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Qu'arrive-t-il à une plante non soumise à la gravité ?

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S'il paraît évident qu'une plante a ses racines dans la terre et ses fleurs en surface, ce n'est pas toujours si simple. Une étude récente a montré que les théories sur l'influence de la gravité sur la croissance des plantes sont parfaitement erronées... 

Des phototropismes positif et négatif : les feuilles se dirigent vers la lumière et les racines s'en éloignent. © Tangopaso, Wikipédia, cc by sa 2.0

Quel est l'effet de la force de gravité sur une plante ? Cette force, dirigée vers le centre de la Terre, a des effets majeurs sur la forme et la longueur des racines. Celles-ci sont toujours dirigées vers le centre de la Terre, et la tige vers le haut, à la verticale du sol. C'est le processus de gravitropisme, bien documenté dans la littérature. D'autres effets, moins compris, sont également associés à la gravité. Il s'agit des processus d'ondulation (dits « waving » en anglais) et d'inclinaison (« skewing »).

L'ondulation caractérise le mouvement de changement de direction de la racine lorsqu'elle détecte et évite un obstacle. La notion d'inclinaison, elle, traduit la capacité des racines à s'incliner lorsqu'elles sont le long d'une surface verticale. Diverses études avaient abouti à la conclusion qu'un stimulus de la force de gravité est nécessaire pour que les racines des plantes réalisent ces deux processus. Mais de nouveaux résultats montrent que cette conclusion est incorrecte.

Une équipe de l'université de Floride a récemment testé la croissance des plantes en l'absence de gravité, en faisant croître deux types d'Arabidopsis thaliana, une Wassilewskija et une Columbia, dans la Station spatiale internationale (ISS). Les résultats publiés dans le Biomedcentral mettent en évidence que les processus d'ondulation et d'inclinaison représentent deux phénomènes distincts, et que la gravité n'est pas un paramètre nécessaire pour ces processus.

L'astronaute Jeff Williams dans l'ISS : les ondulations et inclinaisons des racines se produisent sur les vols spatiaux et donc indépendamment de la gravité. © Nasa

La gravité n’est pas nécessaire à la croissance des plantes

Les chercheurs ont découvert qu'en l'absence de gravité mais en présence de lumière directionnelle (qui vient d'une seule direction) les racines ont grandi dans la direction opposée à la pousse, comme elles le font sur Terre. Néanmoins, l'équipe a observé que l'angle d'inclinaison des plantes dans l'espace n'est pas le même que sur Terre. 

Les plantes poussaient sous des appareils photo capturant des images à intervalles réguliers pour observer la croissance des plantes. Les chercheurs recevaient les données en temps réel au Centre spatial Kennedy en Floride. Avec des conditions comparables, dans une unité sœur, les mêmes types de plantes ont été cultivés sur Terre.

Le rôle du phototropisme négatif (la répulsion pour la lumière) dans l'orientation de la croissance des racines est peu connu. Mais cette expérience démontre que la gravité n'est pas une condition nécessaire. « Les plantes utilisent la gravité comme tropisme pour s'orienter vers la surface de la Terre, explique Anna-Lisa Paul, premier auteur de la publication. Mais la gravité n'est essentielle ni pour l'orientation des racines, ni pour l'influence de la croissance des racines. D'autres caractéristiques de l'environnement font en sorte qu'une racine pousse loin de la graine, ce qui améliore ses chances de trouver suffisamment d'eau et de nutriments pour assurer sa survie»