Comment le piège à mouches de Vénus se referme également
Le piège à mouche de Vénus carnivore est connu pour fermer ses tentacules en un éclair dès qu'une proie touche deux fois de suite ses poils sensoriels. Une équipe de chercheurs de l'ETH Zurich et de l'Université de Zurich vient de découvrir un nouveau mécanisme de claquement.
Le piège à mouches de Vénus (Dionaea muscipula) est sans doute la plante carnivore la plus connue. Elle capture ses proies, principalement des araignées et des insectes, à l'aide d'un mécanisme d'encliquetage sophistiqué. Ses feuilles de capture vert rouge?tre possèdent trois poils sensoriels très sensibles par moitié de feuille. Ces poils réagissent aux contacts les plus fins et envoient des impulsions électriques qui se propagent rapidement sur toute la feuille. Si, par exemple, une mouche rampe sur la feuille de capture et déclenche deux impulsions en peu de temps, le piège se referme en un éclair.
Découverte d'un nouveau déclencheur
Les réactions physiologiques à la base du mécanisme de capture font l'objet de recherches depuis plus de 200 ans. Une conclusion s'est dégagée de ces recherches : Chaque contact suffisamment fort avec un crin sensoriel déclenche une impulsion électrique. Si deux impulsions sont émises en l'espace de 30 secondes, les moitiés de feuilles se replient.
Aujourd'hui, des chercheurs en robotique et en matériaux de construction de l'ETH Zurich, en collaboration avec des collègues de l'Institut de microbiologie et de botanique de l'Université de Zurich UZH, démontrent que ce n'est pas le seul mécanisme de déclenchement : Contrairement à l'opinion courante, un seul contact lent avec un crin sensoriel suffit également à déclencher deux impulsions et donc le claquement des tentacules. C'est ce que rapportent les chercheurs dans une étude commune qui vient d'être publiée dans la revue spécialisée page externePlos Biologie a été publié.
Avec la microrobotique et la maquette
Dans un premier temps, l'équipe scientifique multidisciplinaire a déterminé les forces nécessaires pour déclencher le mécanisme d'enclenchement du piège à mouches de Vénus. Pour ce faire, elle a utilisé des capteurs de force extrêmement sensibles et des systèmes microrobotiques précis développés par le groupe du co-auteur principal Bradley Nelson à l'Institut de robotique et de systèmes intelligents de l'ETH. Ceux-ci permettent de dévier les poils sensoriels d'un angle exact à une vitesse définie avec précision et de mesurer les forces correspondantes. Les expériences ont confirmé la théorie précédente : Si les paramètres sont choisis de manière à correspondre approximativement au contact d'une proie classique, deux contacts sont nécessaires pour déclencher le piège.
? partir des données obtenues, les chercheurs dirigés par Ingo Burgert à l'Institut des matériaux de construction de l'ETH ont développé un modèle mathématique qui calcule les zones limites pour l'angle de déviation et la vitesse de déviation à partir desquelles le mécanisme d'encliquetage se met en marche.
"Il est intéressant de noter que le modèle a montré qu'à une vitesse de déviation lente, deux impulsions électriques sont émises par contact, et que le piège devrait donc se refermer", explique Ueli Grossniklaus, directeur de l'Institut de microbiologie et de phytologie de l'UZH et également co-auteur principal. Les scientifiques ont ensuite pu confirmer expérimentalement les prédictions du modèle.
Capturer des proies lentes
? l'état ouvert, les moitiés de feuilles du piège à mouche de Vénus sont courbées et sous tension, un peu comme un ressort de feuille tendu. Le signal de déclenchement entra?ne une légère modification de la courbure de la feuille, après quoi le piège se replie brusquement. Les impulsions électriques sont générées par des canaux ioniques dans la membrane cellulaire, qui transportent les particules chargées hors de la cellule ou dans la cellule.
Les chercheurs supposent que les canaux ioniques restent ouverts aussi longtemps que la membrane est soumise à une tension mécanique. Si la déviation se fait lentement, suffisamment d'ions circulent pour déclencher plusieurs impulsions, ce qui permet au piège de se refermer. Il est possible que le mécanisme de déclenchement nouvellement découvert du piège à mouche de Vénus serve à capturer des proies telles que des larves ou des escargots qui ne se déplacent que lentement.
Cette contribution est basée sur une page externeCommuniqué de presse de l'Université de Zurich.
Bibliographie
Burri J, Saikia E, L?ubli N, Vogler H, Wittel F, Rüggeberg M, Herrmann H, Burgert I, Nelson B, Grossniklaus U. Une seule touche peut fournir une stimulation mécanique suffisante pour déclencher la fermeture du Venus flytrap. PLOS Biologie. 10 July 2020. DOI : page externe10.1371/journal.pbio.3000740