Une expérience vient de l'établir : les plantes ont une sensibilité particulière aux champs magnétiques. Un vrai sixième sens, qui ouvre d'inédites perspectives.

S'il est une plante que les biologistes chérissent, c'est l'arabette des dames, Arabidopsis thaliana pour les intimes. Avec ses petites fleurs blanches, cette représentante de la famille des brassicacées possède un cycle de développement de deux mois seulement : l'idéal pour se prêter à des expériences et en savoir plus sur les végétaux. Et après bien d'autres biologistes, Margaret Ahmad, chercheuse américaine du CNRS, a profité de cette plante modèle pour vérifier une intuition. En un mot : les végétaux ne posséderaient-ils pas une sensibilité particulière au champ magnétique, comme une sorte de sixième sens, sachant qu'il est déjà bien établi que les plantes sont capables de voir, de sentir et, d'une certaine manière, de goûter (Repères).

En septembre dernier, la chercheuse a donc fait croître des arabettes dans différentes conditions de culture. Pour chaque groupe de plantes, un seul paramètre variait : le champ magnétique dans lequel elles étaient plongées. Au bout de trois jours, le verdict est tombé, imparable : selon l'intensité du champ magnétique, les plantes avaient poussé différemment. "Les plantules qui ont été soumises au champ magnétique le plus fort, à savoir dix fois la valeur du champ magnétique terrestre, possèdent un hypocotyle (partie de la tige entre les racines et les feuilles) plus court que les autres", résume la biologiste.

LA CROISSANCE EST INHIBÉE

Que s'est-il passé ? Normalement, un tel phénomène dépend de l'intensité de l'éclairage. Or là, il était le même pour toutes les plantes. Les responsables ne pouvaient donc être que les variations du champ magnétique. Et Margaret Ahmad d'en déduire que celui-ci aurait pour effet de potentialiser le signal lumineux perçu par les plantes, inhibant dès lors la croissance de la tige plus tôt. La biologiste soupçonne la possibilité d'une perception magnétique chez les plantes dès 1993, alors qu'elle cherche à comprendre comment les plantes perçoivent la lumière. "Les plantes croissent si elles sont soumises à une lumière bleue ou rouge, mais pas forcément à ces deux couleurs : certaines ont besoin du rouge pour pousser, d'autres du bleu, et d'autres encore des deux types de lumière", relate Margaret Ahmad. Les plantes auraient-elles non pas un, mais deux récepteurs de la lumière ? Alors en poste à Philadelphie, la chercheuse entreprend de vérifier cette hypothèse en étudiant des plantes aveugles au bleu. Et met bientôt en évidence l'existence d'un récepteur spécifique du bleu, baptisé "cryptochrome". A priori, son rôle est le même que l'autre photorécepteur, c'est-à-dire détecter la lumière pour permettre à la plante d'interrompre la croissance de l'hypocotyle quand les caractéristiques - qualité, quantité, direction - de la lumière sont optimales. Ainsi, au lieu d'épuiser son énergie à pousser alors qu'elle a atteint une hauteur favorable, la plante peut se consacrer pleinement à la fabrication de grandes feuilles vertes, siège de la photosynthèse qui assure son épanouissement.

En étudiant le fonctionnement du cryptochrome, Margaret Ahmad découvre que la stimulation de ce récepteur engendre la production de composés intermédiaires, électrons libres qui ont tendance à s'apparier pour former un complexe stable ; or, cette fusion est retardée en présence d'un champ magnétique. Une perturbation à laquelle ne semble pas échapper l'arabette. Et voilà bien l'intérêt de la récente expérience de la biologiste : elle démontre que c'est le cryptochrome qui est en jeu dans cette étrange perception magnétique, puisque quand elle a fait pousser ses arabettes avec deux types de lumière différents, seules les plantes éclairées à la lumière bleue ont ressenti l'effet du champ magnétique. Via une autre expérience, la chercheuse a montré que des arabettes génétiquement modifiées pour ne pas exprimer le cryptochrome restent insensibles aux variations du champ magnétique.

UN CRYPTOCHROME ANIMAL

Le cryptochrome est-il l'apanage des seules arabettes ? Existe-t-il chez d'autres plantes ? Et chez les animaux ? Si oui, y joue-t-il le même rôle de magnétorécepteur ? Avec la découverte de Margaret Ahmad, de multiples questions se posent maintenant... qui peinent à trouver des réponses, faute d'équipes et de crédits investissant le sujet. Quelques travaux lèvent tout de même un coin du voile. À commencer par la découverte depuis une dizaine d'années de cryptochromes chez des insectes, des batraciens, ou encore des mammifères.
Par exemple, chez les oiseaux migrateurs, deux observations plaident dans le sens d'une magnétoperception : d'une part, le cryptochrome est présent dans leur rétine ; d'autre part, l'orientation correcte des oiseaux n'est possible qu'en présence de longueurs d'ondes très spécifiques, comprises entre 430 et 565 nanomètres... caractéristiques de la lumière bleue. Mais impossible de vérifier son rôle dans la magnétoperception, car il n'y a pas d'oiseaux mutants et la désactivation des cinq gènes codant les différents cryptochromes présents chez l'oiseau est inabordable techniquement.
Un autre indice vient des travaux, parus en 2004 dans Nature, du professeur Wolfgang Wiltschko de l'université de Francfort, qui étudie le cryptochrome chez les rouges-gorges. Placé artificiellement en condition de départ vers le nord pour sa migration de printemps, le rouge-gorge s'envole dans n'importe quelle direction s'il est soumis à un champ magnétique artificiel. Désorienté avant de décoller, l'oiseau effectue trois fois plus de mouvements de tête que dans des conditions normales. Autant d'expériences qui plaident en faveur d'un sixième sens des oiseaux migrateurs.
Qu'en est-il des autres animaux migrateurs ? "Le mécanisme utilisé par les grands migrateurs, comme les tortues de mer, n'a pas encore été identifié. Toutefois, alors que les oiseaux ne peuvent pas s'orienter de nuit, les tortues en sont capables, ce qui suggère des mécanismes différents", décrit le professeur Wolfgang Wiltschko. En particulier, les tortues s'orienteraient aussi en détectant la direction des vagues.
Chez les insectes et les mammifères, le cryptochrome a été localisé dans le cerveau, au contact des neurones impliqués dans l'horloge circadienne, c'est-à-dire le système de régulation qui imprime un rythme quotidien à l'organisme (sécrétions hormonales, alternance veille/sommeil, etc.). Et aujourd'hui, sa fonction se précise. "Si on fait faire un voyage transatlantique, soit un décalage de six heures, à une mouche drosophile dont on a supprimé le cryptochrome, elle met plus de temps à s'en remettre qu'une drosophile normale", raconte François Rouyer, chercheur au CNRS en neurobiologie et spécialiste des rythmes circadiens. Idem chez la souris : la suppression du cryptochrome induit des perturbations de l'activité et des variations de la température corporelle, normalement réglées par l'horloge circadienne.

UN BRICOLAGE DE L'ÉVOLUTION Quand l'évolution sélectionne une molécule qui fonctionne bien, il n'est pas rare qu'elle soit réutilisée et transformée pour d'autres usages. Ainsi, la séquence du gène codant le cryptochrome est-elle une variation à partir du gène d'une enzyme, présente depuis longtemps dans le monde vivant, la photolyase, dont le rôle est de réparer l'ADN lésé par le rayonnement ultraviolet. D'ailleurs, photolyase et cryptochrome sont tous deux activés par la lumière bleue (UV ou proche de l'UV). À partir de la photolyase, l'évolution aurait bricolé un récepteur de la lumière qui aurait perdu ses fonctions réparatrices pour devenir un élément régulateur de l'horloge biologique... Une fonction apparue avant la séparation entre les insectes et mammifères. Chez ces derniers, le cryptochrome n'est plus qu'un régulateur du rythme circadien. Chez les plantes, du moins l'arabette, et peut-être chez quelques oiseaux migrateurs, le cryptochrome aurait réacquis sa fonction de photorécepteur, désormais doublée d'une fonction de magnétorécepteur.

LE SECRET DU SOURCIER ?

Les hommes aussi possèdent des cryptochromes dans le système nerveux, liés aux neurones de régulation circadienne des noyaux supraoptiques de l'hypothalamus. Mais pour l'instant, rien ne permet de penser qu'ils nous rendent sensibles aux variations des champs magnétiques... L'existence du cryptochrome aurait passionné feu Yves Rocard, ancien physicien de l'Ecole normale supérieure, qui a soutenu pendant des années que les sourciers étaient capables de détecter des eaux souterraines parce qu'ils percevaient les changements de magnétisme causés par les points d'eau. Il est peu probable que les recherches s'orientent dans ce sens, mais seules des études sur le rôle du cryptochrome dans notre organisme permettront d'en savoir enfin plus.