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Végétal sans végéter - SOS Neurones
- 1. SOS NEURONES PIERRE KERNER MCU Université Paris Denis Diderot SSAFT
- 2. « Sommes-nous les seuls à savoir ? » Connaissance et apprentissage chez les animaux, les plantes, les bactéries... http://www.cnrtl.fr/definition/savoir
- 3. Richard Feynman et les noms “You can know the name of a bird in all the languages of the world, but when you're finished, you'll know absolutely nothing whatever about the bird... So let's look at the bird and see what it's doing -- that's what counts.”
- 6. Plante carnivore Dionaea muscipula Plante sensible Mimosa pudica Neurobiologie des Plantes Des exemples?
- 7. Plante carnivore Dionaea muscipula Neurobiologie des Plantes Des surprises?
- 8. Neurobiologie des Plantes Des surprises? Plante sensible Mimosa pudica
- 10. Communication des plantes La cuscute est attirée par l’odeur des tomates
- 11. Communication des plantes Molécules volatiles, dissoutes, pression, lumière, sons…
- 12. Communication des plantes Production et perception du son par les plantes
- 13. Communication des plantes Défense et communication par les odeurs et des champignons symbiotiques sur les racines
- 14. Neurobiologie des Plantes “We begin by stating simply that there is no evidence for structures such as neurons, synapses or a brain in plants.”
- 16. Mémoire sans cerveau Planaire normale évite la lumière Planaire entrainée cherche la lumière Planaire entrainée régénérée cherche la lumière
- 17. Comment ça marche un cerveau? Réseau de neurones Réseau de racines Réseau de fourmis
- 18. Quorum Sensing et biofilms Quorum sensing électrique
- 21. Connais tes propres limites … et continue de t’émerveiller
- 22. Merci de votre attention Rendez-vous sur: Strange Stuff and Funky Things Et sur:
Notes de l'éditeur
- Bonjour à tous, je suis Pierre Kerner, auteur du Blog Strange Stuff and Funky Things, ou SSAFT pour les intimes et je vous propose qu’on se pose la question suivante :
- "Sommes-nous les seuls à savoir ?" C’est donc le sujet qu’on m’a proposé de réaliser pour SOS Neurones avec pour but d’explorer la question de la connaissance et de l’apprentissage chez les animaux, les plantes, les bactéries... J’aime bien les challenges ! Et bien pour commencer je suis allé chercher la définition du mot savoir. Et naturellement j’ai paniqué...
- Mais heureusement je me suis souvenu ensuite d’une anecdote du jovial physicien et Nobel Richard Feynman : quand il était jeune, un de ses camarades de jeu s’était moqué de lui parce qu’il n’était pas capable de donner le nom d’un oiseau, une Grive à gorge noire. Son camarade lui avait dit alors que son père ne lui enseignait rien. Mais au contraire, le père de Feynman lui avait tenu ce discours-là : Tu peux connaitre le nom d’un oiseau dans toutes les langues du monde, et quand tu auras fini, tu ne connaitras absolument rien sur l’oiseau lui-même… Alors regarde l’oiseau, et ce qu’il fait… c’est ça qui est important.
- Du coup je me suis dit : « Laissons de côté tous ces termes et leurs définitions et entrons directement dans le vif du sujet en observant minutieusement des exemples intuitivement en rapport avec ces notions de savoir, connaissance et apprentissage. » Ca tombe plutôt bien car j’ai récemment découvert une nouvelle discipline en vogue chez certains botanistes : la neurobiologie des plantes.
- Et je dois admettre que mon premier réflexe c’était de penser que c’est nawak et que ces botanistes vont encore consolider des préjugés qu’on a sur eux…
- Mais il y a quand même quelques exemples qui viennent à l’esprit : les plantes carnivores comme la dionée capable de se refermer sur d’imprudents insectes, ou encore les plantes sensibles comme Mimosa pudica qui referment leurs feuilles au toucher. Et si on commence à observer plus attentivement et à essayer de comprendre ces mécanismes, on découvre très vite qu’il s’agit de phénomènes complexes et qui comportent des similitudes inattendues avec les systèmes nerveux.
- Si on prend l’exemple du piège de la dionée, des chercheurs se sont récemment aperçus que sa fermeture était contrôlée par des influx électrochimiques qu’on appelle potentiels d’action, comme c’est le cas avec les neurones. Comme pour les organismes dotés d’un système nerveux, la plante est capable de varier sa réponse en fonction de ces signaux : 1 signal, 0 réaction (ce qui évite de refermer le piège au moindre coup de vent), 2 signaux espacés de moins de 15 secondes, elle referme son piège, mais elle ne sécrète ses enzymes digestives qu’après plusieurs signaux répétés, ce qui indique que la proie se débat dans le piège.
- De même, j’ai été surpris de découvrir que si les feuilles de Mimosa pudica se referment lorsqu’on fait chuter la plante de 15cm, elle arrête de le faire après plusieurs répétitions de l’expérience. (sans toutefois perdre la capacité de refermer les feuilles dans d’autres circonstances, ce qu’on peut tester en secouant ou touchant la plante). Plus surprenant encore, certaines plantes semblent conserver cette absence de réaction plus de 28 jours après la première série d’expériences… Un peu comme si elle avait mémorisé la leçon…
- D’autres séries d’exemples de comportements complexes ont été révélées en utilisant des films de plants de pois en accélérés. Dans cette première expérience le plant de pois semble repérer la localisation spatiale du tuteur auquel il s’agrippe pour se hisser vers le haut. Dans la seconde expérience, on retrouve cette même démarche, mais entre en jeu un phénomène de compétition. On remarque en effet que la seconde plante a non seulement repéré le tuteur, mais a également détecté qu’il était déjà occupé. Elle parait même toute penaude. Mais du coup comment ça se passe, comment elles captent ces informations de leur environnement puis les interprètent pour réagir ? Alors désolé mais on ne sait pas encore comment ça marche chez les pois.
- Par contre des chercheurs ont découvert comment ce type de comportement fonctionne chez les plantes parasitaires appelées cuscutes. Celles-ci sont capables de détecter l’odeur de leur hôte préféré, la tomate, et donc de se diriger systématiquement dans la bonne direction.
- L’odeur, c’est-à-dire des molécules volatiles, c’est une des manières dont les plantes peuvent appréhender leur environnement. Mais de très nombreuses équipes de recherches ont révélé que les plantes sont capables de capter des signaux très divers provenant de leur environnement : il peut s’agir de molécules dissoutes, de la pression, de lumière et même des sons…
- Oui, des sons ! Des chercheurs ont ainsi découvert que des jeunes racines de maïs détectent des fréquences sonores spécifiques et orientent leur pousse vers la source de ces sons. Encore plus étonnant, ces racines sont capables de produire elle-même des cliquetis. On pourrait quasi imaginer que les plantes peuvent parler et s’écouter. Et bien on ne sait pas exactement si c’est possible avec les sons, mais une communication entre elles et même avec d’autres espèces est avérée au moyen d’autres types de signaux.
- Certains chercheurs pensent que les racines sont le siège principal de leur communication, voire de leurs prouesses comportementales. Prenons comme exemple les plants de fèves : pour lutter contre les pucerons, ces plantes mettent en place deux stratégies. La première est une communication inter-espèces en émettant une odeur qui attire des guêpes parasitaires prédatrices des pucerons. La seconde est une communication entre individus de la même espèce : les plants de fèves échangent en effet des informations grâce à leur réseau de racines qui est enrobé par un champignon symbiotique. Un plant peut ainsi prévenir un autre d’une probable attaque de puceron afin que ce dernier mette en place des stratégies préventives. Ce même système est d’ailleurs utilisé dans d’autres cas comme la communication concernant l’aridité du sol ou le partage des ressources entre plusieurs plantes.
- Face à tous ces phénomènes, certains des biologistes qui ont lancé la discipline de la neurobiologie des plantes ont choisi d’utiliser les mots apprentissage, mémoire, collaboration, prise de décision et enfin intelligence voire conscience. Cela a bien évidemment initié une controverse et d’autres scientifiques, soulignant le fait que les plantes ne possèdent ni neurones, ni synapses, ni cerveau, pensent qu’on devrait réserver l’ensemble de ces termes aux créatures en possédant, et préférer les mots comme réponses, comportement, adaptations, etc. Faut-il en effet accepter de considérer comme intelligents des organismes qui n’ont pas de cerveaux et remettre alors en cause la spécificité voire la supériorité de ceux qui en possèdent ?
- Mais une nouvelle fois, quelles que soient les raisons d’une telle crispation sur les termes et leurs définitions, le plus important est certainement de continuer nos explorations, et même d’utiliser nos doutes et incertitudes pour cela. Retournons alors la question, avons-nous besoin d’un cerveau fait de neurones pour apprendre et mémoriser ?
- Penser qu’on sait précisément comment la mémoire est stockée dans un cerveau c’est se fourvoyer largement, en témoigne cette expérience plus que troublante chez une planaire. C’est une sorte de ver plat qui possède des propriétés de régénération spectaculaires : si vous lui coupez la tête elle repoussera au bout de 14 jours comme neuve. Ces petits animaux ont par ailleurs un système nerveux avec un cerveau. Des chercheurs les ont entrainés à lutter contre leur phobie innée de la lumière pour aller chercher de la nourriture sous un spot lumineux. Ils ont ensuite coupé la tête de ces mêmes individus et, au bout de 14 jours de régénération, ces derniers ont tout de même conservé le bénéfice de leur entrainement par rapport à des planaires non entrainées. On peut donc dire que la mémoire de leur entrainement est stockée, mais on ne sait encore ni où ni comment. On peut juste dire que ce n’est pas exclusivement dans le cerveau.
- Donc finalement la définition convenue de l’intelligence et des comportements qui s’y rapportent n’est pas si évidente et peut-être pas circonscrite à un type d’organes voire d’organismes. Des chercheurs pensent ainsi que les comportements intelligents pourraient être une propriété émergente de réseaux interconnectés, que ce soient des neurones, des racines, mais aussi des circuits électriques ou même des structures sociales comme chez les fourmis et les abeilles.
- Structures sociales que l’on peut retrouver de manière encore plus inattendue chez les bactéries. Il s’avère que de nombreuses espèces de bactéries forment des communautés appelées biofilms au sein desquels de nombreux mécanismes de communication permettent à l’ensemble des bactéries d’adopter des comportements relativement complexes comme des migrations, des mises en place de protections contre les attaques extérieures, du partage de ressources, etc. L’ensemble de ces mécanismes de communications est appelé le quorum sensing : un moyen bactérien de synchroniser des réponses communes. Et bien récemment, des chercheurs ont mis en évidence un quorum sensing dont la nature va une nouvelle fois fâcher les afficionados du cerveau, puisqu’il s’agit d’un quorum sensing électrochimique, comme pour les neurones. En effet, on peut s’apercevoir que la croissance du biofilm de l’espèce Bacillus subtilis n’est pas tout à fait continue mais suit un rythme lié à des pulsations électriques générées et transmises par les bactéries elles-mêmes. Cela permet de moduler la vitesse de croissance en fonction des ressources et besoins métaboliques des différentes bactéries composant la colonie.
- Après tous ces exemples, je peux enfin revenir au titre mystérieux de ma présentation. Les érudits auront reconnu qu’il s’agit de grec ancien et que cela signifie : Connais-toi toi-même.
- Comme tout érudit qui se respecte, j’ai moi-même découvert cette maxime dans le premier film de la trilogie Matrix. Et à l’époque, bizarrement, elle ne m’avait pas fait terriblement réfléchir.
- Mais quand je la combine avec l’anecdote de Feynman et l’importance de décrire les phénomènes plutôt que de leur trouver un nom, je me suis dit que c’est un très juste conseil donné aux humains. Fixer une terminologie et déterminer des définitions sont certes nécessaires pour communiquer entre nous mais croire qu’on est parvenu à l’exactitude en matière de définition est parfaitement illusoire. Mieux vaut privilégier l’observation et la recherche perpétuelles pour ne pas passer à côté de phénomènes aussi fascinants que les comportements que l’on peut découvrir chez les animaux mais aussi les plantes et les bactéries.
- Merci de votre attention et à bientôt sur mon blog Strange Stuff and Funky Things mais aussi sur le café des sciences, Vidéosciences et Strip Science.