Fiche explicative de la leçon: Sensibilité chez la plante Mimosa Biologie • Deuxième secondaire

Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à décrire les réactions d’une plante de mimosa au toucher et à l’alternance jour/nuit.

Bien que tous les organismes vivants soient intéressants à leur manière, Mimosa pudica, également appelé mimosa pudique ou sensitive, est un organisme unique et fascinant. Le nom d’espèce pudica vient du mot latin qui signifie « timide » ou « rétrécissement ». Le mimosa réagit à des stimuli tels que le toucher et la chaleur en repliant rapidement ses pinnules et en s’affaissant en quelques secondes ! Ceci est illustré sur la photo ci-dessous. Le mimosa présente également la même réaction en réponse à l’alternance jour/nuit : il se replie et s’affaisse la nuit et se rouvre en journée. Dans cette fiche explicative, nous allons comprendre la science qui explique ce processus et comment différents stimuli déclenchent cette réaction.

Commençons par étudier plus en détail la structure du mimosa.

Les feuilles des mimosas sont des feuilles composées, ce qui signifie que chaque feuille est composée de plusieurs pennes, comme vous pouvez le voir sur la photo ci-dessus.

La tige de la feuille, appelée le pétiole, se ramifie en des prolongements minces appelés rachis. La figure 2 montre le pétiole se divisant en quatre rachis. Le long de chaque rachis se trouvent plusieurs petites feuilles appelées pinnules. Chaque rachis, avec ses pinnules, compose une seule penne ou foliole. Sur la figure 2, vous pouvez voir quatre pennes constituant la feuille composée. Ce type de feuille s’appelle une feuille pennée. Comme indiqué sur la figure, chaque feuille est constituée d’un seul pétiole et de quatre pennes, chacune d’elles ayant plusieurs pinnules.

Exemple 1: Structure d’une feuille de mimosa

Quelle forme prennent les feuilles des mimosas ? 

1. deltoïde
2. pennée
3. circulaire
4. rosette
5. trifoliée

Réponse

Les feuilles des mimosas sont des feuilles composées, ce qui signifie que chaque feuille est composée de plusieurs pinnules. La tige de la feuille, appelée le pétiole, se ramifie en des prolongements minces appelés rachis. La photo ci-dessous montre le pétiole se divisant en quatre rachis. Le long de chaque rachis se trouvent plusieurs petites feuilles appelées pinnules. Chaque rachis, avec ses pinnules, compose une seule penne. Sur la photo ci-dessous, vous pouvez voir quatre pennes formant la feuille composée. Ce type de feuille s’appelle une feuille composée pennée.

Les feuilles des mimosas ont donc une forme pennée.

Les feuilles des mimosas possèdent des structures évoquant des articulations appelées pulvini (coussinets foliaires). Un pulvinus (coussinet foliaire) est une structure élargie ou enflée située à la base d’une feuille, d’une pinnule ou d’un pétiole. Le rôle principal des pulvini est de contrôler le mouvement des feuilles d’une plante en réaction à certains stimuli, comme nous allons le savoir.

Chaque pulvinus est composé d’un cœur de tissu vasculaire, entouré d’une couche de cellules de collenchyme à paroi épaisse. Cette couche est entourée de cellules de parenchyme flexibles à paroi mince. Chaque pulvinus est divisé en deux côtés. Le côté supérieur du pulvinus, sur le côté externe de la pinnule, est constitué de cellules extensor. Le côté inférieur du pulvinus, orienté vers le bas sur la face interne de la pinnule, est constitué de cellules flexor.

Chez les mimosas, les pulvini se trouvent à trois endroits différents, comme le montre la figure 3.

Les pulvini primaires se trouvent à la base du pétiole, à l’endroit où celui-ci rejoint la tige de la plante. Les pulvini secondaires sont situés à l’endroit où le pétiole se ramifie en rachis. Enfin, les pulvini tertiaires sont situés à la base de chaque pinnule le long des rachis.

En journée ou en l’absence de contact, les pinnules sont maintenues ouvertes en position horizontale. La nuit ou lorsque la plante est touchée, chauffée ou secouée, les pinnules se ferment ou se replient, et les rachis et le pétiole s’affaissent, comme le montre la figure 4.

Voyons comment les pinnules du mimosa se replient en réponse aux stimuli.

Comme nous le savons, toutes les cellules végétales contiennent de l’eau. La pression exercée par l’eau sur la membrane plasmique de chaque cellule aide à maintenir sa forme et sa rigidité. C’est ce qu’on appelle la pression de turgescence.

Il existe plusieurs théories qui expliquent le mécanisme de fermeture des pinnules de mimosa lorsqu’il est stimulé par le toucher. Voyons une explication communément admise de ce processus.

Lorsqu’une feuille est touchée, cette stimulation mécanique est reconnue par la plante et est convertie en signal électrique. Ce signal est transmis aux pulvini et provoque le mouvement des ions comme le potassium et le chlorure hors des cellules extensor. Cela modifie la concentration en ions dans les cellules extensor et augmente leur pression osmotique. Les cellules flexor dans la partie inférieure des pulvini, en revanche, ont une pression osmotique inférieure. La différence de volume entre les cellules flexor et les cellules extensor est due au déplacement des ions en même temps que le déplacement osmotique de l’eau. Cela fait que l’eau s’écoule rapidement des cellules extensibles vers les cellules fléchisseuses par osmose, comme le montre la figure 5.

Les cellules extensor perdent rapidement leur turgescence à cause de la perte d’eau. Les cellules flexor, en revanche, maintiennent leur turgescence et se dilatent sous l’afflux d’eau. Pour cette raison, le pulvinus agit comme une structure articulaire en provoquant le repliement des pinnules, comme le montre la figure 6.

À mesure que le signal se propage, les cellules extensor dans les pulvini secondaires suivies des pulvini primaires perdent également leur turgescence. Cela provoque l’affaissement du pétiole, comme nous le voyons sur la figure 4. Ce type de mouvement de la plante, en réaction au toucher ou au secouement, est appelé thigmonastie. La thigmonastie est un type de nastie, ce qui signifie que la direction dans laquelle la plante bouge est indépendante de la direction du stimulus. Peu importe la direction dans laquelle le mimosa est touché ou secoué, ses pinnules s’affaissent et se replient toujours de la même manière ! C’est pourquoi nous disons que la thigmonastie est une réponse non directionnelle.

En plus de réagir au toucher, le mimosa réagit de la même manière à l’alternance jour/nuit. Ce type de mouvement est appelé nyctinastie ou mouvement de veille et de sommeil : la plante replie ses pinnules et s’affaisse la nuit et les rouvre à la lumière du jour.

Les mouvements uniques des mimosas leur donnent également des avantages évolutifs intéressants. Une théorie dit que ces plantes replient leurs pinnules en réponse au toucher afin de paraître plus petites ou flétries, pour dissuader les herbivores de les consommer ! Le mouvement de repli rapide peut également aider à déloger les insectes qui tentent de se poser sur les pinnules.

Résumons tout ce que nous avons appris sur la sensibilité chez les plantes de mimosa.