L’analyse de la réponse des cellules végétales à la gravité pourrait s’avérer utile pour les conceptions inspirées par la nature

Des éoliennes et des bâtiments aux robots et aux voitures bioniques, l’utilisation de méthodes innovantes et de nouvelles technologies a tendance à s’inspirer de plus en plus de la nature. Étant donné que ces solutions imitent les systèmes biologiques, leur usage est désigné par le terme de biomimétisme. Elles sont appelées à se développer grâce à la recherche qui nous aide à comprendre comment les organismes vivants s’adaptent aux changements au niveau des facteurs externes.

Une étude sur la perception de la gravité chez les plantes, menée avec l’appui du projet PLANTMOVE financé par l’UE, prépare le terrain pour des applications industrielles bio-inspirées. Les résultats ont été publiés récemment dans le journal «Proceedings of the National Academy of Sciences».

Comme cela est expliqué dans l’article, si une plante est inclinée, elle va modifier sa croissance pour se recourber vers le haut. Afin de détecter l’inclinaison, elle utilise des inclinomètres cellulaires: des cellules remplies de grains microscopiques d’amidon appelés statolithes. Les chercheurs du Centre national de la recherche scientifique (CNRS), de l’Institut national de la recherche agronomique et de l’Université Clermont Auvergne ayant mené l’étude ont examiné comment ces capteurs de gravité réagissaient à la moindre déviation de la verticale.

Ils ont montré que les statolithes, en dépit de leur nature granulaire, se déplaçaient et réagissaient à la moindre déviation angulaire, de la même façon que le ferait un inclinomètre à liquide. Les chercheurs ont déclaré à ce propos: «La comparaison entre les systèmes biologiques et biomimétiques révèle que ce comportement, semblable à celui des liquides, provient de l’activité cellulaire qui agite les statolithes à une température apparente d’un ordre de grandeur supérieur à la température réelle.» Et d’ajouter que les résultats «nous renseignaient sur le rôle essentiel joué par les fluctuations actives des statolithes dans la sensibilité remarquable des plantes à l’inclinaison».

Applications industrielles bio-inspirées

Selon un communiqué de presse du CNRS expliquant l’étude, les résultats obtenus par l’équipe pourraient contribuer au «développement d’inclinomètres miniatures robustes, offrant une alternative aux gyroscopes et aux accéléromètres utilisés actuellement». Les inclinomètres sont utilisés pour mesurer les angles d’élévation au-dessus de l’horizontale, alors que les gyroscopes servent à détecter la déviation d’un objet par rapport à l’orientation souhaitée. Ces derniers exploitent le principe de conservation du moment angulaire, alors que les accéléromètres mesurent le taux de variation de la vitesse d’un objet. De tels capteurs trouvent leur application dans les smartphones, les systèmes de navigation inertiels des aéronefs et des missiles, les systèmes de stabilisation de vol des drones et les systèmes de prévention des collisions pour les véhicules.

Comme cela est indiqué sur le site web du projet, PLANTMOVE se trouve à la croisée de la mécanique des plantes et de la physique de la matière molle, et aborde les mécanismes de base employés par les plantes pour percevoir les stimuli mécaniques et générer du mouvement. «Comment transporter des fluides, déplacer des solides ou percevoir des signaux mécaniques sans disposer de l’équivalent de pompes, de muscles ou de nerfs? Ce défi, qui concerne la microfluidique et la robotique, a depuis longtemps été relevé par les plantes.»

Le projet en cours PLANTMOVE (Plant movements and mechano-perception: from biophysics to biomimetics) adopte une approche pluridisciplinaire et multi-échelles afin d’améliorer la compréhension des fonctions de base des plantes. Comme cela est indiqué sur la page web du projet CORDIS, cette approche «ouvre la voie à de nouvelles stratégies pour concevoir des matériaux intelligents souples et des fluides inspirés par les capteurs et le mécanisme de motilité des plantes».

Comprendre la façon dont ces organismes s’adaptent aux contraintes externes et se mettent en quête de nourriture, d’eau et de lumière est essentiel en agronomie et en botanique afin de permettre une meilleure gestion des ressources végétales. Cette même page web ajoute que PLANTMOVE ouvre une voie prometteuse en ce qui concerne les conceptions biomimétiques dans l’ingénierie et les technologies.

Pour plus d’informations, veuillez consulter:
site web du projet PLANTMOVE