L'attrape-mouche de Vénus (Dionaea muscipula) est une plante carnivore qui enferme sa proie en utilisant des feuilles modifiées comme piège. Au cours de ce processus, des signaux électriques appelés potentiels d'action déclenchent la fermeture des lobes des feuilles. Une équipe interdisciplinaire de scientifiques a maintenant montré que ces signaux électriques génèrent des champs magnétiques mesurables. A l'aide de magnétomètres atomiques, il s'est avéré possible d'enregistrer ce biomagnétisme. « On pourrait dire que l'enquête est un peu comme effectuer une IRM chez l'homme, " a déclaré la physicienne Anne Fabricant. " Le problème est que les signaux magnétiques dans les plantes sont très faibles, ce qui explique pourquoi il était extrêmement difficile de les mesurer à l'aide de technologies plus anciennes."

Nous savons que dans le cerveau humain, les changements de tension dans certaines régions résultent d'une activité électrique concertée qui traverse les cellules nerveuses sous la forme de potentiels d'action. Des techniques telles que l'électroencéphalographie (EEG), La magnétoencéphalographie (MEG) et l'imagerie par résonance magnétique (IRM) peuvent être utilisées pour enregistrer ces activités et diagnostiquer les troubles de manière non invasive. Lorsque les plantes sont stimulées, ils génèrent également des signaux électriques, qui peut voyager à travers un réseau cellulaire analogue au système nerveux humain et animal.

Une équipe interdisciplinaire de chercheurs de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU), l'Institut Helmholtz de Mayence (HIM), le Biocentre de Julius-Maximilians-Universität de Würzburg (JMU), et le Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) à Berlin, L'institut national de météorologie de l'Allemagne, a maintenant démontré que l'activité électrique dans le piège à mouches de Vénus est également associée à des signaux magnétiques. "Nous avons pu démontrer que les potentiels d'action dans un système végétal multicellulaire produisent des champs magnétiques mesurables, quelque chose qui n'avait jamais été confirmé auparavant, " dit Anne Fabricant, un doctorant dans le groupe de recherche du professeur Dmitry Budker à JGU et HIM.

Le piège de Dionaea muscipula est constitué de feuilles piégeantes bilobées à poils sensibles, lequel, au toucher, déclencher un potentiel d'action qui traverse tout le piège. Après deux stimuli successifs, le piège se ferme et toute proie potentielle d'insecte est enfermée à l'intérieur et ensuite digérée. De façon intéressante, le piège est excitable électriquement de diverses manières :en plus des influences mécaniques telles que le toucher ou les blessures, énergie osmotique, par exemple les charges d'eau salée, et l'énergie thermique sous forme de chaleur ou de froid peut également déclencher des potentiels d'action. Pour leur étude, l'équipe de recherche a utilisé la stimulation thermique pour induire des potentiels d'action, éliminant ainsi les facteurs potentiellement perturbateurs tels que le bruit de fond mécanique dans leurs mesures magnétiques.

Biomagnétisme – détection de signaux magnétiques d'organismes vivants

Alors que le biomagnétisme a été relativement bien étudié chez les humains et les animaux, jusqu'à présent, très peu de recherches équivalentes ont été effectuées dans le règne végétal, en utilisant uniquement des magnétomètres supraconducteurs à interférence quantique (SQUID), instruments encombrants qui doivent être refroidis à des températures cryogéniques. Pour l'expérience en cours, l'équipe de recherche a utilisé des magnétomètres atomiques pour mesurer les signaux magnétiques du piège à mouches de Vénus. Le capteur est une cellule de verre remplie d'une vapeur d'atomes alcalins, qui réagissent à de petits changements dans l'environnement du champ magnétique local. Ces magnétomètres à pompage optique sont plus intéressants pour les applications biologiques car ils ne nécessitent pas de refroidissement cryogénique et peuvent également être miniaturisés.

Les chercheurs ont détecté des signaux magnétiques d'une amplitude allant jusqu'à 0,5 picotesla provenant de l'attrape-mouche de Vénus, qui est des millions de fois plus faible que le champ magnétique terrestre. "L'amplitude du signal enregistré est similaire à ce qui est observé lors des mesures de surface de l'influx nerveux chez les animaux, " a expliqué Anne Fabricant. Les physiciens du JGU visent à mesurer des signaux encore plus petits provenant d'autres espèces végétales. À l'avenir, ces technologies non invasives pourraient potentiellement être utilisées en agriculture pour le diagnostic des plantes cultivées, en détectant les réponses électromagnétiques aux changements brusques de température, nuisibles, ou des influences chimiques sans avoir à endommager les plantes à l'aide d'électrodes.