique : l'effet du champ magnétique intensifie le signal que la plante perçoit de la lumière et inhibe sa croissance.

Les cryptochromes étant des molécules hautement conservées au cours de l'évolution des espèces, on peut supposer que même s'ils n'en font pas usage, tous les organismes biologiques sont dotés d'un sixième sens : celui de percevoir les champs magnétiques.

l'effet du champ magnétique intensifie le signal que la plante perçoit de la lumière et inhibe sa croissance.