Certains travaux démontrent pour la première fois que, chez les plantes, les fonctions des cryptochromes sont sensibles aux champs magnétiques et suggèrent que le mécanisme de perception du magnétisme chez les plantes et, par extension chez les oiseaux migrateurs, utilise ces mêmes molécules photosensibles.

Les oiseaux migrateurs ont un sens de l’orientation qui mystifie les chercheurs depuis longtemps. Des tests sur des plantes pourraient nous aider à comprendre cette faculté attribuable à la sensibilité au magnétisme. photo : Vincenzo Pinto/AFP/Getty Images

Les cryptochromes, protéines présentes chez les organismes vivants comme les plantes et les animaux sont des pigments récepteurs de lumière bleue qui interviennent dans de nombreux processus (croissance, développement, etc.) liés au cycle circadien (jour/nuit).

Des chercheurs du laboratoire Physiologie cellulaire et moléculaire des plantes (Université Paris VI / CNRS), en collaboration avec des équipes allemandes des universités de Marbourg et de Francfort, viennent pour la première fois de démontrer leur rôle dans la perception du champ magnétique chez les végétaux à travers une expérience réalisée sur la plante Arabidopsis thaliana.

Ces travaux, publiés le 6 septembre 2006 sur springerlink – le site Internet de la revue Planta – permettent d'évoquer un parallèle entre les plantes et les oiseaux migrateurs et représentent une avancée décisive dans l'élucidation du complexe mécanisme sous-tendant l'orientation géomagnétique des oiseaux.

Certains oiseaux, dont les espèces migratrices, ont la remarquable capacité d'utiliser le champ magnétique terrestre pour s'orienter. Ils «sentent» l'orientation nord-sud de ce champ et s'en servent comme point de repère pour choisir la direction à prendre. Cette perception du champ géomagnétique est dépendante de la lumière. En effet, l'orientation correcte des oiseaux migrateurs n'est possible qu'en présence de lumière bleue ou verte tandis que les autres longueurs d'onde du spectre sont perturbantes. C'est dans l'œil des oiseaux, précisément dans la rétine, une structure riche en terminaisons nerveuses et en photorécepteurs, que se situe le siège de la perception du champ magnétique.

Les cryptochromes, molécules présentes sur la rétine des oiseaux, pourraient entrer en jeu dans ce mécanisme et jouer un rôle dans la réponse au champ magnétique, car elles présentent toutes les propriétés physico-chimiques requises (absorption de lumière bleue ou verte et formation de structures «radical pair»[1]). Elles permettraient ainsi à certains oiseaux, notamment migrateurs, de s'orienter.

Comme il n'était pas possible de vérifier cette hypothèse sur les oiseaux migrateurs, les chercheurs se sont penchés sur le comportement d'une plante de laboratoire aux propriétés physico-chimiques similaires : Arabidopsis thaliana. On sait en effet que les plantes montrent des changements de comportement en réponse à l'activation des cryptochromes par la lumière bleue : par exemple, l'inhibition de la pousse de l'hypocotyle (structure simple et précoce qui grandit essentiellement sans division cellulaire).

Afin de déterminer si le champ magnétique peut influencer la fonction des cryptochromes, les chercheurs ont placé des plants d' Arabidopsis thaliana en présence de lumière bleue et d'un champ magnétique d'intensité variable. Leur étude montre qu'une augmentation de l'intensité du champ magnétique[2] accroît le processus d'inhibition de pousse de l'hypocotyle seulement en présence de lumière bleue c'est-à-dire lorsque les cryptochromes sont les photorécepteurs utilisés par la plante. Par contre, aucun effet inhibiteur n'est détecté en présence de lumière rouge, conditions dans lesquelles les plantes utilisent d'autres photorécepteurs : les phytochromes. De plus, des plantes mutantes dépourvues de cryptochromes sont insensibles aux variations du champ magnétique.

Notes :
[1] Molécule pouvant répondre au champ magnétique.
[2] De 33-44 µT à 500 µT.

Références :
Magnetic intensity affects cryptochrome–dependent responses in Arabidopsis thaliana de Margaret Ahmad - Paul Galland -Thorsten Ritz - Roswitha Wiltschko - Wolfgang Wiltschko
Planta, semaine du 4 septembre 2006.

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