Comment les pièges à mouches Venus s’enclenchent

Les pièges à mouches de Vénus attrapent les araignées et les insectes en cassant leurs feuilles pièges. Ce mécanisme est activé lorsque des proies sans méfiance touchent des poils de déclenchement très sensibles deux fois en 30 secondes. Une étude menée par des chercheurs de l’Université de Zurich a maintenant montré qu’un simple toucher lent déclenche également la fermeture du piège, probablement pour attraper des larves et des escargots se déplaçant lentement.

Le piège à mouches de Vénus (Dionaea muscipula) est peut-être la plante carnivore la plus connue. Il attrape ses proies, principalement des araignées et des insectes, à l’aide d’un mécanisme de piégeage sophistiqué. Ses feuilles distinctes ont trois poils déclencheurs très sensibles sur chaque lobe. Ces poils réagissent au moindre contact, par exemple lorsqu’une mouche rampe le long de la feuille, en envoyant un signal électrique qui se propage rapidement sur toute la feuille. Si deux signaux sont déclenchés en peu de temps, le piège se déclenche en quelques millisecondes.

Nouveau déclencheur pour le mécanisme de piégeage

Les réactions physiologiques sur lesquelles repose ce mécanisme de piégeage sont étudiées depuis plus de 200 ans. Le consensus a été que chaque contact suffisamment fort d’un cheveu déclencheur provoque un signal électrique et que deux signaux en 30 secondes entraînent la fermeture du piège. Une nouvelle étude de l’Université de Zurich (UZH) et de l’ETH Zurich a maintenant trouvé un autre mécanisme de déclenchement. « Contrairement à la croyance populaire, toucher lentement une seule fois les cheveux de la gâchette peut également provoquer deux signaux et ainsi entraîner la rupture du piège », explique le co-dernier auteur Ueli Grossniklaus, directeur du Département de biologie végétale et microbienne de l’UZH.

Tout d’abord, l’équipe interdisciplinaire de chercheurs a déterminé les forces nécessaires pour déclencher le mécanisme de piégeage de la plante. Ils l’ont fait en utilisant des capteurs très sensibles et des systèmes microrobotiques de haute précision développés par l’équipe du co-dernier auteur Bradley J. Nelson à l’Institut de robotique et de systèmes intelligents de l’ETH Zurich. Cela a permis aux scientifiques de dévier les poils de détente à un angle précis à une vitesse prédéfinie afin de mesurer les forces pertinentes. Ces expériences ont confirmé la théorie précédente. Si les paramètres choisis se rapprochent de la touche d’une proie régulière, il faut deux touches pour que le piège se casse.

À partir des données collectées, les chercheurs de l’Institut des matériaux de construction de l’ETH ont développé un modèle mathématique pour déterminer la plage des seuils de déviation angulaire et de vitesse qui activent le mécanisme de capture. « Il est intéressant de noter que le modèle a montré qu’à des vitesses angulaires plus lentes, une seule touche entraînait deux signaux électriques, de sorte que le piège devait se casser », explique Grossniklaus. Les chercheurs ont ensuite pu confirmer la prédiction du modèle lors d’expériences.

Attraper des proies lentes

Lorsqu’elles sont ouvertes, les lobes des feuilles de l’attrape-mouche de Vénus sont courbés vers l’extérieur et sous pression, comme un ressort tendu. Le signal de déclenchement entraîne un changement minime de la courbure des feuilles, ce qui fait que le piège se casse instantanément. Les signaux électriques sont générés par des canaux ioniques dans la membrane cellulaire, qui transportent des atomes hors de et dans la cellule.

« Nous pensons que les canaux ioniques restent ouverts aussi longtemps que la membrane est étirée mécaniquement. Si la déviation se produit lentement, le flux d’ions est suffisant pour déclencher plusieurs signaux, ce qui provoque la fermeture du piège », explique le co-premier auteur Hannes Vogler, biologiste végétal à l’UZH. Le mécanisme de déclenchement nouvellement découvert pourrait être un moyen pour le piège à mouches de Vénus d’attraper des proies se déplaçant lentement, telles que des larves ou des escargots.

L’étude est publiée dans PLOS Biologie.