préface

Partie 1 : La vie sociale des plantes et de leurs voisines

Chapitre 1 : La coopération entre les plantes
Les plantes interagissent et s'entraident | Les plantes, sentinelles face aux ravageurs et aux maladies | Les plantes, plantes nourricières | Les plantes reconnaissent-elles leurs proches ? | Preuves moléculaires que les plantes distinguent les apparentées des étrangères
Chapitre 2 : La compétition entre les plantes
Compétition pour la lumière | Les espèces envahissantes étouffent les espèces indigènes en bloquant la lumière | Est-il avantageux pour les plantes d'être plus grandes que leurs voisines ? | Des palmiers qui se déplacent pour capter la lumière ? | Les plantes se disputent aussi l'espace | Allélopathie : les espèces envahissantes étouffent les espèces indigènes | Applications de l'allélopathie
Chapitre 3 : Le parasitisme des plantes
Plantes parasites qui absorbent les nutriments d'autres plantes | Le striga, une plante parasite qui cause d'importants dégâts à l'agriculture | Recherche pour réduire les dégâts causés par le striga | Stratégies des plantes hôtes pour empêcher la fixation des plantes parasites

Partie 2 Plantes et micro-organismes

Chapitre 4 : Plantes qui coexistent avec des micro-organismes
L'origine de la symbiose entre les plantes et les micro-organismes | Les micro-organismes qui favorisent la croissance des plantes | Formation du microbiote végétal | Symbiose entre les plantes et les champignons : formation des mycorhizes | Quels sont les avantages et les inconvénients de la symbiose avec les champignons pour les plantes ? | Symbiose entre les plantes et les bactéries fixatrices d'azote | Processus de formation des nodosités racinaires | Gestion des nodosités racinaires par les plantes | Échanges de matière dans les nodosités racinaires | Utilisation des bactéries fixatrices d'azote en agriculture
Chapitre 5 : La guerre entre les plantes et les micro-organismes
Défenses de base préparées à l'avance | Réponses des plantes face aux pathogènes | Détection d'une invasion pathogène par les plantes | Mécanismes de défense des plantes déclenchés après la détection d'une invasion pathogène | Modes d'action des pathogènes envahissant les plantes
Chapitre 6 : Comment les plantes reconnaissent les micro-organismes bénéfiques et nuisibles
Symbiose ou défense ? | Comment les bactéries symbiotiques échappent aux mécanismes de défense des plantes | Riz : distinction entre bactéries symbiotiques et pathogènes | Comment augmenter la sensibilité aux virus uniquement en cas de blessure

Partie 3 : Plantes et animaux

Chapitre 7 : La relation entre les plantes et les insectes
Insectes qui aident les plantes à se reproduire | L'astuce pour inciter les insectes à transporter le pollen | Fourmis ayant coévolué avec les plantes | La guerre entre les plantes et les ravageurs | Stratégies de défense des plantes contre les insectes | Comment les plantes se défendent contre les insectes | Composés volatils insectifuges | Comment les ravageurs s'incitent mutuellement à se manger | Substances chimiques produites par les plantes pour se défendre contre les ravageurs | Comment élucider les mécanismes moléculaires de la défense des plantes contre les ravageurs | Protéines végétales insectifuges | Camouflage pour repousser les insectes | Cellules vésiculaires des halophytes empêchant l'invasion d'insectes | Plantes qui se déplacent pour repousser les insectes | Mécanisme de réaction des plantes aux œufs d'insectes | Quel budget allouer à la lutte contre les insectes ? | Comment les insectes contournent les défenses des plantes | Application des connaissances sur la relation plantes-insectes à l'agriculture | Plantes insectivores | Origine et menaces pesant sur les plantes insectivores
Chapitre 8 : La relation entre les plantes et les vertébrés
Vertébrés herbivores nourris et exploités par les plantes | Mécanismes de défense des plantes contre les herbivores | Impact des herbivores sur la diversité végétale | Relation tripartite entre plantes, herbivores et carnivores | Évolution des relations entre plantes et herbivores sous l'effet du changement climatique

Partie 4 : Les plantes et les humains

Chapitre 9 Cultures : Plantes cultivées par l'homme
Comment les plantes ont évolué pour devenir des cultures | Pourquoi l'agriculture a besoin de pesticides | Pourquoi l'agriculture a besoin d'engrais | Les problèmes liés aux pesticides et aux engrais | Pourquoi les cultures ont besoin de beaucoup d'eau | Les problèmes liés à l'irrigation et aux infrastructures d'irrigation
Chapitre 10 : Modifications génétiques chez les plantes améliorées en tant que cultures
Comment identifier les gènes modifiés au cours du développement des cultures | Exemples de gènes modifiés au cours du développement des cultures | Comment utiliser les gènes ayant contribué au développement des cultures
Chapitre 11 : L'impact de l'agriculture sur les populations
Chapitre 12 : Les changements survenus dans l’environnement terrestre et chez les plantes dus à l’homme
Réchauffement climatique et agriculture | Changements de croissance des plantes dus à l'augmentation des concentrations de dioxyde de carbone atmosphérique | Augmentation des concentrations de dioxyde de carbone atmosphérique et agriculture | Augmentation des concentrations de dioxyde de carbone atmosphérique et diversité végétale | Taux d'extinction des plantes | Efforts pour maintenir la diversité des cultures | Efforts pour maintenir la diversité végétale globale | Les alternatives à la viande peuvent-elles contribuer à préserver la diversité végétale ?

Chapitre 13 : La future relation entre les plantes et les humains
Peut-on cultiver des plantes dans l'espace ? | Quelles plantes cultiverons-nous à l'avenir ? | Développement de cultures supérieures grâce à l'utilisation de gènes étrangers | Préoccupations excessives concernant l'impact environnemental des OGM | La technologie CRISPR et son avenir | Cultures améliorées grâce à la technologie CRISPR | Études de cas pour l'augmentation des rendements agricoles | L'agriculture verticale : une alternative pour l'avenir de l'agriculture ? | Une agriculture respectueuse de l'environnement est-elle possible ?

Conclusion
Remerciements
Annexe : Progrès récents en biochimie, génétique et phylogénétique
Références
Source de l'image

Une plante enracinée à un seul endroit
Interagir avec d'autres plantes, micro-organismes, animaux et humains
Toute relation, qu'elle soit intime ou hostile

Ce que nous ignorions
La vie sociale des plantes

On considère généralement les humains comme les seuls animaux sociaux qui interagissent avec d'autres créatures, mais les plantes mènent elles aussi une vie sociale comme les humains.
Comment les plantes, apparemment immobiles, parviennent-elles à vivre en société ? Il serait difficile pour elles de survivre et de se reproduire dans un environnement rempli de menaces, sans pouvoir se déplacer.
Mais étant donné que la majeure partie de la Terre est encore recouverte de verdure, les plantes semblent plutôt bien s'adapter à cette vie sociale.
Premièrement, les plantes vivent en société avec d'autres plantes semblables à elles.
De plus, les plantes interagissent également avec les bactéries, les virus, les champignons, les insectes, les animaux et les humains.
Les plantes produisent les substances dont la plupart des formes de vie sur Terre ont besoin pour survivre ; la plupart des formes de vie dépendent donc des plantes.


Cependant, les plantes ne donnent pas tout unilatéralement.
Les plantes utilisent aussi d'autres êtres vivants pour survivre.
Les plantes obtiennent leurs nutriments grâce à des relations symbiotiques avec des bactéries et des champignons, et elles utilisent également les insectes pour se reproduire.
De plus, les organismes vivants produisent des substances toxiques pour lutter contre les attaques de pathogènes ou d'herbivores, et pour contrer ces plantes, ils mettent au point des moyens de détoxifier ces substances toxiques.
Les plantes constituent également une ressource précieuse pour les animaux et les humains.
Les hommes tiraient nourriture et abri de l'environnement créé par les plantes et développèrent l'agriculture et l'industrie, réalisant ainsi des progrès considérables.
Les plantes constituent la base de tous ces écosystèmes.
Autrement dit, l'écosystème terrestre est en perpétuelle évolution et s'enrichit constamment grâce aux diverses relations que forment les plantes.

Et nous nous entraidons.
Plantes qui sont également en compétition

Les plantes ont besoin de lumière, d'eau et de nutriments minéraux pour survivre.
Les plantes sont en compétition avec d'autres plantes pour ces ressources.
Si une plante est entourée de nombreuses autres plantes, la quantité totale de lumière qu'elle peut recevoir est réduite car les autres plantes absorbent la lumière rouge, essentielle à la photosynthèse.
Les plantes produisent une protéine bleuâtre appelée « phytochrome » pour capter davantage de lumière.
Outre la perception de l'ombre, le phytochromes régule également la surface foliaire et la période de floraison. Ainsi, il détecte l'environnement et allonge la tige de la plante pour éviter les problèmes liés à l'ombre.
Les plantes rivalisent pour survivre même sous terre, et pour y parvenir, elles sécrètent des substances allélopathiques par leurs racines.
Ces substances créent un effet allélopathique qui empêche les autres plantes de pousser autour de la plante, lui assurant ainsi sa survie.

Il est déjà établi que les plantes sont en compétition les unes avec les autres.
Mais des recherches récentes ont révélé de façon surprenante que les plantes coopèrent pour survivre.
Dans le monde souterrain, les plantes sont étroitement liées pour former de grandes communautés et s'entraider.
Ce sont les champignons mycorhiziens qui rendent cela possible.
Les « champignons mycorhiziens » sont des champignons qui vivent en symbiose sur les racines des plantes, et la structure dans laquelle les champignons pénètrent dans les racines des plantes et vivent de cette manière est appelée « mycorhize ».
Les plantes vivent en symbiose avec des champignons mycorhiziens et entrent en contact physique avec d'autres plantes.
Les champignons se développent en produisant de fines hyphes, et ces hyphes ont une très grande surface, ce qui leur permet d'absorber des nutriments inorganiques tels que l'azote, le potassium et le phosphore présents dans tout le sol.
Les hyphes de ces champignons mycorhiziens relient les racines de nombreuses plantes, créant ainsi une communauté végétale.
Les communautés végétales partagent les signaux de blessure ou de pathogène avec d'autres plantes via le mycélium, envoient des sucres à d'autres plantes et les arbres plus âgés fournissent des nutriments aux jeunes arbres pour leur croissance initiale.
De plus, lorsque les conditions environnementales se détériorent, les arbres peuvent surmonter le stress environnemental en renforçant leurs connexions mycorhiziennes avec les arbres environnants.
La coopération est une stratégie de survie active et ingénieuse mise au point par les plantes.

Les fondements de l'écosystème terrestre
La vie sociale des plantes

Les plantes ont coexisté avec de nombreux organismes vivants, indépendamment de l'espèce.
L'organisme qui coexiste le plus longtemps avec les plantes est un micro-organisme, à savoir un champignon.
Il y a 450 millions d'années, des champignons appelés champignons endomycorhiziens ont aidé les premières plantes terrestres à survivre ensemble.
De nombreux micro-organismes décomposent les substances complexes présentes dans le sol et les transforment en substances que les plantes peuvent absorber ; les micro-organismes étaient donc essentiels aux plantes à cette époque, où il était difficile de trouver des nutriments sur terre.
Aujourd'hui encore, les plantes vivent en symbiose avec des micro-organismes, dont les plus représentatifs sont les bactéries fixatrices d'azote.
Les plantes développent des bactéries fixatrices d'azote et reçoivent l'azote fixé par ces microbes ; en retour, elles leur fournissent des sucres, des acides organiques et un environnement sans oxygène, nécessaires à la fixation de l'azote.
Les anthocérotes, les hépatiques, un type de fougère aquatique et les cycadées, parmi les gymnospermes, ne forment pas de tissus spéciaux mais développent plutôt des bactéries fixatrices d'azote dans leurs espaces internes.
Parallèlement, les légumineuses créent des tissus spéciaux appelés nodules racinaires, qui créent un environnement où les bactéries peuvent pénétrer.
Dans ces nodules racinaires, les bactéries continuent de croître et de se diviser, exprimant les gènes nécessaires à la fixation de l'azote et vivant en symbiose avec la plante.

Cependant, la coexistence avec des micro-organismes s'accompagne également d'effets secondaires.
Les plantes créent des parois cellulaires pour coexister avec des micro-organismes, et les agents pathogènes peuvent également envahir l'organisme à travers ces parois.
Lorsqu'un pathogène envahit une plante, celle-ci, qui investissait des ressources dans sa croissance, cesse de le faire et se concentre sur sa défense.
Il existe plusieurs mécanismes de défense contre les agents pathogènes qui attaquent les plantes. Un exemple représentatif est la réaction d'hypersensibilité, qui élimine les agents pathogènes en produisant une grande quantité d'espèces réactives de l'oxygène et en détruisant également les cellules végétales dans la zone d'invasion, empêchant ainsi la propagation des agents pathogènes.
Une autre méthode consiste à synthétiser des phytoalexines, un composé toxique, pour protéger la plante elle-même, ou à synthétiser des protéines liées à la maladie pour attaquer les agents pathogènes envahissants.
Elle stimule également la synthèse de l'acide salicylique et de l'acide jasmonique, qui sont des hormones végétales majeures, afin de déclencher une réponse immunitaire et d'envoyer des signaux à d'autres parties de la plante, créant ainsi une résistance systémique acquise qui empêche toute nouvelle invasion par des agents pathogènes.

Manger et être mangé
Survivre et vivre

Les plantes vivent également en symbiose avec les insectes.
Il semblerait que les insectes aient commencé à disséminer le pollen entre les plantes il y a environ 100 millions d'années, et que depuis lors, plantes et insectes se soient entraidés et aient prospéré.
Environ 200 000 espèces animales transportent du pollen, la plupart étant des insectes, notamment les abeilles, les bourdons, les guêpes, les papillons, les mites, les mouches, les fourmis et les coléoptères.
Par ailleurs, les fourmis cultivent aussi des plantes, tout comme les humains.
Les fourmis vivant dans les forêts tropicales des îles Fidji, dans le Pacifique Sud, collectent les graines d'une plante appelée Squamellaria et les plantent dans des endroits ensoleillés.
Les fourmis fournissent des nutriments à cette plante, et son amas de tiges devient une colonie de fourmis où vivent ensemble une reine et 250 000 fourmis ouvrières.

Bien sûr, plus de 50 % des insectes se nourrissent également de plantes.
Selon l'espèce, les insectes se nourrissent de feuilles, de sève, de racines et de nutriments provenant des plantes.
Les plantes se défendent contre les insectes grâce à des barrières physiques telles que les couches de cuticule, les poils sécréteurs, les couches épidermiques et l'écorce, et utilisent également des méthodes biochimiques telles que la sécrétion d'hormones de défense.
Par exemple, les tomates sécrètent un peptide appelé cystéine, et lorsque la tomate est blessée, cette substance se répand dans toute la plante et induit la synthèse d'inhibiteurs d'enzymes digestives des protéines, ce qui rend difficile la digestion des feuilles par les insectes.
Ce mécanisme de défense semble également similaire lorsque les plantes luttent contre les herbivores.
Bien que les plantes se défendent grâce à divers mécanismes, les insectes et les animaux ne peuvent survivre que s'il y a des plantes.
Par conséquent, le type et le nombre d'organismes sont déterminés par l'habitat de la plante, ce qui, à son tour, influe sur la croissance de cette dernière.
Par exemple, dans les endroits où abondent les grands herbivores, les plantes qui utilisent des épines ou des substances chimiques pour se défendre survivent.
En revanche, les petits herbivores ne fréquentent pas les forêts denses mais se nourrissent principalement de petits arbres dans les plaines, de sorte que les espaces vides laissés par la disparition des petits arbres sont comblés par de grands arbres.
Ainsi, les plantes influencent la forme et la répartition de tous les êtres vivants et constituent la base de l'écosystème terrestre.

La vie sociale des plantes
Impact sur la vie humaine

Les plantes ont également un impact profond sur la vie humaine.
Actuellement, l'homme cultive environ 150 types de plantes.
Les plantes cultivées ont des graines et des fruits plus gros, une teneur en sucre plus élevée, des couleurs plus vives et une toxicité moindre que leurs ancêtres sauvages.
Ce changement est survenu lorsque les hommes ont amélioré des plantes sauvages amères, toxiques, à nombreuses branches et dont les graines se dispersaient facilement, afin qu'elles puissent survivre.
À mesure que les plantes ont été améliorées en tant que cultures, des recherches ont été menées sur les changements survenus dans les caractéristiques génétiques des plantes et des cultures ancestrales, et les humains utilisent ces recherches pour développer de nouvelles variétés de cultures plus performantes.
De plus, l'homme a augmenté la production en utilisant des engrais et des pesticides, et a constamment géré la qualité des récoltes grâce à la monoculture et à l'installation de systèmes d'irrigation.
Grâce aux progrès technologiques, les plantes utiles à l'homme comme celle-ci sont cultivées en plus grand nombre, mais même ces cultures ont du mal à survivre sans intervention humaine, et d'autres plantes sauvages sont menacées d'extinction en raison de la perte d'habitat et de la réduction de la diversité.

L'environnement terrestre a évolué plus rapidement à cause de l'activité humaine, ce qui a également perturbé la vie sociale des plantes.
En raison de la crise climatique et du réchauffement planétaire, de nombreuses formes de vie sur Terre cherchent de nouvelles façons de survivre, et les plantes ne font pas exception.
Mais si les plantes disparaissent, les humains ne pourront pas survivre non plus.
La crise climatique et le réchauffement planétaire causent déjà divers problèmes partout dans le monde.
Face à cette crise récente, l'humanité s'efforce de réduire autant que possible les surfaces agricoles et de développer des fermes intelligentes pour maintenir la diversité végétale et revitaliser l'environnement, ou encore de développer des viandes végétariennes ou alternatives afin de réduire les cultures utilisées pour l'alimentation animale.
De plus, de nouvelles technologies sont utilisées pour développer de nouvelles usines capables de contribuer à la lutte contre le changement climatique ou de fournir des matières premières industrielles.
Par ailleurs, des efforts sont en cours pour cultiver des microalgues afin de réduire la proportion de cultures et de créer des ingrédients alimentaires de haute qualité à partir de gènes étrangers.
Toutes ces tentatives sont le fruit des efforts constants de l'humanité pour comprendre la vie sociale des plantes et pour découvrir des vérités scientifiques, même s'il s'agit de questions petites et triviales.

Chez les plantes, seuls les individus qui ont réussi à mener deux vies sociales, en coopérant avec d'autres organismes ou en se défendant eux-mêmes, ont survécu.
Pour survivre, nous devons coexister et réagir de manière appropriée aux changements.
Pour que l'humanité survive sur Terre, où seul un avenir sombre est prédit, elle doit coexister avec les autres organismes vivants et s'adapter au changement.
La première étape consiste à poser des questions et à explorer les relations entre les plantes.