Société

« Discover Flower Power »

De tout temps, l’Humanité a trouvé des raisons d’apprécier, de consommer, d’exploiter, de conserver, de vénérer, de détruire ou de protéger les plantes. Nulle part et personne ne reste indifférent aux plantes à fleur, même si la curiosité à leur égard ne rivalise pas avec celle allant vers "tout ce qui bouge". C’est un peu intrigant, car les plantes sont vitales pour notre planète et pour nous : elles détiennent la recette des stratégies d’un développement durable. Des scientifiques s’y intéressent de plus prés. L’étude des mécanismes guidant le développement des plantes fait notamment l’objet d’une recherche fondamentale féconde. Au laboratoire, nous sommes engagés dans cette recherche et son enseignement, en mettant l’accent sur des approches multidisciplinaires alliant la biologie aux mathématiques et à la physique, mais aussi, via l’institut Michel Serres, en établissant des ponts vers les sciences humaines, telles que la géographie, la philosophie ou l’économie, mais également vers la société.

Pourquoi s’intéresser aux plantes ?

Depuis 125 millions d’années [1], les plantes à fleur ont structuré des écosystèmes extraordinairement sophistiqués avec production de biomasse (souvent extravagante) à la base de la plupart des chaines alimentaires. Plus largement, les végétaux forment le socle des fonctions et des services des écosystèmes (production de dioxygène, captation du dioxyde de carbone, purification de l’air, de l’eau, fertilité et fixation des sols, biodiversité). Les plantes à fleur ont également donné naissance aux civilisations humaines, en permettant par l’agriculture, la production d’aliments, de matériaux et une culture socio-politique [2]. Bien que la majeure part de notre énergie (bois, charbon, pétrole) soit d’origine solaire, elle est rendue disponible par son stockage à très long terme sous forme végétale. L’exploitation non raisonnée des plantes a en contrepartie largement participé au déclin des civilisations anciennes [3,4] dont nous admirons les ruines aujourd’hui, sans forcément établir ce lien biologique. Ainsi, couper une forêt peut prendre un temps très court, et être associée à une croissance démographique et économique rapide. En retour, cela entraîne une érosion rapide des sols, qui eux prennent plusieurs centaines d’années pour se reconstituer, alors que la société exerce un poids nettement accru sur l’écosystème. Ce décalage temporel, et sa méconnaissance par la société humaine, a été invoqué pour le déclin des civilisations anciennes (Mayas, Anasazis, Ile de Pâques, colonies du Groenland…) et est aujourd’hui en œuvre (Etats-Unis, Chine, Rwanda, Australie…). Comprendre comment les plantes fonctionnent est donc une question d’assurance-vie collective, toujours actuelle [5].

La recherche sur les plantes, à quoi ça sert ?

La recherche sur les plantes a donné naissance à de nombreux concepts biologiques fondamentaux (cellule, noyau, chromosomes, virus, transposons, protéine chaperone…) et cette recherche continue à nourrir la recherche scientifique dans son ensemble aujourd’hui. Elle a ainsi largement contribué à certains prix Nobel de physiologie ou médecine (par ex. 2006 sur l’interférence ARN, 2011 sur l’immunité innée). Des recherches en génétique moléculaire végétale ont même abouti à des applications technologiques dans le domaine biomédical (par ex. développement des technologies RNAi et TALEN) utilisées aujourd’hui en routine dans tous les laboratoires du monde. En parallèle de ces recherches à vocation universaliste, les spécificités végétales intriguent. Notamment, l’étonnante productivité et plasticité de leur développement, à la base du succès planétaire des plantes, font l’objet de nombreuses études.

Pourquoi étudier le développement des plantes ?

Depuis le néolithique, l’Homme a exploité les capacités métaboliques et mécaniques des plantes pour la production agricole (semences, nourriture, fourrage), la pédologie (formation et structuration des sols par rotation des cultures), la construction (bois, isolants), le papier. Après des années d’une agriculture dominée par la chimie (pesticides, mais aussi engrais d’origine pétrolière), le pouvoir des populations végétales fait un retour encore timide pour réinventer une agriculture plus verte (agroécologie). Ainsi, l’architecture modulaire des racines et leur capacité d’absorption est mise à profit pour la dépollution des sols (phytorémédiation), les haies sont replantées pour limiter l’érosion par le vent, des forêts sont reconstituées pour maintenir un sous bois humide et faire face aux épisodes de sécheresse et limiter l’érosion par ruissellement [3,4], des associations végétales sont créées pour générer des synergies contre les pathogènes végétaux. La productivité et le métabolisme élaborés des plantes sont également mis à profit pour la production de molécules bio-actives [6,7,8], notamment pour le traitement de maladies comme le cancer. En somme, plantes-sols-climats, voilà un axe du bien.

La recherche au RDP, en lien avec les enjeux sociétaux

Le laboratoire vous invite à suivre ses activités de recherches et d’enseignement consacrées à des espèces aussi diverses que la rose, le pétunia, le maïs, l’arabette, l’archaïque Amborella et bien d’autres. Ces plantes à fleurs soulèvent des questions souvent insoupçonnées, reliant la science à la société. L’Institut Michel Serres pour les ressources et les biens publics, issus de ce laboratoire, s’emploie à y répondre. Voici quatre pistes.

- Tous les organes et tissus des plantes dérivent d’une usine cellulaire hautement organisée, appelé « méristème ». Son fonctionnement et sa régulation font l’objet de recherches interdisciplinaire (Méristème florale, Signalisation Hormonale, Biophysique) au RDP. Un des enjeux est de prédire, par la modélisation informatique, comment des interactions cellulaires locales font émerger une architecture végétale adaptée à son environnement.

- Les plantes ont une croissance à la fois très rapide et très régulée. Plusieurs équipes du RDP s’intéressent aux mécanismes associés (Morphogénèse florale, Développement de la graine, Signalisation cellulaire). Outre la production agricole, un enjeu de cette recherche pour l’écosystème est une meilleure connaissance des capacités de renouvellement des populations végétales, qui peuvent ainsi servir de tampons et de réservoirs dans les écosystèmes (pour l’eau, puits de CO2, source d’O2, « liants » organiques pour les sols) [9, 10].

- Les fleurs sont les lieux de production des fruits et des graines, mais aussi d’une formidable diversité de molécules, des réserves en sucre, graisses ou protéines (semences) mais aussi de molécules actives (par ex. parfums). Le RDP s’intéresse aux mécanismes de formation de la fleur (Méristème florale, Biophysique), du fruit en établissant des ponts avec des espèces végétales plus archaïques (Evolution et développement de la fleur) et de la graine (équipes Développement de la graine, Signalisation cellulaire), en disséquant également les mécanismes de signalisation associés (Développement de la graine, Signalisation cellulaire, Morphogénèse florale, Evolution et développement de la fleur, Signalisation Hormonale). La production de parfum (Morphogénèse florale), de nectar (Evolution et développement de la fleur) et de réserves (Développement de la graine) constitue également un centre d’intérêt du laboratoire.

- Les plantes attirent l’Homme aussi pour sa poétique et son esthétique. Les chercheurs, en élucidant les mystères moléculaires, n’expliquent pas forcément le pourquoi de cette harmonie, mais découvrent plutôt qu’elle apparaît à toutes les échelles. Ainsi les verticilles floraux ordonnés (Morphogénèse florale, Biophysique) ou les spirales régulières de la phyllotaxie ( Méristème florale, Signalisation Hormonale, Biophysique) prennent leur source dans des mécanismes cellulaires, eux-mêmes d’une grande élégance [11].

Octobre 2014
Ioan Negrutiu, Charlie Scutt, Olivier Hamant


[1] D’après les premiers pollens d’angiospermes (datation par radioisotopes). Ramené sur une année, si le big bang avait eu lieu le 1er janvier, les plantes à fleurs seraient apparues le 29 décembre, c’est donc récent dans l’histoire de l’univers.
[2] Honet and Negrutiu
[3] Jean Dorst La force du vivant
[4] Jared Diamond Effondrement
[5) Plants for the future
[6] Ecologie chimique
[7] Le juste jardin
[8] Harborne
[9] Erik Orsenna Voyages au pays du coton
[10] Lester Brown Chap 2
[11] Dumas Qu’est-ce qu’une rose ?


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