L'apprentissage est traditionnellement défini comme une modification relativement permanente du comportement résultant de l'expérience. Dans les systèmes biologiques dotés d'un système nerveux, plusieurs formes d'apprentissage sont distinguées : l'habituation (diminution de la réponse à des stimuli répétés inoffensifs), la sensibilisation (augmentation de la réponse après des stimuli nuisibles), le conditionnement classique (association entre deux stimuli : Pavlov), le conditionnement opérant (apprentissage des conséquences de ses actions), l'apprentissage cognitif complexe. Les formes les plus simples (habituation et sensibilisation) sont documentées même chez les organismes sans système nerveux (Paramécium, Physarum polycephalum) : le débat porte sur la question de savoir si les plantes dépassent ce niveau élémentaire pour accéder à des formes plus complexes. Les recherches de Monica Gagliano et d'autres scientifiques explorent cette frontière.

Le conditionnement pavlovien chez les plantes : l'expérience controversée

Monica Gagliano (2016, Scientific Reports) a publié une expérience prétendant démontrer pour la première fois le conditionnement classique (similaire au conditionnement pavlovien) chez une plante, le pois (Pisum sativum). L'expérience : les pois sont exposés à un courant d'air (stimulus neutre) provenant du même côté d'où arrive la lumière (stimulus inconditionnel du phototropisme). Après la période de conditionnement, le courant d'air est présenté uniquement du côté opposé à la lumière. L'hypothèse : si le pois a associé le courant d'air à la lumière, il devrait croître vers le côté du courant d'air (même en l'absence de lumière). Le résultat : les plantes conditionnées ont eu tendance à croître vers le courant d'air même sans lumière, contrairement aux plantes non conditionnées. La controverse : l'expérience a été partiellement reproduite mais avec des résultats inconsistants. La méthodologie a été critiquée (petite taille d'échantillon, difficulté à contrôler les variables confondantes). Elle n'est pas encore considérée comme un résultat consolidé par la botanique dominante. La réponse de Gagliano : les résultats sont cohérents avec ce qui s'observe chez les organismes sans neurones (Physarum). La charge de la preuve pour exclure l'apprentissage associatif chez les plantes repose sur ceux qui le contestent, et non seulement sur ceux qui le proposent.

L'adaptation anticipatrice : un comportement proactif chez les plantes

Une forme d'apprentissage plus documentée et moins controversée est l'adaptation anticipatrice : la capacité des plantes à modifier leur comportement présent en réponse à des signaux prédictifs de conditions futures. Le comportement dit « d'horloge » chez les plantes : de nombreuses plantes préparent des défenses anti-herbivores pendant les heures du jour où les herbivores sont les plus actifs, même en l'absence d'herbivores. Les jeunes plants de tabac produisent des composés phénoliques défensifs avec un pic en début d'après-midi (quand les chenilles de Manduca sexta sont les plus actives) et le font en anticipation de l'arrivée des chenilles : un comportement programmé qui utilise l'horloge circadienne comme prédicteur du risque. Les racines et l'eau : les expériences de Gagliano et al. (2012, Trends in Plant Science) et d'autres chercheurs montrent que les racines de diverses espèces sont capables de « diriger » leur croissance vers les sources d'eau avant même d'atteindre la zone humide, en détectant des signaux acoustiques (vibrations de 200 Hz produites par l'eau qui s'écoule) à distance. Si confirmé, ce serait un exemple de comportement prospectif basé sur des signaux prédictifs non chimiques.

Le comportement d'optimisation des racines : une intelligence de l'allocation des ressources

L'un des arguments les plus convaincants en faveur d'une forme d'apprentissage/intelligence chez les plantes est le comportement d'optimisation des racines en compétition pour les ressources. Dans les conditions de compétition avec les racines d'autres plantes : l'allocation des racines change de manière optimisante en réponse à la présence de voisins. Une étude de Semchenko et al. (2007, Proceedings of the Royal Society B) a montré que les racines de certaines espèces de graminées distinguent leurs propres racines de celles d'autres plantes de la même espèce (reconnaissance de parenté) et réduisent la compétition inter-individuelle (produisant moins de racines chevauchant celles de leurs « proches ») tout en augmentant la compétition intraspécifique envers les plantes d'autres espèces (produisant plus de racines chevauchant). Ce comportement différencié (coopérer avec les proches, concurrencer les étrangers) exige la capacité à distinguer le « soi » de l'« autre » et à moduler le comportement en fonction de cette distinction : une forme de cognition élémentaire que de nombreux scientifiques considèrent remarquable chez des organismes sans système nerveux.

Physarum polycephalum : l'intelligence sans neurones comme modèle

Pour comprendre l'intelligence végétale, il est utile d'observer le Physarum polycephalum (le « blob » ou myxomycète) : un eucaryote acellulaire (une seule cellule géante dotée de nombreux noyaux) capable de comportements extraordinairement intelligents malgré l'absence totale de neurones ou de structures nerveuses. Le Physarum résout des labyrinthes (trouve toujours le chemin le plus court entre deux sources de nourriture), crée des réseaux efficaces en optimisant le transport des nutriments à travers son réseau de tubes (le réseau de transport du Physarum reproduit spontanément en laboratoire des réseaux efficaces comme le métro de Tokyo), montre un apprentissage par habituation (s'accoutume aux stimuli chimiques adverses inoffensifs et les ignore), possède une mémoire distribuée (la « mémoire » des emplacements des sources de nourriture est codée dans la structure du réseau de tubes). Le Physarum démontre que la cognition et la résolution de problèmes complexes ne nécessitent pas de neurones : elles peuvent émerger de réseaux de communication chimique et physique, même dans des systèmes unicellulaires. Cela fournit un cadre pour comprendre comment les plantes, avec leurs réseaux vasculaires et leurs systèmes de signalisation, peuvent afficher des comportements fonctionnellement intelligents sans les structures biologiques que les animaux utilisent pour l'intelligence.

Critiques et limites : ce que nous ignorons encore

Malgré des preuves intéressantes, la recherche sur l'apprentissage végétal présente des limitations importantes qui exigent de l'honnêteté intellectuelle. Reproductibilité : de nombreuses expériences les plus spectaculaires sur l'apprentissage végétal n'ont pas été robustement reproduites par des laboratoires indépendants. La science exige la reproductibilité. Interprétations alternatives : de nombreux comportements attribués à l'apprentissage chez les plantes peuvent s'expliquer par des mécanismes plus simples (oscillateurs biochimiques, détection de gradients) sans nécessiter des mécanismes d'apprentissage analogues à ceux des animaux. Absence de mécanismes moléculaires clairs : pour la vernalisation, nous disposons d'un mécanisme moléculaire précis (le cycle Polycomb/FLC). Pour l'habituation de la Mimosa et le conditionnement du pois, les mécanismes moléculaires n'ont pas encore été identifiés. La question ouverte la plus importante : y a-t-il quelque chose que « c'est » d'être une plante ? Y a-t-il de la subjectivité, de l'expérience ? Ici, la science est honnête : nous ne savons pas. Et peut-être ne le saurons-nous jamais avec les méthodologies actuelles. La conscience est le problème difficile des neurosciences, même pour les animaux : c'est encore plus difficile pour les plantes.

Implications éthiques : si les plantes apprennent, devrions-nous les traiter différemment ?

La recherche sur l'apprentissage et l'intelligence végétale a des implications éthiques que la communauté scientifique et philosophique commence à discuter. Si les plantes « apprennent » et « se souviennent » : devrions-nous en tenir compte dans les pratiques agronomiques ? Dans l'utilisation d'herbicides ? Dans la monoculture intensive ? Dans l'abattage des forêts ? Le philosophe Michael Marder (Plant-Thinking: A Philosophy of Vegetal Life, 2013) soutient que la preuve d'une vie psychique chez les plantes (même si elle n'est pas consciente) exige une reconsidération de l'éthique environnementale. Peter Wohlleben (The Hidden Life of Trees, 2015) a porté cette discussion au grand public avec une approche de vulgarisation scientifique très efficace (et critiquée par certains pour un anthropomorphisme excessif). La position scientifique la plus équilibrée : les plantes ont une vie intérieure au sens fonctionnel (intégration de l'information, comportement adaptatif, communication, amorçage, mémoire), mais il n'existe aucune preuve de conscience subjective (expérience qualitative de l'environnement). Cette distinction est importante : nous ne devrions pas traiter les plantes comme si elles étaient des êtres humains, mais nous pouvons reconnaître leur complexité et leurs capacités sans sentimentalisme et sans réductionnisme. L'agriculture régénérative, le reboisement naturel, la permaculture : des approches qui respectent la complexité des écosystèmes végétaux. Non par sentimentalité : pour l'efficacité scientifique.