Une étude, dont les résultats intitulés «Gravisensors in plant cells behave like an active granular liquid» ont été publiés dans la revue PNAS, a permis d'expliquer pourquoi les plantes sont capables de sentir des inclinaisons mêmes très faibles alors que le mécanisme végétal pour mesurer la gravité est composé de grains microscopiques, un outil de détection de l'inclinaison très peu précis a priori.

Indiquons tout d'abord que lorsqu'on penche une plante, elle va corriger «sa croissance pour pousser à nouveau à la verticale», car elle dispose d'inclinomètres cellulaires constitués de «cellules remplies de grains d'amidon microscopiques, les statolithes»: plus précisément, «la position du tas de grains dans les cellules indique le bas et guide ainsi l'élongation de la plante dans la direction qui lui permet de revenir à la verticalité, en modifiant la distribution d'une hormone de croissance végétale».

Comme «le secret des plantes réside dans leur extrême sensibilité à la gravité, même pour les plus petites inclinaisons» et comme, a priori, «un empilement de grains constitue un piètre inclinomètre» («frottements et enchevêtrements limitent normalement l'écoulement des grains, ce qui rend le système inopérant en dessous d'un angle critique»), l'étude ici présentée a cherché à comprendre d'où vient la précision, des statolithes.

Pour y parvenir, «le mouvement des statolithes en réponse à une inclinaison» a été observé directement, ce qui a conduit à découvrir «que ces grains ne se comportent pas comme un milieu granulaire classique» puisqu'ils «se déplacent et coulent dans la cellule quel que soit l'angle qu'on lui impose». Cependant, «comme un liquide, la surface du tas de statolithes finit toujours par revenir vers l'horizontale».

Le problème de savoir comment les cellules procèdent pour 'fluidifier' le tas de grains se pose alors. Afin de le solutionner, «un système analogue aux statolithes des cellules végétales, constitué de microbilles dans des cellules artificielles de même dimension» a été élaboré. En comparant les deux systèmes, il est apparu «que la fluidité globale des statolithes découle de leur agitation individuelle».

Concrètement, «grâce à ses moteurs moléculaires, la cellule brasse activement les grains, ce qui leur permet de ne pas rester bloqués les uns sur les autres et confère au système, sur le temps long, des propriétés proches de celles d'un liquide»: pour la plante, ce comportement essentiel «lui permet de ne pas avoir de seuil de sensation et de percevoir même les petites inclinaisons, sans être perturbée non plus par les agitations rapides liées au vent».

Cette étude, qui permet «de comprendre l'origine de la grande sensibilité des plantes à la gravité en élucidant en partie la dynamique des statolithes», même si elle doit encore être complété «notamment pour comprendre comment la position des statolithes est détectée», ouvre «déjà la voie à des applications industrielles bioinspirées comme le développement d'inclinomètres miniatures robustes, offrant une alternative aux gyroscopes ou accéléromètres utilisés aujourd'hui».