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Stefano Mancuso

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Stefano Mancuso
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Stefano Mancuso (né en 1965) est un biologiste italien, professeur de botanique et auteur ou co-auteur d'environ 300 articles scientifiques et de plusieurs ouvrages de vulgarisation.

Il est l'un des promoteurs du concept de neurobiologie végétale[1], qu'il a fait connaitre au grand public dans un ouvrage de vulgarisation scientifique intitulé l'intelligence des plantes, publié en 2013 (devenu best-seller et qui en 2019 avait déjà été traduit en 21 langues). Selon lui, nous peinons à reconnaitre l'intelligence des plantes, car nous baignons dans une perspective culturelle dominante qui est basée sur une hiérarchie du vivant anthropocentrée, où le règne végétal est certes considéré comme supérieur au règne minéral, mais aussi très inférieur au règne animal[2]. Or des données récentes montrent qu'il existe chez des bactéries, des coraux, et chez les plantes, des processus assez comparables à la communication neuronale.

Mancuso a ensuite notamment publié un autre ouvrage : "La révolution des plantes". Ce livre décrit la manière dont les végétaux ont trouvé et testé depuis des centaines de millions d'années des solutions "brillantes" à divers grands problèmes que l'humanité connait aujourd'hui. Les plantes, en partie grâce à des symbioses avec les bactéries et les champignons, ont notamment inventé une colonisation optimisée et "durable" du milieu terrestre (jusqu'à une centaine de mètres de hauteur), puis des basses couches de l'atmosphère (avant les oiseaux). Elles ont inventé le puits de carbone et la production propre d'énergie, d'amidon, de sucres, de fibres, de biomolécules complexes, etc. élégamment, via la photosynthèse, la biodégradabilité et une forme d'économie circulaire.

Mancuso en déduit que les solutions techniques du futur peuvent et devraient être plus bioinspirées du végétal. En tant qu'espèces, certaines plantes ont eu une existence bien plus longue que celle de n'importe quelle espèce animale dite "supérieure" (ex : Ginko, présent sur terre depuis 250 millions d'années).
Mancuso rappelle que comme l'a montré Charles Darwin, du point de vue de l'évolution, tous les organismes vivants sont actuellement au sommet de leur évolution dans le temps. Les plantes font partie des organismes sans lesquels il n'y aurait pas de vie sur terre. Il faut donc protéger leur existence et protéger les forêts dont les arbres sont des plantes à vie longue. Mancuso est ses collègues rappellent qu'à la fin de sa vie, quand Darwin s'est intéressé plus spécifiquement aux plantes, dans un livre intitulé "Le pouvoir du mouvement des plantes" (publié avec son fils Francis) il a estimé qu« il n’est pas exagéré de dire que la pointe du radicule est ainsi dotée [de sensibilité] et qu’elle a le pouvoir de diriger les mouvements des parties adjacentes de la plante ; comme le ferait le cerveau de certains animaux inférieurs ; le cerveau étant présent dans l'extrémité antérieure du corps, recevant les impressions des organes des sens et dirigeant les divers mouvements »[3]

Eléments de biographie

Né le 09 mai 1965 à Catanzaro, dans le sud de l'Italie il raconte qu'il ne s'est intéressé aux plantes qu'à l'âge adulte, à l'université, lors de ses études[2].

En 2000, il déménage à Florence, pour y enseigner à l’université.
En 2005, il y crée le laboratoire international de neurobiologie végétale, destiné à l'étude du comportement des plantes.

En 2010, il fait une conférence remarquée à Oxford sur la manière dont les racines se dirigent dans le sol pour le fouiller à la recherche d'espace colonisable, d'eau, de nutriments et de symbiotes. La conférence, filmée, est ensuite vue plus d’un million de fois sur Internet[4].

En 2012, dans le projet Plantoïd il participe à la création d’un robot bioinspiré (imitant certaines capacités des racines), robot qui pourrait par exemple explorer un sol peu accessible ou contaminé par un accident nucléaire ou une attaque bactériologique[4].

En 2013, il se fait mondialement connaitre par un livre intitulé « l’intelligence des plantes », écrit avec Allessandra Viola, livre qui devient rapidement un best-seller

En 2014, il crée à l’université de Florence une start-up spécialisée dns le biomimétisme végétal (technologie imitant certaines capacités des plantes) et crée un concept de serre flottante autonome dénommé « Jellyfish Barge ».

En 2016, Mancuso conseille le gouvernement chilien pour l’innovation.

Carrière scientifique

Son point de vue sur le monde végétal a changé quand il a étudié les capacités des plantes et notamment les capacités du système racinaire (et en particulier de l'apex des racines[5], hautement sensible à divers types de stimuli tels que la pression, la température, certains sons, la température, l'hygrométrie, les blessures[6]) à explorer et exploiter l'environnement du sol pour l'ancrage de la plante, l'accès à l'eau et aux nutriments, les symbioses avec d'autres espèces et la communication avec d'autres plantes. Selon un article publié en 2004 par un groupe de botanistes incluant Mancuso, la zone de l'apex racinaire comprend une zone de transition dont la structure et les fonctions qui évoquent celle du cerveau chez l'animal, avec des équivalents végétaux de l'actine, le rôle fondamental[7] de l'auxine (aussi dite IAA pour indole-3-acetic acid) qui évoque un neurotransmetteur[8],[9],[10], et des structures évoquant des synapses[11] (auxine, molécule/hormone morphogène[12], qui est également bioactive dans la cellule des levures et dans la cellule animale notent les auteurs[13]).

Apports scientifiques

Mancuso note qu'au cours de l'évolution, les plantes, bien que dénuée de cerveau comparable à celui des animaux et bien que ne pouvant volontairement pas se déplacer, ont développé un grand nombre de solutions aux problèmes qu'elles rencontrent ; or la capacité à résoudre des problèmes est une définition de l'intelligence. L'Homme pourrait mieux s'inspirer de ces solutions selon lui

La phytosociologie a depuis longtemps constaté que les plantes vivaient en sociétés très structurées, mais sans l'expliquer. Selon S. Mancuso, depuis le début des années 1990, les scientifiques commencent à admettre que les plantes ont non seulement des capacité sociales mais une forme d'intelligence qu'on n'imaginait pas jusqu'alors[14],[15],[16],[17].

Selon ce botaniste (et ses collègues dont notamment František Baluška de l'Université de Bonn), les plantes se montrent finalement un peu moins différentes des animaux qu'on le pensait. Avec des moyens biologiques très différents de ceux développés par les animaux, elles ont développé des comportements parfois proches. Mais pour des raisons d'empathie plus facile et spontanée avec ce qui nous ressemble, nous comprenons les réactions des animaux bien mieux que celles des plantes[2].

L'immobilité des plantes est selon Mancuso une faiblesse apparente, mais fait en réalité leur force, car au cours de l'évolution elles ont dû développer des solutions aux grands problèmes que rencontrent des organismes non-mobiles (une partie du phytoplancton se montre capable de se diriger verticalement et parfois horizontalement). Les plantes dépendent de leur environnement le plus immédiat pour se nourrir.

Bien que n'ayant ni nerfs ni cerveau, les végétaux ont une vie sociale et donc une certaine sensibilité (dont les prémices peuvent être trouvés chez certaines cellules (gamètes, bactéries), chez les coraux ou éponges et chez des organismes supposés très primitifs comme les trichoplax ... qui n'ont rien de ressemblant à un cerveau, mais qui présentent des comportements évoquant une fonction neuronale), même si ces attributs sont très différents de ce qui est observé dans le monde animal. Mancuso et ses collègues Gagliano et Robert montrent ainsi en 2012 que les plantes disposent de mécanorécepteurs rendant par exemple leur racines sensibles au son et à sa direction de propagation[18], d'autres biologistes ayant 4 ans plus tôt signalé que des arbres stressés par un grave manque d'eau peuvent émettre des sons qui sont peut-être plus que de simples signes passifs de cavitation[19].

Le phytoplancton et les plantes terrestres ont une certaine perception de la lumière. Mancuso et ses collègues ont montré que chez la plante modèle de laboratoire la plus utilisée (Arabidopsis), l'apex des racines est très sensible à l'éclairement (une illumination de quelques secondes, suffit à provoquer une explosion immédiate et forte d’espèces réactives de l'oxygène (ROS) dans la racine), phénomène qui pourrait avoir faussé de nombreuses observations et études de racines vivantes faites par microscopie confocale sous la lumière[20].

Mancuso note que les plantes évoluées disposent d'un système circulatoire quelques organes (reproducteurs notamment) mais que à la différence des animaux évolués, elles ont des récepteurs diffus dans tout leur organisme (là où les animaux ont concentré leurs sens dans des organes précis tels qu'yeux, oreilles, peau, langue). Leurs organes reproducteurs sont multiples alors qu'il est unique chez les animaux évolués... Ceci laisse penser selon lui que les plantes "sentent", "écoutent", communiquent (entre individus de la même espèces et parfois avec d'autres espèces) et apprennent (via une certaine forme de mémoire[21], incluant la mémoire immunologique de leur système immunitaire[22]) avec tout leur organisme (ce qui leur permet de mieux résister aux insectes déprédateurs et aux herbivores ; il donne souvent comme exemple le haricot de Lima qui quand il est attaqué par l'acarien herbivore Tetranychus urticae émet dans l'air un complexe de molécules capables d'attirer le Phytoseiulus persimilis, un acarien carnivore prompt à dévorer les colonies du premier).
Mancuso et ses collègues ont mis en évidence un rôle majeur de l'auxine qui aurait une fonction de neurotransmetteur, tel qu'il en existe chez les animaux.

On a récemment découvert que les plantes partagent certains gènes avec les animaux, et que leur patrimoine génétique est quantitativement bien plus important que celui des animaux (ce qui laisse penser que leur épigénétique[23],[24],[25] pourrait aussi également être plus riche). On sait maintenant aussi qu'elles synthétisent des « molécules neuronales »[11], en particulier des synaptotagmines et du glutamate[11]. Les plantes biosynthétisent aussi des molécules qui semblent homologues de molécules ayant des fonctions importantes chez les animaux (ex : des molécules évoquant les immunophilines[26] qui chez l'animal ont des rôles immunitaires, hormonaux (rôle dans la signalisation des hormones stéroïdes) et neurologiques (neuroregénération)[27]. La biologie cellulaire végétale fait état de l'existence de cellules végétales qui se comportent comme des synapses où l'auxine semble jouer le rôle de neurotransmetteur (spécifique aux plantes). En 2005 Mancuso et des biochimistes ont développé une microélectrode "non-invasive", à base de nanotube de carbone pour enregistrer le flux d'information pouvant de cette manière circuler dans la plante[13].

Intelligence des plantes

L'intelligence - note Mancuso - a été longtemps considérée comme "ce qui nous distingue des autres êtres vivants", mais si la capacité à résoudre des problèmes est une bonne définition de l'intelligence, alors il faut reconnaître que les plantes ont développé une intelligence qui leur permet de développer des réponses à la plupart des problèmes qu'elles rencontrent au cours de leur vie.

Ainsi les plantes se sont adaptées à presque tous les environnements terrestres et marins éclairés, et face aux herbivores et aux insectes déprédateurs, elles ont développé de nombreuses adaptations. Elles n'ont pas d'organe comparable à un cerveau, mais semblent avoir l'équivalent d'un cerveau diffus[2]. Certaines sont par exemple capables d'émettre des substances attirant précisément des prédateurs d'insectes en train de les attaquer et toutes disposent d'un large arsenal de réponses physicochimiques. Les réponses sont parfois sophistiquées (ex  : certaines plantes rendent leurs prédateurs cannibales en leur transmettant des substances modifiant leur comportement).

Fonctions

Stefano Mancuso est professeur à l'université de Florence depuis 2001 et membre de l'Accademia dei Georgofili.

Il est membre fondateur de la "Société internationale pour le signalement et le comportement des plantes" et administrateur du "Laboratorio Internazionale di Neurobiologia Vegetale" (Laboratoire international de neurobiologie végétale), fondé en 2015.

Il conduit des recherches dans le domaine de la neurobiologie végétale, concept faisant l'objet de controverses scientifiques, relayée par la vulgarisation scientifique qui a rendu ses travaux populaires. Son livre L'intelligence des plantes a été élu livre scientifique de l'année en 2016 en Autriche.

Inspirations scientifiques

Parmi les botanistes qui l'ont précédé et inspiré Mancuso a notamment cité George Washington Carver, Ephraim Wales Bull et Charles Harrison Blackley, ainsi que les naturalistes Charles Darwin et Gregor Johann Mendel.

La neurobiologie végétale est une partie de la botanique qui étudie la mémoire (y compris transgénérationnelle[28]), l'apprentissage (dont apprentissage épigénétique[29]), l'expérience (par exemple via la plante-modèle Mimosa pudica qui semble capable, dans une certaine mesure d'adapter sa réponse l'environnement dans lequel elle vit[30],[31],[32], la communication et la vie sociale des plantes.

Réactions aux travaux de S. Mancuso

Les Académies se sont d'abord montrées très hostiles à la simple notion de comportement végétal ou d'apprentissage chez les plantes. Selon Mancuso, en 2005 dans le monde académique il était encore interdit de parler de comportement des plantes, mais les découvertes qui se sont succédé font que depuis des chaires universitaires ont été créées sur ce sujet et de nombreux articles l'ont développé. On parle même de robots plantoïdes (bioinspiré du végétal) qui pourraient par exemple utiliser un système de robotique molle inspiré des racines de végétaux pour restaurer des sols ou sous-sols dégradés et/ou pollués. Certains scientifiques refusent encore de parler d'intelligence pour les plantes, et plus encore de "conscience" (Des questions philosophiques nouvelles se posent : si les plantes perçoivent les blessures ou agressions et y répondent par divers processus biochimiques[33], existerait-il chez elles quelque chose de comparable à la douleur, dans un autre référentiel d'intelligence que le nôtre ?).
En 2008 une tribune signée par trente-six biologistes européens et nord-américains demandait que l'expression neurobiologie végétale ne soit pas utilisée.

L'hypothèse d'une intelligence différente et diffuse chez les plantes semble par contre avoir immédiatement intéressé un large public, probablement le même qui a aussi dans les années 2010 été fasciné par un livre d'un autre auteur (Peter Wohlleben) : La vie secrète des arbres (2017)[34] et/ou par le film L’Intelligence des arbres (2017)[35], bien que ces documents, trop empreints d'anthropomorphisme notamment du point de vue de l'Académie de l'Agriculture[36], puissent faire confondre la métaphore avec une réalité, et faire passer des messages scientifiquement faux ou qui sur-interprètent souvent les données scientifiques selon Jacques Tassin (Chercheur au CIRAD, UPR Forêts et Sociétés) [37]

Selon A. Bertrand (2018) « il est de plus en plus reconnu que les plantes sont des organismes sensibles qui perçoivent, valorisent, apprennent, se souviennent, résolvent des problèmes, prennent des décisions et se communiquent pour acquérir activement des informations sur leur environnement ». Cependant des obstacles culturels, mais aussi théoriques ont jusqu'à ce jour freiné l'évaluation (et l'expérimentation) quantitative et qualitative des compétences cognitives des plantes. Tout le corpus scientifique créé pour évaluer l'intelligence a été construit pour l'appliquer à des animaux humains et non humains[38] (et depuis peu à des logiciels, pour ce qui concerne l'intelligence artificielle.)

Et l'idée de conférer aux plantes des droits ou une dignité en quelque sorte égale à celle qu'on donne aux animaux, comme cela est proposé par Mancuso est encore politiquement et philosophiquement choquante pour beaucoup.
Pour Mancuso : donner certains droits aux plantes, c'est défendre les hommes qui en dépendent totalement pour l'oxygène, la nourriture et les fibres biodégradables qu'elles fournissent, etc. Si l'homme doit émigrer sur une autre planète sans vie, il devra le faire avec d'autres organismes, dont les plantes dont nous dépendons totalement. L'humanité a donc intérêt à ce que le droit protège aussi les conditions de vie et la diversité des végétaux (France-Culture, avril 2019)[2].

Voir aussi

Articles connexes

Publications

Liens externes

Notes et références

  1. ↑ Baluška F & Mancuso S (2007) Plant neurobiology as a paradigm shift not only in the plant sciences.
  2. ↑ a b c d et e France Culture (2019) Stefano Mancuso : "Les plantes sont les vrais moteurs de la vie sur terre" émission "Les matins du Samedi", diffusée le samedi 20 avril (interview de S Mancuso)
  3. ↑ Baluška F, Mancuso S, Volkmann D & Barlow P (2009) The ‘root-brain’hypothesis of Charles and Francis Darwin: revival after more than 125 years. Plant signaling & behavior, 4(12), 1121-1127.
  4. ↑ a et b Frédéric Mouchon (2018), article intitulé Stefano Mancuso, l’homme qui murmure à l’oreille des plantes, publié par Le Parisien, le 08 avril 2018
  5. ↑ Baluška, F., Mancuso, S., Volkmann, D., & Barlow, P. W. (2010). [Root apex transition zone: a signalling–response nexus in the root]. Trends in plant science, 15(7), 402-408.
  6. ↑ Baluška, F., & Mancuso, S. (2013). Root apex transition zone as oscillatory zone. Frontiers in Plant Science, 4, 354.
  7. ↑ Swarup R & Bennett M.M (2003) Auxin transport : the fountain of life in plants?, Dev. Cell 5 |824–826
  8. ↑ F. Balunka, J. Kamaj, D. Menzel (2003) Polar transport of auxin: carrier- mediated Xux across the plasma membrane or neurotransmitter- like secretion?, Trends Cell Biol. 13 282–285.
  9. ↑ F. Balunka, S. Mancuso, D. Volkmann, P.W. Barlow (2004) Root apices as plant command centres: the unique “brain-like” status of the root apex transition zone, Biologia (Bratislava) 59 7–19.,G. Hagen, T. Guilfoyle (2002) Auxin-responsive gene expression: genes, promoters, and regulatory factors, Plant Mol. Biol. 49 373–385.
  10. ↑ Schlicht, M., Strnad, M., Scanlon, M. J., Mancuso, S., Hochholdinger, F., Palme, K., ... & Baluška, F. (2006). Auxin immunolocalization implicates vesicular neurotransmitter-like mode of polar auxin transport in root apices. Plant signaling & behavior, 1(3), 122-133.
  11. ↑ a b et c Baluška, F., Mancuso, S., Volkmann, D., & Barlow, P. (2004) Root apices as plant command centres: the unique ‘brain-like’status of the root apex transition zone. Biologia, 59(Suppl 13), 7-19.
  12. ↑ R.P. Bhalerao, M.J. Bennett (2003) The case for morphogens in plants, Nat. Cell Biol. 5| 939–943
  13. ↑ a et b Mancuso, S., Marras, A. M., Magnus, V., & Baluška, F. (2005) Noninvasive and continuous recordings of auxin fluxes in intact root apex with a carbon nanotube-modified and self-referencing microelectrode. Analytical biochemistry, 341(2), 344-351
  14. ↑ Trewavas T (2003) aspects of plant intelligence. ann Bot 92:1–20
  15. ↑ TrewavasA.Plantintelligence.Naturwissenschaften2005a;92:401-13.
  16. ↑ Trewavas A. Greenp lants as intelligent organisms. Trends Plant Sci 2005 ;10:413-9.
  17. ↑ Trewavas A. Response to Alpi et al.: Plant neurobiology — all metaphors have value. Trends Plant Sci 2007; 12:231
  18. ↑ Gagliano M, Mancuso S & Robert D (2012) Towards understanding plant bioacoustics. Trends in plant science, 17(6), 323-325.
  19. ↑ Zweifel R & Zeugin F (2008) Ultrasonic acoustic emissions in drought-stressed trees – more than signals from cavitation? New Phytol. 179, 1070–1079
  20. ↑ Yokawa, K., Kagenishi, T., Kawano, T., Mancuso, S., & Baluška, F. (2011). Illumination of Arabidopsis roots induces immediate burst of ROS production. Plant signaling & behavior, 6(10), 1460-1464.
  21. ↑ vVlkov A.G, carrell H, Adesina T, Markin V.S & Jovanov E (2008) Plant electrical memory. Plant signal Behav 3:490–492
  22. ↑ Baldwin IT & schmelz E.A (1996) Immunological “memory” in the induced accumulation of nicotine in wild Tobacco. ecology 77:236–246
  23. ↑ Allis cD, Jenuwein T, reinberg D, caparros Ml (2007) epigenetics. cold spring harbor laboratory Press, new york
  24. ↑ Alvarez Me, nota F, cambiagno Da (2010) Epigenetic control of plant immunity. Mol Plant Pathol 11:563–576
  25. ↑ Chinnusamy v, Zhu JK (2009) Epigenetic regulation of stress responses in plants. curr Opin Plant Biol 12:133–139
  26. ↑ Bailly, A., Sovero, V., Vincenzetti, V., Santelia, D., Bartnik, D., Koenig, B. W., ... & Geisler, M. (2008). Modulation of P-glycoproteins by auxin transport inhibitors is mediated by interaction with immunophilins. Journal of Biological Chemistry, 283(31), 21817-21826.
  27. ↑ Bouchard, R., Bailly, A., Blakeslee, J. J., Oehring, S. C., Vincenzetti, V., Lee, O. R., ... & Schulz, B. (2006). Immunophilin-like TWISTED DWARF1 modulates auxin efflux activities of Arabidopsis P-glycoproteins. Journal of Biological Chemistry, 281(41), 30603-30612.
  28. ↑ Molinier J, ries g, Zipfel c, hohn B (2006) Transgeneration memory of stress in plants. nature 422:1046–1049
  29. ↑ Ginsburg s, Jablonka e (2009) Epigenetic learning in non-neural organisms. J Biosci 33:633–646
  30. ↑ Gagliano M, Renton M, Depczynski M & Mancuso S (2014) Experience teaches plants to learn faster and forget slower in environments where it matters. Oecologia, 175(1), 63-72.
  31. ↑ applewhite PB (1972) Behavioral plasticity in the sensitive plant, Mimosa. Behav Biol 7:47–53
  32. ↑ Cahill JF Jr, Bao T, Maloney M, Kolenosky c (2013) Mechanical leaf damage causes localized, but not systematic, changes in leaf movement behaviour of the sensitive plant, Mimosa pudica. Bot- any 91:43–47
  33. ↑ Mancuso, S. (1999). Hydraulic and electrical transmission of wound-induced signals in Vitis vinifera. Functional Plant Biology, 26(1), 55-61.
  34. ↑ Wohlleben P (2017). La vie secrète des arbres. Paris, Les Arènes.
  35. ↑ Dordel J. & G. Tölke (2017) L’intelligence des arbres. Paris, Jupiter Films.
  36. ↑ Académie de l’Agriculture de France (2017). Note de lecture de l’Académie d’agriculture de France sur le livre « La vie secrète des arbres » de Peter Wohlleben. Paris, 11 septembre 2017.
  37. ↑ Jacques Tassin (2018) Comment le laurier est redevenu Daphné, ou la place du sensible dans la vulgarisation sur le vivant ; Cahiers philosophiques - cairn.info
  38. ↑ Bertrand A (2018) Penser comme une plante: perspectives sur l'écologie comportementale et la nature cognitive des plantes. Cahiers philosophiques, (2), 39-41.(résumé)


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