L’une des principales différences entre les plantes et les animaux est que les plantes ne peuvent pas se déplacer d’un endroit à l’autre pour s’éloigner d’un environnement ou d’une situation défavorable. Cependant, cela ne signifie pas que les plantes ne bougent pas du tout. Le tropisme est le mouvement de la plante en réaction à un stimulus externe dans l’environnement. Si une plante se déplace vers un stimulus, elle manifeste un tropisme positif; si elle s’éloigne d’un stimulus, elle manifeste un tropisme négatif.

Comment les plantes réagissent-elles à leur environnement

Les plantes peuvent réagir à la gravité, à l’eau, à un contact physique et à la lumière dans leur environnement.

1. Les parties de plantes peuvent se développer dans le sens du champ de gravité ou dans le sens opposé à ce champ. Ce type de tropisme est appelé gravitropisme. Les racines d’une plante poussent vers le bas et présentent un gravitropisme positif. Les tiges, quant à elles, présentent un gravitropisme négatif, car elles poussent vers le haut et contre la force de gravité (voir la figure 1). Si on place une plante sur le côté ou même à l’envers, la tige poussera vers le haut et les racines se courberont vers le bas. Pendant la germination, cela aide à garantir que la tige de la plantule finira par trouver son chemin hors de la terre et poussera vers le Soleil tandis que les racines continueront de croître vers le bas dans le sol. Pour en savoir plus sur la germination, voir Les graines et la germination.
2. L’hydrotropisme est la réaction de croissance de la plante orientée vers ou hors de l’eau. Cela se produit habituellement dans les racines, par lesquelles la plante absorbe généralement l’eau. Si une plante détecte qu’il y a de l’eau à proximité, ses racines vont pousser dans cette direction.
3. La réaction d’une plante à la lumière est appelée phototropisme. Une expérience intéressante à faire à la maison consiste à fournir une seule source de lumière à une plante. Bientôt vous commencerez à voir la plante se pencher vers la source de lumière (voir la figure 2) et pousser dans cette direction pour obtenir plus de lumière pour la photosynthèse.
4. Le thigmotropisme est la réaction de croissance de la plante à un contact physique. Un exemple de ce tropisme est la vrille de vigne qui s’enroule autour des objets qu’elle touche. Cela aide la plante à se positionner en toute sécurité et à continuer de croître, car la tige de ce type de plante n’est généralement pas assez solide pour lui permettre de se tenir droite. La plante appelée Mimosa pudica ou « sensitive pudique » réagit au contact physique en repliant complètement sa feuille quand on la touche. Les scientifiques pensent que cette réaction aide à protéger la plante contre les insectes. L’attrape-mouche est une autre plante qui réagit à une stimulation tactile externe. Lorsque les poils à l’intérieur de la feuille sont touchés, le plus souvent lorsqu’un insecte se pose dessus, le mécanisme se déclenche et la feuille se referme. Pourquoi? Les insectes fournissent des nutriments à la plante. Au fil du temps, l’insecte est digéré et les nutriments sont absorbés par la plante.

Charles Darwin et l’histoire derrière la découverte du phototropisme

Qu’est-ce que Charles Darwin, le père de la théorie de l’évolution, a à voir avec le tropisme? En 1880, Charles Darwin et son fils Francis Darwin ont découvert que la présence de la lumière était détectée par l’extrémité des pousses des plantes. Ils ont étudié les semis d’herbe et ont constaté que le fait de recouvrir l’extrémité du brin d’un couvercle opaque empêchait la plante de se pencher vers la source de lumière (voir la figure 3). Ils ont également déterminé que la flexion du brin vers la lumière ou la réaction au stimulus se produisait plus bas sur la tige.

En 1913, Peter Boysen-Jensen (physiologiste des plantes danois) a constaté que le signal phototropique de l’extrémité de la plante était mobile. Ses expériences consistaient à couper l’extrémité de la tige et à placer un bloc de gélatine entre cette extrémité et le reste de la plante (voir la figure 3). Comme ce bloc permet aux produits chimiques de passer, la plante a manifesté une réaction phototropique vers la lumière. Lorsqu’il a coupé l’extrémité et placé un morceau de mica ou un morceau de roche à la place du bloc de gélatine, rien ne s’est produit. La plante ne s’est pas penchée vers la lumière, comme elle l’aurait normalement fait, parce que les produits chimiques qui circulent dans la tige ne peuvent pas passer à travers la roche.

À la fin des années 1920, Nikolai Cholodny et Francis W. Went ont chacun suggéré l’existence d’un mécanisme par lequel les plantes se penchent vers une source de lumière; ce mécanisme a plus tard été appelé la théorie de Cholodny-Went. Ils ont constaté qu’une hormone végétale appelée auxine aidait à contrôler la direction de la croissance d’une plante en réaction aux stimuli environnementaux. L’auxine est produite dans les régions méristématiques de la plante, y compris les extrémités des tiges et des racines. Ils ont montré qu’il y avait une accumulation d’auxines du côté ombragé de la plante. En raison de cette accumulation, les cellules sur le côté sombre s’allongent plus rapidement que celles se trouvant du côté orienté vers la source lumineuse. Cela se traduit par une flexion de la tige vers la lumière.

Les réactions tropiques dans l’espace

La gravité est connue pour être l’une des grandes forces qui orientent la croissance des plantes, avec la lumière et l’eau. Si la gravité joue un rôle majeur dans les réponses tropiques, que se passe-t-il pour les plantes dans l’espace où règne une microgravité? Les scientifiques ont découvert que le rôle de la gravité n’est probablement pas aussi important qu’on le pense. Ils ont constaté que même en présence d’une gravité limitée, les racines poussent vers le bas et présentent un gravitropisme positif. D’autres facteurs sont également importants pour orienter la croissance des racines. Fondamentalement, les racines poussent en s’éloignant de l’endroit où la graine a été plantée et de la lumière, à la recherche d’eau et de nutriments. La découverte indiquant que, dans l’espace, la croissance des plantes est semblable à celle qui se produit sur Terre est très intéressante pour les futurs vols spatiaux de longue durée et l’établissement de bases de missions sur des planètes comme Mars.

Glossaire

Auxine

Hormone végétale chargée d’orienter la croissance des plantes et provoquant l’allongement des cellules dans les tiges.

Charles Darwin

(1809-1882) Naturaliste anglais qui a proposé la théorie de l’évolution.

Gravitropisme

Mouvement d’une plante en réaction à la gravité.

Hydrotropisme

Mouvement d’une plante en réaction à l’eau.

Méristématique

Les cellules ou tissus méristématiques dans les plantes sont ceux qui ne sont pas différenciés. Ces types de cellules produisent divers organes et se trouvent là où la croissance se produit au sein de la plante.

Microgravité

Il y a microgravité lorsque les choses semblent être en apesanteur ou flotter dans l’espace, ce qui indique que les forces g ne sont pas nulles, juste très faibles.

Photosynthèse

Processus utilisé par les végétaux pour transformer l’énergie de la lumière en énergie biochimique (sucre). L’énergie de la lumière sert à transformer chimiquement le dioxyde de carbone et l’eau en oxygène et en sucre.

Phototropisme

Mouvement d’une plante en réaction à la lumière.

Théorie de Cholodny-Went

Théorie selon laquelle l’accumulation d’auxine sur la partie ombragée de la plante est responsable de l’allongement en réaction à la lumière à titre de stimulus externe.

Thigmotropisme

Mouvement d’une plante en réaction à un contact physique.

Tropisme

Mouvement d’une plante dans une certaine direction en réaction à un stimulus externe.

Tropisme négatif

Mouvement d’une plante s’éloignant d’un stimulus externe.

Tropisme positif

Mouvement d’une plante vers un stimulus externe.