Vitreux et réactifs : les plantes sont plus dynamiques que vous ne le pensez

[ad_1]

L’intérieur d’une cellule végétale ressemble-t-il plus à un liquide ou à un solide ? Bien que cela puisse sembler une question étrange, des recherches menées à l’Université d’Amsterdam démontrent que cela peut être l’un ou l’autre, selon la quantité de lumière que vous éclairez dessus. Les chloroplastes dans les cellules végétales constituent une forme active de matière qui subit des transitions de phase spectaculaires.

La question de savoir comment les plantes perçoivent et réagissent à leur environnement fascine les scientifiques et les philosophes depuis l’Antiquité. Il y a plus de deux millénaires, Platon écrivait dans son Timée que les plantes ont une « âme » qui éprouve « la sensation, le plaisir, la douleur et le désir » tout en manquant de « jugement et d’intelligence ».

Bouger ou ne pas bouger

Alors que les scientifiques modernes seront pour la plupart d’accord avec cette évaluation exprimée poétiquement, ils ne seront pas d’accord avec la déclaration de suivi de Platon selon laquelle les plantes sont « privées du pouvoir d’auto-mouvement »; être enraciné ne signifie pas que les plantes sont incapables de se déplacer. Pensez à de jeunes tournesols qui suivent le soleil chaque jour ou à une plante d’intérieur qui pousse vers une fenêtre ensoleillée.

Sur une échelle de temps beaucoup plus courte, la chloroplastes dans les cellules végétales se déplacera rapidement en réponse à un changement d’intensité lumineuse. Les chloroplastes sont les composants verts des cellules végétales qui effectuent la photosynthèse, le processus de transformation de la lumière du soleil en énergie chimique. Ils ne sont pas stationnaires dans la cellule, étant capables d’utiliser des protéines dans leurs membranes pour se déplacer dans le cytoplasme.

Dans des conditions de faible luminosité, les chloroplastes s’étaleront pour capter le maximum de lumière. Cependant, une surexposition à la lumière vive les endommagera, un sort qu’ils évitent avec des mouvements d’évasion rapides. Ainsi, le mouvement des chloroplastes maximise simultanément les performances photosynthétiques tout en minimisant les photo-dommages.

Comportement vitreux

Malgré des décennies de recherche sur ce mouvement intracellulaire, de nombreuses questions restent ouvertes sur la façon dont les chloroplastes s’organisent collectivement. Les chercheurs de l’Université d’Amsterdam Nico Schramma, Cintia Perugachi Israëls et Maziyar Jalaal ont décidé d’étudier ce comportement d’un point de vue physique.

« Nos résultats montrent qu’en faible lumière, les chloroplastes forment une monocouche qui présente des caractéristiques semblables à du verre. Cela démontre un lien surprenant entre ce système biologique et le riche domaine de la physique du verre », explique Schramma. Plus qu’un simple matériau de fenêtre, un verre est une phase rigide de matière composée de particules denses mais mal disposées.

Contrairement aux atomes simples (qui sont vraiment inanimés), les chloroplastes peuvent utiliser de l’énergie pour générer leur propre mouvement. De plus, les chloroplastes sont affectés et interagissent avec leur environnement intracellulaire unique. Cela fait de cette phase vitreuse une nouvelle forme passionnante de matière «active».

Être dans un état vitreux est utile pour s’assurer que le plus de lumière possible est collectée dans des conditions de faible luminosité, car les chloroplastes sont idéalement positionnés. Lorsqu’il est exposé à une lumière vive, cet état vitreux « fond » rapidement en un liquide dans lequel les chloroplastes se déplacent rapidement.

Proche d’une transition

En suivant et en analysant les mouvements dépendants de la lumière des chloroplastes dans Elodea densa plantes, et en comparant cela à un modèle mathématique nouvellement développé, les chercheurs ont découvert que les chloroplastes sont réglés pour être proches de la transition entre un état vitreux et liquide.

Un signe révélateur de la proximité de cette transition est que même dans l’état vitreux à faible luminosité, tous les chloroplastes ne restent pas immobiles. De temps en temps, un chloroplaste éclatera soudainement de sa position, en dépassant plusieurs autres avant de se coincer à nouveau. Dans certains cas, cette explosion de mouvements déclenche une chaîne de mouvements coordonnés dans les chloroplastes voisins.

« Être proche d’une transition vitreuse permet aux chloroplastes de passer rapidement à une phase fluide pour un mouvement efficace d’évitement de la lumière », conclut Schramma. Outre leur importance biologique, les phases dynamiques dépendantes de la lumière des chloroplastes dans Elodea densa constituent un système modèle intrigant pour les recherches futures sur la matière dense active et vivante.

[ad_2]

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

*