Stefano Mancuso, né le à Catanzaro, est un biologiste italien, professeur de botanique et auteur (ou co-auteur) d'environ 300 articles scientifiques et de plusieurs ouvrages de vulgarisation. Il est l'un des promoteurs du concept de neurobiologie végétaleBaluška F. & Mancuso S. (2007) Plant neurobiology as a paradigm shift not only in the plant sciences. qu'il expose dans ses publications L'Intelligence des plantes (2013) et La Révolution des plantes, et prône un futur bioinspiré par le monde végétal.
Biographie Stefano Mancuso raconte qu'il ne s'est intéressé aux plantes qu'à l'âge adulte, à l'université, lors de ses études..
En 2001, il devient professeur à l'université de Florence. En 2005, il y crée le laboratoire international de neurobiologie végétale, destiné à l'étude du comportement des plantes. En 2010, il fait une conférence remarquée à Oxford sur la manière dont les racines se dirigent dans le sol pour le fouiller à la recherche d'espace colonisable, d'eau, de nutriments et de symbiotesFrédéric Mouchon (2018), article intitulé « Stefano Mancuso, l’homme qui murmure à l’oreille des plantes », Le Parisien, le 8 avril 2018.. En 2012, dans le projet Plantoïd, il participe à la création d’un robot bioinspiré (imitant certaines capacités des racines), robot qui pourrait par exemple explorer un sol peu accessible ou contaminé par un accident nucléaire ou une attaque bactériologique.
En 2013, il publie L'Intelligence des plantes, coécrit avec Allessandra Viola. En 2014, il crée à l’université de Florence une start-up spécialisée dans le biomimétisme végétal (technologie imitant certaines capacités des plantes) et crée un concept de serre flottante autonome dénommé . En 2016, il conseille le gouvernement chilien pour l’innovation.
Autres fonctions Membre de l'Accademia dei Georgofili Membre fondateur de la Société internationale pour le signalement et le comportement des plantes Administrateur du Laboratorio Internazionale di Neurobiologia Vegetale (Laboratoire international de neurobiologie végétale)
Recherches scientifiques
Inspirations Stefano Mancuso a été inspiré par les travaux de George Washington Carver, Ephraim Wales Bull et Charles Harrison Blackley, ainsi que par les naturalistes Charles Darwin et Gregor Mendel.
La neurobiologie végétale est une partie de la botanique qui étudie la mémoire (y compris transgénérationnelleMolinier J., Ries G., Zipfel C., Hohn B. (2006) Transgeneration memory of stress in plants. nature 422:1046–1049.), l'apprentissage (dont apprentissage épigénétiqueGinsburg s, Jablonka e (2009) Epigenetic learning in non-neural organisms. J Biosci 33:633–646), l'expérience (par exemple via la plante-modèle Mimosa pudica qui semble capable, dans une certaine mesure d'adapter sa réponse à l'environnement dans lequel elle vitGagliano M., Renton M., Depczynski M. & Mancuso S. (2014) Experience teaches plants to learn faster and forget slower in environments where it matters. Oecologia, 175(1), 63-72.Applewhite PB (1972) Behavioral plasticity in the sensitive plant, Mimosa. Behav Biol 7:47–53Cahill J.F. Jr, Bao T., Maloney M., Kolenosky C. (2013) Mechanical leaf damage causes localized, but not systematic, changes in leaf movement behaviour of the sensitive plant, Mimosa pudica. Bot- any 91:43–47.), la communication et la vie sociale des plantes.
Selon Stefano Mancuso, depuis le début des années 1990, les scientifiques commencent à admettre que les plantes ont non seulement des capacités sociales mais une forme d'intelligence qu'on n'imaginait pas jusqu'alorsTrewavas T (2003) aspects of plant intelligence. ann Bot 92:1–20TrewavasA.Plantintelligence.Naturwissenschaften2005a;92:401-13.Trewavas A. Greenp lants as intelligent organisms. Trends Plant Sci 2005 ;10:413-9.Trewavas A. Response to Alpi et al.: Plant neurobiology — all metaphors have value. Trends Plant Sci 2007; 12:231.
Système racinaire des plantes Stefano Mancuso a étudié les capacités des plantes et notamment les capacités du système racinaire (et en particulier de l'apex des racinesBaluška, F., Mancuso, S., Volkmann, D., & Barlow, P. W. (2010). [Root apex transition zone: a signalling–response nexus in the root]. Trends in plant science, 15(7), 402-408., hautement sensible à divers types de stimuli tels que la pression, la température, certains sons, l'hygrométrie, les blessuresBaluška, F., & Mancuso, S. (2013). Root apex transition zone as oscillatory zone. Frontiers in Plant Science, 4, 354.) à explorer et exploiter l'environnement du sol pour l'ancrage de la plante, l'accès à l'eau et aux nutriments, les symbioses avec d'autres espèces et la communication avec d'autres plantes. Selon un article publié en 2004 par un groupe de botanistes incluant Mancuso, la zone de l'apex racinaire comprend une zone de transition dont la structure et les fonctions qui évoquent celle du cerveau chez l'animal, avec des équivalents végétaux de l'actine, le rôle fondamentalSwarup R & Bennett M.M (2003) Auxin transport : the fountain of life in plants?, Dev. Cell 5|824–826 de l'auxine (aussi dite IAA pour indole-3-acetic acid) qui évoque un neurotransmetteurF. Balunka, J. Kamaj, D. Menzel (2003) Polar transport of auxin: carrier- mediated Xux across the plasma membrane or neurotransmitter- like secretion?, Trends Cell Biol. 13 282–285.F. Balunka, S. Mancuso, D. Volkmann, P.W. Barlow (2004) Root apices as plant command centres: the unique “brain-like” status of the root apex transition zone, Biologia (Bratislava) 59 7–19.G. Hagen, T. Guilfoyle (2002) Auxin-responsive gene expression: genes, promoters, and regulatory factors, Plant Mol. Biol. 49 373–385.Schlicht, M., Strnad, M., Scanlon, M. J., Mancuso, S., Hochholdinger, F., Palme, K., … & Baluška, F. (2006). Auxin immunolocalization implicates vesicular neurotransmitter-like mode of polar auxin transport in root apices. Plant signaling & behavior, 1(3), 122-133., et des structures évoquant des synapsesBaluška, F., Mancuso, S., Volkmann, D., & Barlow, P. (2004) Root apices as plant command centres: the unique ‘brain-like’status of the root apex transition zone. Biologia, 59(Suppl 13), 7-19. (auxine, molécule/hormone morphogèneR.P. Bhalerao, M.J. Bennett (2003) The case for morphogens in plants, Nat. Cell Biol. 5| 939–943, qui est également bioactive dans la cellule des levures et dans la cellule animale notent les auteurs).
Perceptibilité des plantes Au cours de l'évolution, les plantes ont dû développer des solutions aux grands problèmes que rencontrent des organismes non-mobiles (une partie du phytoplancton se montre capable de se diriger verticalement et parfois horizontalement). Bien que n'ayant ni nerfs ni cerveau, les végétaux ont une vie sociale et donc une certaine sensibilité (dont les prémices peuvent être trouvés chez certaines cellules (gamètes, bactéries), chez les coraux ou éponges et chez des organismes supposés très primitifs comme les trichoplax qui n'ont rien de ressemblant à un cerveau, mais qui présentent des comportements évoquant une fonction neuronale), même si ces attributs sont très différents de ce qui est observé dans le monde animal. Mancuso et ses collègues Gagliano et Robert montrent ainsi en 2012 que les plantes disposent de mécanorécepteurs rendant par exemple leurs racines sensibles au son et à sa direction de propagationGagliano M, Mancuso S & Robert D (2012) Towards understanding plant bioacoustics. Trends in plant science, 17(6), 323-325., d'autres biologistes ayant 4 ans plus tôt signalé que des arbres stressés par un grave manque d'eau peuvent émettre des sons qui sont peut-être plus que de simples signes passifs de cavitationZweifel R & Zeugin F (2008) Ultrasonic acoustic emissions in drought-stressed trees – more than signals from cavitation? New Phytol. 179, 1070–1079.
Le phytoplancton et les plantes terrestres ont une certaine perception de la lumière. Mancuso et ses collègues ont montré que chez la plante modèle de laboratoire la plus utilisée (Arabidopsis), l'apex des racines est très sensible à l'éclairement (une illumination de quelques secondes, suffit à provoquer une explosion immédiate et forte d’espèces réactives de l'oxygène (ROS) dans la racine), phénomène qui pourrait avoir faussé de nombreuses observations et études de racines vivantes faites par microscopie confocale sous la lumièreYokawa, K., Kagenishi, T., Kawano, T., Mancuso, S., & Baluška, F. (2011). Illumination of Arabidopsis roots induces immediate burst of ROS production. Plant signaling & behavior, 6(10), 1460-1464..
Dans La Révolution des plantes, il décrit la manière dont les végétaux ont trouvé et testé depuis des centaines de millions d'années des solutions "brillantes" à divers grands problèmes que l'humanité connait aujourd'hui. Les plantes, en partie grâce à des symbioses avec les bactéries et les champignons, ont notamment inventé une colonisation optimisée et "durable" du milieu terrestre (jusqu'à une centaine de mètres de hauteur), puis des basses couches de l'atmosphère (avant les oiseaux). Elles ont inventé le puits de carbone et la production propre d'énergie, d'amidon, de sucres, de fibres, de biomolécules complexes, etc. élégamment, via la photosynthèse, la biodégradabilité et une forme d'économie circulaire.
Plantes et animaux Mancuso note que les plantes évoluées disposent d'un système circulatoire composé de quelques organes (reproducteurs notamment) mais que à la différence des animaux évolués, elles ont des récepteurs diffus dans tout leur organisme (là où les animaux ont concentré leurs sens dans des organes précis tels que les yeux, les oreilles, la peau, la langue). Leurs organes reproducteurs sont multiples alors qu'il est unique chez les animaux évolués…
Ceci laisse penser selon lui que les plantes « sentent », « écoutent », communiquent (entre individus de la même espèces et parfois avec d'autres espèces) et apprennent (via une certaine forme de mémoirevVlkov A.G, carrell H, Adesina T, Markin V.S & Jovanov E (2008) Plant electrical memory. Plant signal Behav 3:490–492, incluant la mémoire immunologique de leur système immunitaireBaldwin IT & schmelz E.A (1996) Immunological “memory” in the induced accumulation of nicotine in wild Tobacco. ecology 77:236–246) avec tout leur organisme (ce qui leur permet de mieux résister aux insectes déprédateurs et aux herbivores ; il donne souvent comme exemple le haricot de Lima qui quand il est attaqué par l'acarien herbivore Tetranychus urticae émet dans l'air un complexe de molécules capables d'attirer le Phytoseiulus persimilis, un acarien carnivore prompt à dévorer les colonies du premier).
Mancuso et ses collègues ont mis en évidence un rôle majeur de l'auxine qui aurait une fonction de neurotransmetteur, tel qu'il en existe chez les animaux.