Les stomates des plantes révèlent leurs secrets

2377 lectures 21 juillet 2010, 16 h 24

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© C. Magdelaine / notre-planete.info

Une étude financée par l'UE devrait conduire à repenser la façon dont les plantes libèrent de la vapeur d'eau dans l'atmosphère, par le processus de transpiration. L'étude, publiée dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, a des répercussions sur des domaines aussi variés que les prévisions climatiques, le réchauffement planétaire, l'agriculture et l'hydrologie.

Les feuilles des plantes sont pointillées de minuscules orifices, les stomates, par lesquels elles libèrent de la vapeur d'eau dans l'atmosphère. Ce processus rafraîchit et humidifie l'atmosphère autour de la végétation, affecte le climat et influence les précipitations. En outre, le dioxyde de carbone (CO2) que les plantes utilisent pour la photosynthèse est absorbé dans la feuille par l'intermédiaire des stomates. Les plantes peuvent modifier le diamètre des ouvertures stomatiques pour réguler l'entrée de CO2 et la libération de vapeur d'eau. Les stomates ont donc un impact majeur sur la productivité végétale, le changement climatique et le cycle de l'eau.

Néanmoins, il s'est avéré difficile d'élucider les mécanismes contrôlant la taille des ouvertures stomatiques. Par conséquent, les modèles informatiques de l'évolution du climat utilisent des descriptions de la réponse stomatique qui sont plutôt imprécises.

"Les scientifiques étudient les stomates depuis au moins 300 ans", commentait Joseph Berry de la Carnegie Institution aux États-Unis. "Et pourtant, nous n'avons toujours pas une bonne appréhension des mécanismes qui régulent l'ouverture des stomates en réponse à un environnement en évolution permanente."

Le problème tient en partie à ce que le contrôle de la transpiration recouvre plusieurs échelles, depuis la turbulence atmosphérique jusqu'aux canaux dans les membranes des cellules qui forment le stomate.

Et le problème se complique par le fait qu'il est étudié par deux disciplines indépendantes, chacune l'ayant abordé par des approches très différentes.
Les météorologistes ont adopté une approche descendante, étudiant par exemple la quantité d'énergie nécessaire pour évaporer l'eau.
Les phytophysiologistes, quant à eux, ont plutôt eu tendance à s'intéresser aux systèmes sensoriels et aux mouvements contrôlant l'ouverture stomatique.

Jusqu'ici, les scientifiques pensaient que les cellules de garde autour de l'ouverture stomatique ajustaient la taille de l'orifice en fonction de la lumière et d'autres facteurs de l'environnement. Toutefois, cette étude menée par des chercheurs en Allemagne et aux États-Unis a montré que l'énergie absorbée par les pigments et l'eau en profondeur dans la feuille influence la vitesse de la perte d'eau par les stomates.

Les expériences de l'équipe ont démontré que l'épiderme de la feuille est très sensible à la différence entre la transpiration et la vitesse de production de la vapeur d'eau dans la feuille.

"Ceci veut dire qu'il faut revoir le modèle actuel concernant les facteurs qui influencent la taille de l'ouverture stomatique", faisait remarquer Roland Pieruschka, titulaire de la bourse individuelle Marie Curie du Carnegie Institution (actuellement au centre de recherche de Jülich en Allemagne). "Pendant longtemps, les chercheurs ont pensé que la chaleur du soleil, absorbée par les pigments, passait de cellule en cellule jusqu'à atteindre la chambre sous stomatique là où l'on pensait que se déroulait l'évaporation. C'est probablement ce qui se passe, dans une certaine mesure, mais les résultats présentés ici sont plus cohérents avec notre hypothèse, où la majeure partie de la chaleur est transférée via les espaces aériens dans la feuille, qui sont saturés en vapeur d'eau."

Notes

Le soutien de l'UE provient du projet LIFT («Laser-induced fluorescence transient: a remote sensing approach to scale and quantify photosynthetic light use efficiency in ecosystems»), une bourse internationale Marie Curie «sortante», qui a reçu un financement de 250 000 euros du sixième programme-cadre (6e PC) de l'UE.

Référence

Pieruschka, R. et al. (2010). Control of transpiration by radiation. PNAS (sous presse). Publié en ligne la semaine du 12 juillet. DOI: 10.1073/pnas.091377107.

Auteur

Les opinions exprimées dans cet article n'engagent que leur auteur et ne reflètent pas nécessairement celles de notre-planete.info

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