La dionée, ou « plante attrape-mouche », fascine les naturalistes depuis des siècles pour sa capacité à refermer son piège en une fraction de seconde lorsqu’un insecte s’y aventure. Charles Darwin écrivait d’ailleurs dans Insectivorous Plants, en 1875, qu’elle était, « par la rapidité et la puissance de ses mouvements, l’une des plus merveilleuses qui soit au monde ».

Cette fascination tient à un paradoxe : contrairement aux animaux, les plantes ne possèdent ni muscles ni système nerveux centralisé. Comment peuvent-elles alors produire des mouvements aussi rapides ?

Depuis plusieurs décennies, l’explication dominante reposait sur un mécanisme hydraulique. Une redistribution rapide de l’eau entre différentes cellules du piège devait provoquer un changement de courbure des feuilles et entraîner leur fermeture. Cette hypothèse s’accordait avec le rôle central que joue la pression hydraulique dans de nombreux processus végétaux, depuis les mouvements réversibles d’ouverture et fermeture des pores à la surface des feuilles, pour capter le C0₂ nécessaire à la photosynthèse, jusqu’à la croissance lente des tissus.

Notre étude, publiée dans Science, montre toutefois que cette explication est insuffisante. En combinant des mesures hydrauliques et mécaniques de l’échelle du piège entier à la cellule, nous avons pu comparer directement les échelles de temps associées aux différents mécanismes en jeu.

Nous avons montré que les transferts d’eau sont beaucoup trop lents pour expliquer une fermeture qui se produit en environ un dixième de seconde, et mis en évidence un autre phénomène, beaucoup plus rapide.

Dans la seconde qui suit la stimulation, les cellules de la face externe du piège, qui se comportent comme des ballons gonflés, se ramollissent brutalement. Ce ramollissement ne provient pas de la baisse de la pression interne, mais directement de la paroi qui entoure les cellules, qui devient plus flexible !

L’équilibre mécanique des tissus est ainsi modifié et induit une courbure active des deux lobes du piège, qui se referment. Le système franchit alors un seuil d’instabilité mécanique, comparable à celui d’une coque élastique qui se retourne brusquement sous l’effet d’une contrainte, à la manière des jouets appelés « puces sauteuses », déclenchant une amplification spectaculaire de la vitesse du piège.

Il s’agit de la première démonstration expérimentale d’un changement aussi rapide des propriétés mécaniques des parois cellulaires chez une plante.

Pourquoi est-ce important ?

Cette découverte conduit à revoir notre compréhension des mouvements végétaux rapides.

Les mouvements des plantes sont généralement interprétés comme des phénomènes gouvernés par des échanges d’eau. Nos travaux révèlent une autre stratégie : plutôt que de déplacer rapidement de grandes quantités d’eau, la plante agit directement sur les propriétés mécaniques de la paroi cellulaire.

On peut comparer ce mécanisme à celui d’un ressort comprimé. L’énergie nécessaire au mouvement est stockée à l’avance dans la structure. Il suffit ensuite de libérer un verrou pour déclencher un mouvement très rapide. Dans le cas de la dionée, ce verrou est mécanique : l’assouplissement local des parois cellulaires permet au piège de franchir un seuil d’instabilité et de basculer brutalement d’un état stable à un autre.

Plus généralement, cette observation montre que la paroi cellulaire végétale n’est pas un simple élément structural passif, mais un matériau dont les propriétés mécaniques peuvent être modulées de manière dynamique pour contrôler le mouvement.

Quelles sont les suites ?

Si nous avons identifié le mécanisme physique responsable de la fermeture du piège, de nombreuses questions demeurent ouvertes.

La principale concerne l’origine moléculaire de ce ramollissement ultrarapide. Comment la plante parvient-elle à modifier en quelques secondes les propriétés mécaniques de ses parois cellulaires ?

La paroi végétale est un matériau composite complexe, constitué d’un réseau de fibres de cellulose enchâssées dans une matrice de polysaccharides et de protéines. Les acteurs moléculaires responsables de cette transition mécanique restent encore à identifier. Comprendre comment un signal mécanique déclenché par le contact d’un insecte est converti en une modification aussi rapide des propriétés du matériau constitue désormais l’un des principaux défis.

Les progrès récents des outils de génétique moléculaire appliqués à la dionée ouvrent aujourd’hui des perspectives prometteuses. Ils pourraient permettre de relier les mécanismes biologiques impliqués aux changements mécaniques observés à l’échelle de la paroi.

Au-delà de la biologie végétale, cette découverte intéresse également les ingénieurs qui cherchent à concevoir des robots souples et des matériaux adaptatifs. Les structures bistables et les instabilités mécaniques sont déjà largement exploitées pour produire des mouvements rapides comme des mini-robots sauteurs.

La dionée montre cependant qu’un organisme vivant peut contrôler une telle instabilité en modifiant très rapidement les propriétés mécaniques de ses tissus. Ce principe pourrait inspirer une nouvelle génération de systèmes capables de changer de forme rapidement en réponse à un signal mécanique, électrique ou chimique.

Tout savoir en trois minutes sur des résultats récents de recherches, commentés et contextualisés par les chercheuses et les chercheurs qui les ont menées, c’est le principe de nos « Research Briefs ». Un format à retrouver ici.

Ce travail a reçu le soutien financier du programme public H2020 de l’Union Européenne (Conseil Européen de la Recherche) à travers le projet ERC 647384 PLANTMOVE .

Joel Marthelot ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

At lakeside markets along Lake Victoria, Africa’s largest lake by area, choosing fish to eat is part of daily life. A customer might pick a tilapia based on its freshness, size, price, and farmed or non-farmed origin, much like shoppers do in markets and supermarkets around the world. Whether grilled tilapia or salmon fillet, fish are a key source of healthy fats, such as omega-3s, essential for heart health. But these nutrients are invisible. We can’t see what’s inside the fish displayed at the market.

Risks are similarly invisible; as waters grow increasingly polluted, fish become more likely to contain harmful substances such as heavy metals or pesticides. Fish are thus a “bundled” product: the same tilapia that provides essential nutrients might also carry a health risk. This creates a dilemma. Consumers face a difficult trade-off.

Vendors increasingly use labels and nutritional guidelines to help consumers “see inside the fish”, to consider both nutrient benefits and contamination risks. But even if we know the exact levels of every nutrient and toxin, how do we weigh those trade-offs? Which matters more? This complexity is difficult to communicate effectively.

One problem is that, depending on individual background and cumulative intake, the prospective gains from nutrient intake or risks from ingesting contaminants may vary.

Another challenge is that how we resolve this trade-off can change throughout our lives. At one point our choices will be self-motivated, at another, we will have our children in mind, or pregnancy or a health condition will come into consideration. The balance between benefit and risk shifts in relation to these and other life situations.

Past experience shows how difficult this balance can be. A warning issued in the United States about mercury in fish targeted at pregnant women also led many other, not-at-risk consumers to reduce their own fish intake – losing important nutritional benefits.

To better understand how the information communicated in labels affects consumer choices about these trade-offs, our international research team ran an experiment with fish consumers in communities around Lake Victoria in Kenya.

Kenya’s fish markets: a microcosm of a global challenge

Fish is both an important source of income and a regular part of diets in western Kenya: 93% of our participants had eaten fish in the past week, making it an ideal environment for studying real-world decisions.

Add to that the fact that the lake is under pressure. As in many aquatic environments around the world, runoff from farms and wastewater fuel harmful algal blooms, dense green layers that spread across the water. In the wake of these blooms, bacteria produce toxins, known as microcystins.

Microcystins are harmful to humans when absorbed in too-high amounts through drinking water or fish tissue. Maximum intake guideline values set by the World Health Organization (WHO) exist for one cyanobacterial toxin, microcystin-LR, with stricter thresholds for, e.g. children.

In our experiment, participants were asked to choose between different hypothetical fish purchase options. Each option came with simple labels showing nutrient levels (healthy fats) and toxin levels: low, medium or high.

This allowed us to analyse how people weigh up these trade-offs when both benefits and risks are known and clearly communicated.

What we found

At the individual level, our results are reassuring. Most consumers show careful consideration for both nutrient and toxin labels. But they react more strongly to warnings about risk than to information about benefits. In other words, potential harm weighed more heavily than potential gain. This matters. If risk warnings dominate too strongly, people may avoid fish altogether. This highlights the importance of complementing risk guidance with information on benefits in cases of bundled products, like fish, where a nuanced, balanced response is preferable over a large avoidance reaction that may crowd out essential nutrient intake.

Our study also shows that participants’ reactions are more than just the sum of the “nutrient and the contaminant equation”, and indicates that consumers do not treat nutrients and contaminants as two separate factors that can simply offset each other. If a fish is high in nutrients, this does not simply cancel out higher contamination levels.

Instead, the two are evaluated together: benefits matter less when risks are higher. This seems rational, given that a balanced diet would be characterised by a good status in both dimensions. And it suggests that the two labels could support each other rather than compete for limited attention.

A hidden inequality

While many participants made nuanced choices, not everyone responded in the same way.

Some consumers paid close attention to both nutrients and contaminants. Others responded much less to either type of information. These less responsive consumers were more likely to have lower incomes, less education, or were less awareness of environmental risks. Those groups are often already more vulnerable and less healthy.

This raises a broader concern at the societal level.

If more responsive consumers begin avoiding certain fish, prices for those fish might fall, reflecting lower demand. This could make unhealthier fish more affordable – and therefore more attractive – for less information-responsive consumers. In that case, health risks could become concentrated among the already disadvantaged. In other words, better information might not automatically lead to better outcomes for everyone. To what degree this occurs in practice remains a matter for further research.

What can be done?

Helping consumers navigate these trade-offs starts with whether, and how, credible information is presented.

Researchers are working to uncover a systematic relationship between observable fish traits – such as species or size – and nutrient or contaminant levels. While fish-specific labelling will most likely remain out of reach, such systematic links could be used to support simple guidance for consumers’ choices.

Overall, many consumers display nuanced, highly rationally justifiable choices when the benefits and risks appear side-by-side.

Our results support trusting consumers to make nuanced decisions in line with their own specific needs and concerns. But the findings also underscore that nutritional information campaigns need to concentrate on communicating both sides of the coin – and to be vigilant concerning distributional hazards.

But the burden shouldn’t fall only on consumers and on those who oversee labelling.

The difficult trade-offs people face at the market are rooted in environmental pollution problems. Pollution reduces the quality of fish as food, and burdens consumers with increasingly difficult choices. Reducing environmental pollution is therefore essential – not only for ecosystems, but for food security.

This article was co-written with Christopher B. Barrett (Charles H. Dyson School of Applied Economics and Management, Cornell University), Kathryn J. Fiorella (Department of Public & Ecosystem Health, Cornell University), Christopher M. Aura (Kenya Marine and Fisheries Research Institute, Kisumu), Hezron Awandu (Kenya Marine and Fisheries Research Institute, Kisumu), Fonda J. Awuor (Kenya Marine and Fisheries Research Institute, Kisumu), Patrick Otuo (Kenya Marine and Fisheries Research Institute, Kisumu).

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This project was funded by an Atkinson Venture Fund award and an NSF CNH2 (NSF BCS No. 2009658). Lancker's contribution was partly funded by the AXA XL Valuing nature award.

De nombreux cas d’interactions entre humains et cétacés à travers la musique ont été observés. Des navigateurs en ont filmé, des artistes ont même proposé des performances musicales à destination des baleines. Mais savons-nous, scientifiquement, si ces mammifères réagissent spécifiquement à la musique et s’ils peuvent la différencier de tous les bruits anthropiques ?

Le film la Baleine et le Musicien, du réalisateur Valentin Paoli, qui sort au cinéma ce 17 juin, évoque notre éternel désir de communication, y compris avec des espèces non-humaines, et en particulier avec celles qui nous fascinent comme les baleines. Le film ouvre aussi le débat plus largement : il interroge sur notre motivation profonde à vouloir de telles interactions et le plaisir qu’elles procurent lorsqu’elles se réalisent. Il souligne aussi les effets de la musique pour entrer en connexion et partager des émotions. Il évoque également les limites éthiques qu’impose le fait de respecter ces espèces et de porter attention à leur environnement marin, déjà saturé de sons anthropiques.

Ce documentaire met en scène le célèbre compositeur et musicien français Rone qui s’interroge notamment sur la perception de sa musique par les baleines, à la suite de plusieurs vidéos qui avaient fait le buzz sur les réseaux sociaux. On y voyait des navigateurs isolés sur l’océan prétendant que les cétacés autour de leur voilier étaient attirés par sa musique. Au cours d’une introspection, l’artiste se confie sur sa création musicale et sur sa faculté à toucher le public humain et, pourquoi pas finalement, aussi les baleines ? La quête qu’il mène à travers ce long-métrage révèle des secrets sur sa personnalité, sur ses envies et aussi son étonnement devant le pouvoir incroyable de sa musique à procurer des émotions.

Avec l’équipe de l’association Abyss à La Réunion, j’ai été invité sur ce projet pour contribuer au volet scientifique, en tant qu’expert en bioacoustique marine. En effet, je m’intéresse, également dans le cadre de ma recherche, aux effets potentiels de la musique sur les baleines. Y sont-elles sensibles ? Peut-on parler de musicalité chez les cétacés ? En fait, quelles sont les connaissances à ce sujet, aujourd’hui ?

Tout d’abord, il faut dire que ce n’est pas la première fois que des artistes proposent des performances musicales aux cétacés. En 2011, le chercheur David Rothenberg a joué de la clarinette devant des baleines à bosse à Hawaï. Il a, d’ailleurs, témoigné d’une réponse surprenante de l’un de ces cétacés dans un échange bidirectionnel inter-espèce, la baleine a émis une vocalisation qui correspondait à ce qu’il jouait. Et il ne s’agit pas d’un cas isolé.

On peut également citer Paul Spong, Jim Nollman et plus récemment Aline Pénitot qui sont allés jouer de la musique à des cétacés et qui rapportent des réactions tout à fait similaires, pourtant dans des lieux et des contextes totalement différents.

Les cétacés sont-ils prédisposés à « apprécier » la musique ?

Alors que l’on reconnaît la zoomusicologie (l’étude des qualités esthétiques des sons des animaux non humains, ndlr), peut-on dire que les cétacés sont prédisposés à percevoir la musique humaine ou s’agit-il tout simplement d’une projection anthropomorphique ?

Commençons par rappeler que les cétacés sont des mammifères. Ils utilisent la communication acoustique dans toutes leurs activités vitales, en générant des sons de façon intentionnelle et extrêmement précise par un contrôle absolu de leur générateur vocal. Ils ont le même système auditif que nous, avec une cochlée (partie auditive de l’oreille interne, ndlr) et un nerf auditif qui transporte l’information pour analyse par le cerveau. D’ailleurs, des chercheurs ont déjà mesuré leur sensibilité auditive. Tout récemment, une étude a même confirmé l’audiogramme des baleines à bosse en observant leurs comportements en réaction à la diffusion de différents sons émis dans une large bande fréquentielle. Une chose est donc certaine : les baleines à bosse et nous avons la possibilité de communiquer par le son.

L’étape suivante est maintenant de savoir s’il y a une réaction spécifique à la musique ou si elle serait la même lors de la diffusion d’un bruit quelconque ?

Cette question est fondamentale, car on sait de façon certaine aujourd’hui que les sons des activités humaines en mer sont nocifs pour les cétacés et, d’une façon générale, pour l’ensemble des écosystèmes marins. Ils peuvent les empêcher de poursuivre leurs activités vitales, voire être la cause d’échouages. Ainsi, la Commission européenne a reconnu ces bruits anthropiques comme pollution depuis 2008, incitant l’industrie à prendre des dispositions pour diminuer les niveaux sonores. Étant moi-même membre du Collectif national sur le bruit sous-marin, créé en janvier 2020 par le ministère de la transition écologique, le ministère de la mer et l’Office français pour la biodiversité, il est évident que je n’ai aucune motivation à rajouter, dans l’océan, des nuisances supplémentaires.

Mais alors, peut-on distinguer la musique du bruit ? À première vue, cette question semble facile, mais le manque de définition claire de ce qu’est la musique peut conduire à des hésitations.

Les scientifiques proposent le recours à des descripteurs spécifiques, les philosophes évoquent son pouvoir émotionnel qui la place au-delà du langage et aussi de toute forme de bruits. Quant aux neuroscientifiques, ils apportent une réponse complémentaire tout à fait intéressante. En effet, ils ont montré que les aires du cerveau impliquées ne sont pas les mêmes pour le traitement de la musique que celui de la parole ou du bruit.

Ainsi, certaines personnes peuvent être atteintes d’amusie, tout en comprenant parfaitement ce qu’on leur dit. De même, une mémoire spécifique, séparée de celle utilisée pour la parole, est réservée aux musiques qui nous ont accompagnés au cours de notre vie. Cette découverte est, d’ailleurs, à l’origine de la musicothérapie, qui vise à soigner des patients par la musique.

La sensibilité musicale a été prouvée chez les cétacés

Des travaux menés par des chercheurs du département de biomédecine comparée et de nutrition de l’Université de Padoue (Italie) ont montré que la musique classique permettait d’augmenter des comportements affiliatifs chez des dauphins captifs, avec un accroissement des contacts doux et des nages synchronisées entre eux. Pour des cétacés évoluant dans leur milieu naturel, ce sont des études malheureusement plus compliquées à mettre en œuvre, car ils sont extrêmement mobiles et très difficiles à suivre lorsqu’ils évoluent en profondeur. Les observations de comportements de surface sont alors souvent parcellaires et, finalement, la méthode la plus rigoureuse qui permet de quantifier objectivement leurs réactions après diffusion des sons que l’on veut tester est de recourir à des balises électroniques que l’on ventouse sur leur dos.

C’est d’ailleurs ce que nous faisons avec l’association Cétamada, l’Institut des neurosciences Paris-Saclay, l’Université d’Antananarivo (Madagascar) et Sorbonne Université depuis une dizaine d’années, mais il faut reconnaître que le protocole est long à déployer en mer. Cependant, ces balises nous ont déjà permis de décrire les interactions entre les mères baleines à bosse et leur baleineau et aussi de tester différents types de sons… mais malheureusement pas encore de musique !

On peut donc comprendre qu’il y a plus de publications présentant des études scientifiques portant sur les effets de la musique sur des espèces terrestres, comme les oiseaux, les chats, les chevaux ou les chimpanzés. Elles mettent toutes en avant les effets positifs, par exemple, des préférences musicales et la diminution de stress. Ainsi, plusieurs programmes plaident pour la diffusion de la musique pour le bien-être animal. Mais alors pourquoi certains d’entre nous sont-ils encore sceptiques ? Pourquoi résistent-ils aussi fort au fait que certaines espèces non humaines puissent être sensibles à la musique ?

L’éthologue Jessica Serra suggère que cela vient de notre éducation occidentale fondée, depuis la Grèce antique, sur une volonté systématique de rupture entre la nature et nous. Et au fil des siècles qui ont suivi, cette pensée d’exclusion a persisté, soutenue par la science, la philosophie et la religion. Cela s’est finalement traduit par une impossibilité de reconnaître au vivant, quelle que soit l’espèce, la possibilité qu’il ait des langages, des sentiments, des sensibilités. Encore aujourd’hui, certains n’arrivent pas à prononcer ces mots pour des espèces non humaines ni même à admettre qu’elles puissent être douées d’intelligence. Rappelons que le mot « sentience » (pour un être vivant, capacité à ressentir les émotions, la douleur, le bien-être, etc., et à percevoir de façon subjective son environnement et ses expériences de vie) n’est entré dans notre dictionnaire qu’en 2020, et que la personnalité juridique des animaux non humains leur est encore déniée.

Pourtant, notre regard sur le vivant commence à changer. Des philosophes nous invitent à ignorer cette frontière imaginaire avec la nature et à accepter la pleine existence des animaux avec lesquels nous sommes interdépendants. D’autres proposent de faire évoluer notre droit pour mieux les reconnaître.

Et tout s’accélère : le 19 mai dernier, la revue américaine Science a publié les travaux menés par des chercheurs des universités McGill (Montréal, Canada) et Yale (New Haven, États-Unis). Ils montrent que l’universalité de la musique n’est pas réservée uniquement aux humains. Elle a ce côté répétitif que les cerveaux s’attachent inconsciemment à prédire et qui génère des sensations émotionnelles uniques, partagées également par des espèces non humaines. Et voilà !

Cette nouvelle découverte ne montre pas une certaine faiblesse de l’humain qui abandonnerait sa suprématie sur le vivant, mais il s’agit juste d’admettre que celle-ci n’a jamais existé et d’accepter enfin la réalité de notre place sur un pied d’égalité avec les autres habitants de cette planète. Espérons que cela permette de partager les territoires et de mieux conserver les écosystèmes, s’il est encore temps !

Olivier Adam ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.