Le mécanisme du parachute des pissenlits décrypté

  Vous savez sûrement déjà observé des graines de pissenlit volant grâce à leurs petite touffe poilue en forme de parachute (le pappus), mais saviez-vous qu'elles ont tendance à se poser dans les zones humides ? Plus généralement, comprendre comment les plantes "migrent" et trouvent des environnements favorables est une question cruciale pour comprendre l'adaptation des plantes aux changements climatiques, ainsi que des écosystèmes qu'elles alimentent. Dans le cas du pissenlit, des recherches antérieures ont montré que l'ouverture du parachute est modulée par l'humidité atmosphérique, entraînant une diminution de la vitesse de chute des graines dans des conditions sèches. Cependant, la façon dont l'ouverture se produit restait un mystère, peut-être en raison de la nécessité d'une expertise couvrant plusieurs domaines. Une équipe internationale incluant le Laboratoire d’hydrodynamique de l’École polytechnique (LadHyX*) et des chercheurs à Edimbourg, Oxford, Londres et Lyon a maintenant résolu ce mystère, en utilisant une combinaison de concepts et d'approches de la biologie végétale et de la mécanique. Leurs résultats sont largement pertinents pour les mouvements des plantes et peuvent servir à la conception biomimétique de nouveaux types d'actionneurs à faible vitesse, sans consommation d'énergie.

L'équipe a d'abord placé des graines de pissenlit dans une chambre où le taux d'humidité est contrôlé. En modifiant ce taux, ils ont observé des changements des déformations de la partie sur laquelle les poils du pappus sont attachés (appelé ici l'actionneur). Ces déformations sont dues à l'absorption et à la libération de vapeur d'eau par l'actionneur, qui est un tissu inerte contrairement à la graine. Ils ont ensuite observé l'actionneur à l'aide d'un microscope électronique à balayage et ont constaté que ces déformations sont inhomogènes : lorsque l'humidité change, certaines régions de l'actionneur, comme les vaisseaux, changent à peine de volume, tandis que les autres régions changent sensiblement de volume. Ils ont attribué ces différentes déformations à des différences de composition chimique et de densité entre les régions. Ils ont ensuite construit un modèle mathématique de l'actionneur tenant compte de ces différences et des forces associées aux changements du niveau d'hydratation. Leur modèle correspond quantitativement à la plupart des observations, ce qui indique que les différences de capacité d'absorption d'eau sont essentielles à l'actionnement.

*LadHyX : une unité mixte de recherche CNRS, École polytechnique - Institut Polytechnique de Paris