Saviez-vous que les plantes ont une mémoire de la sécheresse ? De celles qui souffrent, certaines en sortiront plus fortes, car mieux préparées. Mais cette « mémoire » ne dure qu’un temps…
Si vous avez un minimum la main verte, vous connaissez les premiers signes de soif d’une plante. Ses feuilles pendent légèrement, elle a un teint légèrement mat. Comme dans la chanson de Stromae (Papaoutai) , « Sans même devoir lui parler Il sait ce qui ne va pas. Ah sacré papa ! ». Vous savez qu’elle a un peu trop chaud, elle commence à avoir soif. La plante est déjà en situation de stress, et cela ne va pas s’arranger si la sécheresse perdure. Mais jusqu’où ?
Quand la soif se transforme en surchauffe
Comme dans une société organisée, les composantes des organes végétaux suivent des procédures en cas de manque d’eau. Ce qui est intéressant c’est que le manque d’eau se transforme vite en problème de chaleur excessive. Pour la plante, trop chaud ou trop soif, cela arrive vite au même…
La séquence est à peu près la suivante :
1. La clim’ s’arrête. Lorsque la plante commence à évaporer plus qu’elle ne peut, elle ferme ses pores respiratoires (les stomates). Elle ferme les volets, en quelque sorte. Mais voilà, comme elle n’évapore plus à travers ses pores, elle coupe aussi sa climatisation. Imaginez un air à 35 °C. Stomates ouverts, la température de la feuille se maintient à 34 °C environ. Stomates fermés, cela monte vite, au-delà de 45 °C.
2. L’alarme se met à sonner. A ce stade, les membranes des cellules deviennent très fluides, trop fluides.Le flux d’ions, en particulier le calcium, est perturbé. Comme un disjoncteur qui coupe un circuit en surchauffe, les canaux ioniques déclenchent un signal d’alarme au sein de la cellule.
3. Le « plan chaleur » est enclenché. A la suite du signal d’alarme, la cellule active la procédure de sauvegarde, par le biais de facteurs de choc thermique. HSFA2, l’un des principaux facteurs impliqués dans la mémoire de l’épisode, déclenche l’expression de gènes spécialisés et par conséquent, entraîne la production en masse de protéines spécifiques. Car pendant ce temps là, la température continue d’augmenter au sein de la cellule et certaines des protéines se plient de la mauvaise façon, perdant leur fonctionnalité. Un peu comme si des outils se tordaient par la chaleur.
4. Les protéines pompiers se déploient. Les protéines fabriquées en urgence sous l’intervention de HSFA2 sont des protectrices des autres protéines déjà présentes dans la cellule, empêchant ces dernières de se déformer sous l’effet de la chaleur. Elles maintiennent le système en fonctionnement, tant qu’elles peuvent.
5. Les chloroplastes surchauffent. Si le stress s’intensifie, les protéines chaperonnes sont saturées et la cellule ne peut plus éliminer les protéines malformées. Et ce n’est pas le pire, car la lumière continue d’arriver dans les chloroplastes : une plante ne peut pas arrêter ses photosystèmes comme on mettrait des panneaux solaires à la terre ! La chaîne photosynthétique étant très perturbée, l’énergie lumineuse piégée dans les systèmes de photosynthèse s’accumule dans la cellule. Les membranes commencent à fuir et des formes réactives d’oxygène, véritables poisons biologiques, s’entassent dans les cellules.
6. C’est cuit. Protéines déformées et oxygène ionisé font progressivement entrer toute la machinerie cellulaire en défaillance. Elle ne s’arrête pas, elle s’emballe. Les mitochondries, qui assurent la respiration, empirent la situation. Tout se passe comme si des groupes électrogènes de secours commençaient à fumer au moment le plus critique. Si cela se passe sur un temps relativement lent (plusieurs dizaines d’heures), les cellules entrent en sénescence accélérée. Ce symptôme, vous le connaissez : c’est le jaunissement et la chute de feuille d’une plante qui a soif. Si c’est trop rapide, les tissus se nécrosent et brunissent : la plante grille sur pied. (1)
Un effet mémoire intéressant
Si les cellules échappent à la défaillance, elles en garderont le souvenir. Des tissus qui ont connu un processus de réaction au stress thermique garderont un stock de facteurs d’activation du système de réponse et les protéines chaperonnes perdurent quelque temps. Un peu comme si des tenues de pompiers et des extincteurs étaient postés temporairement à l’entrée de locaux qui avaient déjà connu un début d’incendie. On parle de « thermomémoire », qui perdure quelques jours.
Tel mère, tels enfants
La thermomémoire peut toutefois durer plus longtemps que ces quelques jours car il peut y avoir un effet de transmission entre générations. Autrement dit, dans des cas très restreints, la thermomémoire peu prendre une dimension épigénétique. On a ainsi montré que chez le pin de Monterey (Pinus radiata), les graines d’arbres ayant connu d’importants stress auront dès le départ un plus fort taux de protéines impliquées dans la protection des cellules contre le stress thermique, et cela sans que la sélection naturelle ne joue un rôle. Mais attention, ce n’est pas un effet miraculeux qui perdure éternellement. (2)
Il ne faut pas confondre cette mémoire avec une cape d’invulnérabilité. Une plante qui a connu un coup de chaud y répondra plus rapidement la prochaine fois. La survie, c’est cette course entre dommages et réparations. Cela ne redonnera pas la vie à des tissus tués par la surchauffe. Une plante qui a « mémorisé » la chaleur n’est pas armée pour toujours, pas plus qu’elle n’est soudainement adaptée à un nouveau climat. Qui a connu le feu n’en devient pas pompier pour autant, n’est-ce pas ?
Références scientifiques :
(1) doi:10.1111/nph.20377
(2) doi/10.1111/pce.14836
