Electrical experiments with plants that count and communicate | Greg Gage

Traducteur: Hélène Mock Relecteur: Elisabeth Buffard

I'm a neuroscientist,

Je suis un neuroscientifique,

and I'm the co-founder of Backyard Brains,

j'ai co-créé Backyard Brains.

and our mission is to train the next generation of neuroscientists

Nous voulons former la prochaine génération de neuroscientifiques

by taking graduate-level neuroscience research equipment

en prenant du matériel de recherche universitaire

and making it available for kids in middle schools and high schools.

et en le mettant à disposition des élèves de collège ou de lycée.

And so when we go into the classroom,

Quand on va dans une salle de classe,

one way to get them thinking about the brain, which is very complex,

pour faire réfléchir à une chose aussi complexe que le cerveau,

is to ask them a very simple question about neuroscience,

en leur posant une question très simple sur les neurosciences

and that is, "What has a brain?"

« Qui possède un cerveau ? »

When we ask that,

Quand on leur pose cette question,

students will instantly tell you that their cat or dog has a brain,

les élèves répondent que leur chien ou leur chat ont un cerveau,

and most will say that a mouse or even a small insect has a brain,

et la plupart vont dire qu'une souris ou un petit insecte a un cerveau,

but almost nobody says that a plant or a tree

mais presque personne ne dira qu'une plante, un arbre

or a shrub has a brain.

ou un arbuste ont un cerveau.

And so when you push --

Et quand on pousse l'idée

because this could actually help describe a little bit

- parce qu'on pourrait en fait décrire un peu

how the brain actually functions --

le vrai fonctionnement du cerveau ainsi -

so you push and say,

on insiste :

"Well, what is it that makes living things have brains versus not?"

« Pourquoi les choses vivantes en ont un et les autres choses non ? »

And often they'll come back with the classification

Souvent ils répondent en disant

that things that move tend to have brains.

que les choses qui bougent ont un cerveau.

And that's absolutely correct.

C'est tout à fait vrai.

Our nervous system evolved because it is electrical.

Notre système nerveux a évolué car il est électrique.

It's fast, so we can quickly respond to stimuli in the world

Il est rapide afin de pouvoir répondre aux stimuli de ce monde

and move if we need to.

et bouger s'il le faut.

But you can go back and push back on a student,

Mais on peut revenir et pousser un élève plus loin,

and say, "Well, you know, you say that plants don't have brains,

et lui dire : « Tu dis que les plantes n'ont pas de cerveau,

but plants do move."

mais elle bougent. »

Anyone who has grown a plant

Quiconque a fait pousser une plante

has noticed that the plant will move

a remarqué que la plante bouge

and face the sun.

et se tourne vers le soleil.

But they'll say, "But that's a slow movement.

Mais il va dire, « Mais elle bouge lentement.

You know, that doesn't count. That could be a chemical process."

Ça ne compte pas. C'est peut-être un processus chimique. »

But what about fast-moving plants?

Et pour les plantes qui bougent de manière rapide ?

Now, in 1760, Arthur Dobbs, the Royal Governor of North Carolina,

En 1760, Arthur Dobbs, gouverneur de la Caroline du Nord,

made a pretty fascinating discovery.

a fait une découverte assez fascinante.

In the swamps behind his house,

Dans les marais derrière sa maison,

he found a plant that would spring shut

il a découvert une plante qui se fermait

every time a bug would fall in between it.

chaque fois qu'un insecte tombait dedans.

He called this plant the flytrap,

Il a baptisé cette plante l'attrape-mouche,

and within a decade, it made its way over to Europe,

et en 10 ans, elle a réussi à se déplacer jusqu'en Europe,

where eventually the great Charles Darwin got to study this plant,

où Charles Darwin a pu l'étudier aussi,

and this plant absolutely blew him away.

et cette plante l'a tout bonnement fasciné.

He called it the most wonderful plant in the world.

Pour lui, c'était la plante la plus merveilleuse du monde.

This is a plant that was an evolutionary wonder.

Cette plante était un merveille de l'évolution.

This is a plant that moves quickly,

Cette plante se déplace rapidement,

which is rare,

elle est rare,

and it's carnivorous, which is also rare.

et tout aussi rare, elle est carnivore.

And this is in the same plant.

C'est une seule et même plante.

But I'm here today to tell you

Je suis ici pour vous dire

that's not even the coolest thing about this plant.

que le plus extraordinaire avec cette plante,

The coolest thing is that the plant can count.

c'est qu'elle sait compter.

So in order to show that,

Afin de le démontrer,

we have to get some vocabulary out of the way.

il faut d'abord passer par un peu de terminologie.

So I'm going to do what we do in the classroom with students.

Je vais faire ce que je fais avec mes élèves.

We're going to do an experiment on electrophysiology,

On va faire une expérience en électrophysiologie,

which is the recording of the body's electrical signal,

l’enregistrement du signal électrique du corps,

either coming from neurons or from muscles.

que ce soient ceux des neurones ou ceux des muscles.

And I'm putting some electrodes here on my wrists.

Je pose des électrodes sur mes poignets.

As I hook them up,

Quand je les connecte, on va voir un signal ici sur l'écran.

we're going to be able to see a signal

on the screen here.

And this signal may be familiar to you.

Et ce signal peut sembler familier.

It's called the EKG, or the electrocardiogram.

On l'appelle ECG, ou électrocardiogramme.

And this is coming from neurons in my heart

Il vient des neurones dans mon cœur

that are firing what's called action potentials,

qui déchargent ce qu'on appelle des potentiels d'action,

potential meaning voltage and action meaning it moves quickly up and down,

le potentiel étant le voltage et l'action car il monte et descend vite,

which causes my heart to fire,

ce qui fait marcher mon cœur,

which then causes the signal that you see here.

ce qui provoque le signal qu'on voit ici.

And so I want you to remember the shape of what we'll be looking at right here,

Alors je veux que vous reteniez la forme de ce qu'on voit ici,

because this is going to be important.

car elle va jouer un rôle important.

This is a way that the brain encodes information

C'est une façon dont le cerveau encode les informations

in the form of an action potential.

dans un potentiel d'action.

So now let's turn to some plants.

Observons maintenant quelques plantes.

So I'm going to first introduce you to the mimosa,

D'abord le Mimosa pudica,

not the drink, but the Mimosa pudica,

and this is a plant that's found in Central America and South America,

on trouve cette plante en Amérique centrale et du Sud,

and it has behaviors.

et il a des comportements particuliers.

And the first behavior I'm going to show you

Voici le premier comportement :

is if I touch the leaves here,

si je touche les feuilles ici,

you get to see that the leaves tend to curl up.

vous voyez qu'elles se recroquevillent.

And then the second behavior is,

Le deuxième comportement,

if I tap the leaf,

si je touche la feuille,

the entire branch seems to fall down.

toute la branche semble tomber.

So why does it do that?

Pourquoi ?

It's not really known to science.

La science ne sait pas pourquoi.

One of the reasons why could be that it scares away insects

Une raison est peut-être de faire fuir les insectes

or it looks less appealing to herbivores.

ou de sembler moins attrayant pour les herbivores.

But how does it do that? Now, that's interesting.

Comment fait-il ? Ça, c'est intéressant.

We can do an experiment to find out.

Faisons une expérience pour savoir pourquoi.

So what we're going to do now,

Ce que nous allons faire,

just like I recorded the electrical potential from my body,

comme quand j'ai enregistré le potentiel électrique de mon corps,

we're going to record the electrical potential from this plant, this mimosa.

on va enregistrer le potentiel électrique de la plante, du mimosa.

And so what we're going to do is I've got a wire wrapped around the stem,

J'ai enroulé un fil autour de la tige

and I've got the ground electrode where?

et où ai-je mis l'électrode de terre ?

In the ground. It's an electrical engineering joke. Alright.

Dans la terre. C'est une blague d'ingénieur. D'accord.

(Laughter)

(Rires)

Alright. So I'm going to go ahead and tap the leaf here,

Bon. Je vais toucher la feuille ici,

and I want you to look at the electrical recording

il faut regarder l'enregistrement électrique

that we're going to see inside the plant.

qui se trouve à l'intérieur de la plante.

Whoa. It is so big, I've got to scale it down.

Oh, c'est si énorme que je dois le diminuer.

Alright. So what is that?

Bon. Alors, c'est quoi ?

That is an action potential that is happening inside the plant.

C'est un potentiel d'action qui se déroule dans la plante.

Why was it happening?

Pourquoi a-t-il eu lieu ?

Because it wanted to move. Right?

Elle voulait bouger, non ?

And so when I hit the touch receptors,

Alors quand j'ai appuyé sur les récepteurs du toucher,

it sent a voltage all the way down to the end of the stem,

un voltage a été envoyé à travers la tige

which caused it to move.

la faisant bouger.

And now, in our arms, we would move our muscles,

Dans nos bras, ça ferait bouger les muscles,

but the plant doesn't have muscles.

mais la plante n'a pas de muscles.

What it has is water inside the cells

La plante a de l'eau dans ses cellules

and when the voltage hits it, it opens up, releases the water,

et quand le voltage la touche, elle s'ouvre et libère de l'eau,

changes the shape of the cells, and the leaf falls.

la forme des cellules change, et la feuille tombe.

OK. So here we see an action potential encoding information to move. Alright?

OK. Voilà un potentiel d'action qui encode de l'information de mouvement.

But can it do more?

Peut-il faire plus ?

So let's go to find out.

Allons voir.

We're going to go to our good friend, the Venus flytrap here,

Regardons notre vieille amie, la dionée attrape-mouche,

and we're going to take a look at what happens inside the leaf

regardons à l'intérieur, que se passe-t-il dans la feuille

when a fly lands on here.

quand une mouche atterrit ici. ?

So I'm going to pretend to be a fly right now.

Je fais semblant d'être une mouche.

And now here's my Venus flytrap,

Voici ma dionée attrape-mouche,

and inside the leaf, you're going to notice

et à l'intérieur de la feuille, on va voir trois petits poils,

that there are three little hairs here, and those are trigger hairs.

ce sont des poils déclencheurs.

And so when a fly lands --

Quand une mouche atterrit --

I'm going to touch one of the hairs right now.

Je vais toucher un poil.

Ready? One, two, three.

Prêts ? Un, deux, trois.

What do we get? We get a beautiful action potential.

Que se passe-t-il ? Un beau potentiel d'action.

However, the flytrap doesn't close.

Mais le piège à mouche ne se ferme pas.

And to understand why that is,

Afin de comprendre pourquoi,

we need to know a little bit more about the behavior of the flytrap.

nous devons en savoir plus sur le comportement de l'attrape-mouche.

Number one is that it takes a long time to open the traps back up --

Primo, ça prend du temps pour ouvrir le piège --

you know, about 24 to 48 hours if there's no fly inside of it.

environ 24 à 48 heures s'il n'y a pas de mouche à l'intérieur.

And so it takes a lot of energy.

Ça nécessite beaucoup d'énergie.

And two, it doesn't need to eat that many flies throughout the year.

Deuxio, elle n'a pas besoin de manger beaucoup de mouches par an.

Only a handful. It gets most of its energy from the sun.

Quelques-unes. Son énergie vient surtout du soleil.

It's just trying to replace some nutrients in the ground with flies.

Elle remplace quelques nutriments de la terre par des mouches.

And the third thing is,

Tertio,

it only opens then closes the traps a handful of times

elle n'ouvre et referme le piège que quelques fois

until that trap dies.

jusqu'à la mort du piège.

So therefore, it wants to make really darn sure

Alors, elle veut être convaincue

that there's a meal inside of it before the flytrap snaps shut.

qu'il y a un repas à l'intérieur avant que le piège ne se referme.

So how does it do that?

Alors, comment ?

It counts the number of seconds

Elle compte le nombre de secondes

between successive touching of those hairs.

entre les touchers successifs des poils.

And so the idea is that there's a high probability,

Donc la probabilité est forte

if there's a fly inside of there, they're going to be quick together,

que si une mouche se trouve à l'intérieur, elle se fermera ;

and so when it gets the first action potential,

au moment du premier potentiel d'action,

it starts counting, one, two,

elle commence à compter ;

and if it gets to 20 and it doesn't fire again,

si elle arrive à 20 et ne décharge pas à nouveau,

then it's not going to close,

elle ne se fermera pas,

but if it does it within there, then the flytrap will close.

mais dans le cas contraire, le piège se ferme.

So we're going to go back now.

Revenons en arrière.

I'm going to touch the Venus flytrap again.

Retouchons la dionée attrape-mouche.

I've been talking for more than 20 seconds.

J'ai parlé pendant plus que 20 secondes.

So we can see what happens when I touch the hair a second time.

On voit ce qui se passe quand je touche le poil à nouveau.

So what do we get? We get a second action potential,

Que se passe-t-il ? Encore un potentiel d'action,

but again, the leaf doesn't close.

mais la feuille ne se ferme pas.

So now if I go back in there

Alors si je retourne là-dedans

and if I'm a fly moving around,

et je suis une mouche qui vole,

I'm going to be touching the leaf a few times.

je vais toucher la feuille quelques fois.

I'm going to go and brush it a few times.

Je vais la frôler quelques fois.

And immediately,

Immédiatement,

the flytrap closes.

le piège se ferme.

So here we are seeing the flytrap actually doing a computation.

On voit que l'attrape-mouche fait un calcul.

It's determining if there's a fly inside the trap,

Elle calcule si une mouche se trouve à l'intérieur,

and then it closes.

et puis elle se ferme.

So let's go back to our original question.

Reprenons la première question.

Do plants have brains?

Est-ce que les plantes ont un cerveau ?

Well, the answer is no.

La réponse est non.

There's no brains in here.

Il n'y a pas de cerveau.

There's no axons, no neurons.

pas d'axones, de neurones,

It doesn't get depressed.

Elle ne déprime pas.

It doesn't want to know what the Tigers' score is.

Elle ne veut pas savoir le score des Tigers,

It doesn't have self-actualization problems.

ne connaît pas de problème d'épanouissement.

But what it does have is something that's very similar to us,

Mais elle a quelque chose de très semblable à ce que nous possédons,

which is the ability to communicate using electricity.

la capacité de communiquer avec l'électricité.

It just uses slightly different ions than we do,

Elle utilisent d'autres ions que nous,

but it's actually doing the same thing.

mais fait la même chose que nous.

So just to show you

Afin de vous montrer

the ubiquitous nature of these action potentials,

la nature omniprésente des potentiels d'action,

we saw it in the Venus flytrap,

nous l'avons vu dans la dionée attrape-mouche,

we've seen an action potential in the mimosa.

on l'a vu chez le mimosa.

We've even seen an action potential in a human.

On l'a vu chez l'être humain.

Now, this is the euro of the brain.

Voici l'euro du cerveau.

It's the way that all information is passed.

C'est le chemin que prend l'information.

And so what we can do is we can use those action potentials

On peut utiliser ces potentiels d'action

to pass information

pour faire passer l'information

between species of plants.

entre les espèces de plantes.

And so this is our interspecies plant-to-plant communicator,

Voici notre communicateur entre les plantes d'espèces différentes,

and what we've done is we've created a brand new experiment

nous avons crée une expérience tout à fait nouvelle

where we're going to record the action potential from a Venus flytrap,

qui permet d'enregistrer le potentiel d'action de la dionée attrape-mouche,

and we're going to send it into the sensitive mimosa.

et on va l'envoyer au mimosa.

So I want you to recall what happens

Rappelez-vous ce qui se passe

when we touch the leaves of the mimosa.

quand on touche une feuille de mimosa.

It has touch receptors that are sending that information

Il a des récepteurs qui envoient de l'information

back down in the form of an action potential.

vers le bas sous forme de potentiel d'action.

And so what would happen

Que se passe-t-il

if we took the action potential from the Venus flytrap

quand on prend le potentiel d'action de l'attrape-mouche

and sent it into all the stems of the mimosa?

et on l'envoie dans les tiges du mimosa ?

We should be able to create the behavior of the mimosas

On devrait pouvoir recréer le comportement d'un mimosa

without actually touching it ourselves.

sans le toucher.

And so if you'll allow me,

Alors, si vous le permettez,

I'm going to go ahead and trigger this mimosa right now

je vais activer ce mimosa

by touching on the hairs of the Venus flytrap.

en touchant les poils de la dionée attrape-mouche.

So we're going to send information about touch from one plant to another.

On va envoyer de l'information sur le toucher d'une plante à l'autre.

So there you see it.

Et voilà.

So --

Alors --

(Applause)

(Applaudissements)

So I hope you learned a little bit, something about plants today,

J'espère que vous avez appris quelque chose sur les plantes,

and not only that.

mais aussi qu'on peut se servir des plantes

You learned that plants could be used to help teach neuroscience

pour aider à enseigner les neurosciences.

and bring along the neurorevolution.

et amener la neurorévolution.

Thank you.

Merci.

(Applause)

( Applaudissements )