Les plantes dorment-elles la nuit ?

Voici une chronique originellement rédigée pour l’épisode #ps354 (à 1h16), en réponse à notre quiz du moment « Info ou intox ? ». Le principe : décortiquer une idée reçue pour savoir si oui ou non elle est fondée.

Pour répondre à cette épineuse question, j’avais donc posé un sondage sur le compte twitter du Plantoscope. Les réponses étaient les suivantes :

Qu’est ce que le sommeil ?

Le sommeil est un sujet qui fait rêver les philosophes depuis l’Antiquité. C’était déjà le sujet tendance d’Aristote ou d’Héraclite d’Ephèse en -500 av JC. Tout le monde a longtemps pensé que c’était le propre de l’homme ou des animaux “supérieurs” (entre GROS guillemets de dormir) – jusqu’à ce que dans les années 2000, des chercheurs montrent que même des insectes comme les abeilles ou les drosophiles… ou PIRE: les méduses, pouvaient mettre en place un comportement assimilable à du sommeil.
Je vous renvoie à cette incroyable chronique de Pierre Kerner (alias Taupo) sur le sommeil des animaux pour l’émission radio dessinée sur la nuit de Podcast Science.

On considère à l’heure actuelle qu’il faut que trois conditions soient réunies pour considérer qu’un organisme traverse un état de sommeil.

  • L’activité physique et physiologique pendant cet état est restreint
  • La vitesse de réponse à un stimuli externe est altérée quand l’organisme est plongé dans cet état
  • Si on prive l’organisme de cet état, il fonctionne moins bien et aura besoin de passer plus de temps dans cet état pour compenser le manque, preuve que c’est un état nécessaire pour son bon fonctionnement.

Du coup, pourquoi pas les plantes ?

En faisant des recherches historiques sur le sujet, on trouve rapidement la référence suivante : “Somnus Plantarum” – littéralement le sommeil des plantes, en 1755. D’un certain Karl von Linné, rien que ça. Celui à qui on attribue la première classification systématique et détaillée du vivant. Linné affirme très simplement que les plantes dorment la nuit. Voilà. Comme ça.
Pourquoi ? Parce qu’il observe chez plusieurs espèces un mouvement nocturne des feuilles (lotiers, trèfles, cassier, tabac…), qui s’affaissent la nuit. Bizarrement, ses contemporains ont été extrêmement choqués que sa classification des plantes se base sur les organes sexuels des végétaux (pétales, étamines, tout ça…), par contre ça n’a dérangé personne qu’il affirme que les plantes dorment.
Alors même si Linné est connu, ce n’était pas le premier à l’observer, puisqu’on trouve déjà état de ce phénomène en 400 av JC dans des récits d’Androsthenes, un scribe d’Alexandre Le Grand qui décrit des feuilles de tamarin qui se replient la nuit. On en trouve également des descriptions au Moyen Age par Albertus Magnus dans “De vegetalibus et plantis” ou dans l’”Historia Plantarum” de John Ray à la Renaissance… Linné à quand même eu le mérite de détailler cela sur plusieurs espèces dans le détail, ce qui a conduit à l’élaboration de son “horloge florale” – Une horloge d’ouverture et de fermeture de chaque fleur en fonction de l’heure de la journée.

hirloge florale karl von linne
L’horloge florale de Karl von Linné

L’analogie va loin pour lui : comme les animaux, les plantes adoptent des positions différentes pour leur sommeil nocturne.

La tendance générale étant, d’après Linné que les feuilles se remettent dans la position dans laquelle elles étaient pendant la germination. Un peu comme on se recroqueville comme un bébé pour faire une sieste. Ou pas… 

Voici un exemple de plante qui “dort” les feuilles en haut comme les Maranta leuconera qu’on a surnommé “plante à prière” à cause de ce comportement particulier… 

Voici un exemple de plantes qui au contraire “dorment” feuilles en bas : Oxalis triangularis.

Plus fort encore, Linné soulignait que : plus une plante est vieille, moins elle entre en “position de sommeil” – un peu comme les vieillards feraient des insomnies. Oui, certains ont osé utiliser la comparaison, et ce serait facile de garder l’image en tête.

Mais il y a une bonne raison à cela : en vieillissant, les plantes grandissent et développent des structures secondaires rigides qui leurs permettent tout simplement de lutter contre la gravité. Elles sont donc moins souples. Vous pouvez assez bien vous représenter un arbre avec toute son écorce… Il devient plus difficile d’en observer des mouvements “rapides”. 

Toutefois, des chercheurs finlandais et autrichiens ont fait des expériences sur des arbres de bouleau blanc (aussi appelé bouleau verruqueux) (Betula pendula), en mesurant la position des branches grâce à une technologie récente appelée le “scan laser terrestre” – Terrestrial laser scanning – TLS en anglais.
La machine génère un nuage de point de distances à très haute résolution, et donc permet de générer une image en 3D. Ils ont constaté qu’entre le coucher et le lever du soleil en période d’équinoxe – les branches s’affaissent de 5 à 10cm.
Ces résultats d’expériences ont été publiés dans le journal “Frontiers in Plant Science” en 2016. 

Évolution de la position de différents points pris sur l’arbre finlandais le soir (en noir) et le lendemain matin (en rouge). À droite, zooms sur le haut (B) et le bas (C) de la cime. © Puttonen et al. 2016, Frontiers in Plant Science. 

ET BINGO ! Cette étude avait filtré dans les médias grand public sous des gros titres comme “Les plantes aussi dorment la nuit !” ou “L’étonnant sommeil des arbres”.

Mouvements de nuits, nyctinastie !

Tous les mouvements que je viens de vous citer portent un nom : les mouvements nyctinastiques (“nyctos”=la nuit, et nastos = serré, refermé qui a donné les  “Mouvements nastiques” = réponse non directionnelle à des stimuli extérieurs (température, humidité, lumière)).

Darwin les décrits par le menu dans son livre “The power of movement in plants” – ils peuvent concerner les feuilles, le plus souvent – mais aussi les fleurs, les tiges…

Pourquoi ce mouvement ? Les hypothèses sont nombreuses mais personne n’était vraiment sûr, ni d’accord sur les raisons possibles de ce « comportement »…
Concernant les feuilles, on a postulé qu’elles se levaient ou s’abaissaient pour certaines espèces pour rediriger l’eau de pluie ou la rosée vers la tige et pour empêcher une stagnation d’eau qui les ferait pourrir. Ca se tient, mais comment expliquer que certaines plantes aquatiques comme le Myriophile rouge (Myriophyllum mattogrossense) aient le même comportement alors qu’elles sont immergées en permanence ?

Une autre hypothèse, plus cohérente est que maintenir ses feuilles exposées à la lumière pour faire la photosynthèse demande de l’énergie, une énergie qu’il est inutile de dépenser en l’absence de lumière. Vous ferez l’expérience chez-vous si vous avez des trèfles, ils peuvent fermer leurs feuilles la nuit, mais aussi en cas de trop forte lumière. Ce pourrait-donc très bien être un mécanisme de régulation pour bénéficier de la bonne exposition. Je vous reparlerai plus loin d’expériences qui ont tenté de retracer la cause de ce mouvement.

Concernant les fleurs, on suppose là qu’il s’agit de protéger l’appareil sexuel en absence des pollinisateurs, ce qui évite un trop plein d’humidité sur le pollen et une potentielle baisse de fertilité.

Ca se tient. Mais du coup, si tous ces comportements sont des caractéristiques du sommeil, on ne peut que constater qu’aucune plante ne dort de la même manière…

Vous vous souvenez de l’émission radio-dessinée sur la nuit ? Je vous parlais dans ma chronique “la nuit, tous les arbres ne sont pas gris” – de ces fleurs qui ne s’ouvraient justement que la nuit…  Souvent pour s’offrir aux pollinisateurs nocturnes, avec lesquelles elles ont co-évolué…
Mais peut-être que ce ne sont que des exceptions, des plantes fêtardes qui ont décidé de rester debout la nuit ?

Et le métabolisme alors ?

Qu’en est-il de l’activité métabolique ? Est-elle réduite la nuit chez les plantes ?

Il est vrai que métaboliquement, les plantes ont besoin du soleil pour effectuer la photosynthèse, c’est à dire qu’elles absorbent le CO2. Et vous avez peut être entendu qu’il y avait deux phases dans ce processus : la phase “claire” dépendante de la lumière, pendant laquelle la plante utilise l’énergie contenue dans la lumière pour découper l’eau, la convertir en énergie chimique et libérer du dioxygène – et la phase “sombre” – qui utilise l’énergie chimique produite pour agglomérer le carbone atmosphérique et le convertir en sucres dans une série de réactions chimiques que l’on appelle le “Cycle de Calvin”.

En réalité, on l’appelle la phase sombre parce qu’elle ne dépend plus de la lumière – mais elle a lieu en permanence. Une autre réaction qui a lieu tout le temps, c’est celle de la respiration cellulaire… réaction qui consomme de l’oxygène pour produire de l’énergie chimique, et qui libère du CO2. Ce que nous faisons quand nous respirons quoi.
Alors si la photosynthèse s’arrête la nuit, est-ce que les forêts nous intoxiquent en libérant du CO2 quand nous allons nous coucher ?
Et est-ce qu’il est dangereux de dormir avec des plantes dans sa chambre la nuit ? NON, c’est un MYTHE. Vous avez le droit de mettre des plantes dans votre chambre. 

Déjà, une plante produira toujours plus de dioxygène qu’elle ne produira de carbone (je n’ai pas réussi à vous trouver de chiffre précis en litrage, parce que ça dépend de trop de facteurs pour être honnête – mais en général les sources mentionnent entre 30 et 40% de dioxyde de carbone rejeté), et ensuite… chez certaines plantes les réactions sont carrément inversées !

C’est le cas des plantes grasses, généralement adaptées aux régions chaudes, qu’on appelle les plantes “CAM”. Pour éviter l’évapotranspiration, elles gardent leurs stomates fermés la journée (les stomates ce sont les petites bouches d’aération à la surface des feuilles par lesquels rentre le CO2). Elles ne les rouvrent que la nuit, pour absorber le CO2, et le stockent pour l’utiliser de jour. Cloclo, une de nos auditrices dit à ce sujet : “ça fait de ces plantes de sacrées insomniaques”.

Le métabolisme acide crassuléen (CAM). Les plantes absorbent le C02 la nuit, et arrêtent le jour.

En somme, toutes les plantes répondent aux variations lumineuses et suivent un rythme circadien jour/nuit qui est important pour leur fonctionnement physiologique et leur croissance, mais toutes répondent différemment selon leur environnement et il ne semble pas y avoir de forme de “sommeil” commune à toutes.

Mimosa pudica, la plante sensitive : le prémice d’un doute.

Je vais vous citer un contre exemple qui peut tout de même nous faire douter : Celui du Mimosa pudica, une plante sensitive qui se recroqueville au moindre contact… transmettant un signal électrique dans la tige à une vitesse de 400mm/s. Un prémice de système nerveux ? Certains comparent cette transmission de signal à une activité neuronale, mais en beaucoup plus lent.

Comme le montre cette étude, la nuit, elle se ferme  et réagit moins aux stimuli, et si on la fait bouger trop souvent, elle est incapable de réagir. Un peu comme si on l’empêchait de se reposer entre deux siestes ? Non, pas vraiment.

Dans ces plantes, le mouvement s’effectue grâce à des cellules motrices qui sont capables de changer de pression très rapidement, qu’on appelle le pulvinus. A l’état ouvert, les cellules du pulvinus sont gonflées d’une poche d’eau, un peu comme un gros ballon (la vacuole) et la pression contre la paroi, appelée pression de turgescence est maintenue grâce à une forte  concentration de chlorure de potassium (0,3M).

1 Des cellules sensibles à la pression envoient un signal électrique...La feuille contient des cellules excitables qui réagissent à la stimulation mécanique (toucher, vent…). Elles génèrent un signal électrique qui se propage jus que dans le pulvinus, le
Infographie sur le fonctionnement des pulvini – A.Dagan

Perdre de la pression (et donc de l’eau) requiert un export de chlorure de potassium à l’extérieur de la cellule, via des canaux spécialisés dans la membrane.
Pour ré-établir la pression – il faut repomper ces ions à l’intérieur de la cellule, et cela demande de l’énergie que la plante ne peut pas fournir tout de suite.

Une autre étude montre qu’en traitant artificiellement une branche de Mimosa pudica avec une molécule qui empêche les pulvinus de se rétracter – les feuilles meurent en l’espace de deux semaines. Les scientifiques concluent que les plantes ont “besoin de sommeil”, puisque les plantes “insomniaques” qui ne ferment pas leurs feuilles meurent.

En réalité ils font ces déductions ne testent ni la toxicité à long terme de la molécule – ni les conséquences physiologique du fait de maintenir la plante en pression constante.

Autrement dit, la conclusion est un peu rapide et comme souvent, un tantinet anthropomorphique.

La réponse n’est pas évidente – et comme d’habitude, rien n’est jamais ni blanc, ni noir … mais à l’heure actuelle, si les plantes font beaucoup de choses la nuit, dormir n’en est vraisemblablement pas une, à moins que l’on ne repense entièrement notre définition du sommeil.

Le sommeil des plantes : un mythe s’effondre !

Alors pourquoi tout le monde est prêt à y croire ? Probablement parce que Linné… c’est encore aujourd’hui un argument d’autorité. Même s’il a dit en son temps beaucoup de choses qui maintenant semblent complètement folles ou désuètes.

On entend moins parler d’un de ses contemporains comme John Hill, médecin et botaniste britannique, dont j’ai retrouvé l’un des textes.  Dans une lettre adressée à Linné, intitulée “The sleep of plants explained”, il  lui explique, par une démarche des plus expérimentale et rationnelle que la position des feuilles ne dépend que de la lumière et que par conséquent ce qu’il appelle le “sommeil” chez les plantes ne dépend que de ce paramètre et qu’il est une conséquence de l’absence de lumière. C’est magistral, il dit à Linné “on connaît toujours les causes des effets que l’on a nous même produits, et seule les expériences sont la réelle épreuve du raisonnement”. Un appel à la rigueur scientifique qui est encore d’actualité de nos jours !

J’espère que cet petit article ne vous a pas fait trop mal au crâne avant d’aller vous coucher – et si les plantes ne dorment pas, il paraît que certaines aident à dormir : Jasmin, Valériane, lavande…  mais ça… c’est une autre histoire !

Pour aller plus loin :

Retrouvez cette plante et bien plus sur le compte twitter du Plantoscope.

Sleep-like behaviour in a sentitive plant (Mimosa Pudica) – November 2015 – Conference: The 7th Word Congress of the Word Sleep Federation 2015

Ueda, M. & Nakamura, Y. Metabolites involved in plant movement and ‘memory’: nyctinasty of legumes and trap movement in the Venus flytrap. Nat. Prod. Rep.23, 548–557 (2006). (doi : 10.1039/B515708K)

Puttonen, E. et al. Quantification of Overnight Movement of Birch (Betula pendula) Branches and Foliage with Short Interval Terrestrial Laser Scanning. Front. Plant Sci.7, (2016). (DOI : 10.3389/fpls.2016.00222)
Les arbres aussi dorment la nuit – Futura Planète
L’étonnant sommeil des arbres – Sciences et avenir

Chronique Podcast Science par Eléa Héberlé : La nuit tous les arbres sont-ils gris ?
Chronique Podcast Science par Pierre Kerner : Histoires d’animaux à dormir debout

Publié par Le Plantoscope

Diplômée de biologie végétale et ancienne chercheuse en biologie moléculaire et cellulaire, je suis maintenant dédiée à la vulgarisation scientifique autour de la biologie des plantes. Le Plantoscope est un outil pour voyager à travers les plantes et la botanique par des anecdotes et des explications simples et accessibles.

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