Botanique
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Comment les racines grandissent ou croupissent dans la terre
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Fin février, l’hiver étend encore son ombre glacée, les arbres restent nus. Sans feuilles, pas de photosynthèse, pas de sucres produits. Privées de ces nutriments essentiels, les racines ont cessé de croître. Mais, déjà, les jours rallongent : en février, ils ont gagné une heure trente. Bientôt, les racines vont reprendre leur exploration souterraine, plonger en profondeur, s’allonger, contourner les obstacles, déployer leurs ramifications latérales… Mais comment, dans l’obscurité du sol, bâtissent-elles leur architecture en réseau ?
C’est la malédiction et la chance des végétaux : enracinés, ils sont cloués au sol, assujettis à leur milieu. C’est pourquoi ils ont dû développer, pour survivre, une extrême sensibilité aux signaux de leur environnement. Tout aussi vitale est leur faculté d’adaptation, en réponse à ces signaux : une plasticité que la sélection naturelle a retenue au fil de l’évolution. Celle des racines, tout particulièrement. Sur ce terreau, les exemples abondent.
« C’est la grande qualité des racines, de percevoir de façon très fine l’humidité du sol, sa compacité, sa composition chimique, mais aussi la gravité, les obstacles, la présence de micro-organismes et de champignons qui sont leurs ennemis ou leurs alliés… », note Marie-Béatrice Bogeat-Triboulot, biologiste à l’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement de Nancy. Ces signaux sont perçus par une panoplie de « capteurs », dont beaucoup sont logés dans le méristème apical, cette zone de croissance à la pointe de la racine.
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Symbiose
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Prenons le cas d’un sol carencé en azote. Les racines des légumineuses (haricots, lentilles, pois, lupin…) sont connues pour former des nodules qui hébergent et nourrissent des bactéries très particulières (des rhizobia). Dans un sol pauvre en azote, ces bactéries sont capables de capter l’azote gazeux de l’air, puis de le transformer en une forme que la plante peut assimiler. Bel exemple de pacte noué avec plus petit que soi : une symbiose, où chaque partenaire tire un bénéfice de l’alliance.
Le lupin blanc, lui, pousse encore plus loin la plasticité. Face à une pénurie en phosphate, il déploie des « racines protéoïdes ». En clair, une myriade de petites racines courtes et très serrées. L’intérêt ? Elles démultiplient la surface de contact avec le sol, donc la capacité d’absorption des nutriments. Mieux encore, elles sécrètent des acides organiques et des enzymes qui rendent le phosphate du sol plus disponible pour cette espèce.
Autre contrainte : les sols durs et compacts. C’est un problème majeur qui affecte plus de la moitié des terres cultivables d’Europe : les sols y sont tassés par des machines agricoles trop lourdes et par des pratiques de labour impropres. Et les racines cessent alors de croître. C’est qu’elles sont sensibles à un signal gazeux qu’elles libèrent elles-mêmes : de l’éthylène. Dans les sols aérés, ce signal diffuse à travers les minicavités souterraines. Mais, dans les sols compacts, il s’accumule près des racines, inhibant leur allongement. En 2021, des chercheurs ont rendu des racines insensibles à l’éthylène… qui pénétraient alors mieux les sols compacts, comme le décrit un article dans Science.
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Rouages moléculaires
Prenons maintenant un sol très sec – même si ce n’est guère de saison. Comment réagissent alors les systèmes racinaires du riz, du mil, du colza, de la tomate… ? Eh bien, ils cessent de faire des racines latérales. A quoi bon gaspiller de précieuses ressources, si l’eau manque déjà ? Mieux vaut qu’ils réorientent leur croissance vers des zones plus humides.
En 2025, une équipe anglaise a démonté les rouages moléculaires en jeu dans la réponse à un stress hydrique, détecté à l’extrémité des racines. Ce stress déclenche rapidement une production de substances chimiques très réactives (radicaux libres, ions oxygénés…), qui vont ensuite interagir avec une protéine et une hormone spécifiques de la plante. Et freiner ainsi la croissance racinaire. Une découverte publiée en juin dans Science.
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Et puis il y a ces symbioses cruciales qu’établissent les racines de la majorité des plantes avec des champignons, dites « symbioses mycorhiziennes ». Des alliances donnant-donnant, où la plante alimente en sucres le champignon, qui, en retour, l’aide à puiser dans le sol de l’eau et des minéraux (dont le phosphore).
Les racines exhument ainsi, peu à peu, leurs secrets enfouis. Jusqu’à se projeter dans le ciel ? Pour l’œil du poète, oui. « C’était une nuit extraordinaire. Il y avait eu du vent, il avait cessé, et les étoiles avaient éclaté comme de l’herbe. Elles étaient en touffes avec des racines d’or, épanouies, enfoncées dans les ténèbres et qui soulevaient des mottes luisantes de nuit », s’émerveille Jean Giono dans Que ma joie demeure (Grasset, 1935).
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Florence Rosier, journaliste au Monde, étudie les pouvoirs extraordinaires des végétaux dans sa chronique « La vie cachée des plantes ».