Questions to the experts

Que de questions passionnantes...
Tout d'abord une toute petite remarque: posée ainsi, la première question risque d'appeler une réponse finaliste; or, en biologie, on a assez facilement accès au "comment", mais pas au "pourquoi". On peut cependant répondre aux questions suivantes: à quoi servent les racines? comment "fonctionnent"-elles?
Les racines apportent l'eau et les sels minéraux aux parties aériennes chlorophylliennes (vertes) qui les utilisent avec le dioxyde de carbone de l'air pour faire la photosynthèse en présence de lumière. Toutes ces matières minérales (eau, CO2, sels minéraux) servent à fabriquer des sucres, des protéines, des lipides, c'est-à-dire des matières organiques: on dit que la plante est autotrophe (elle n'a pas besoin d'autres êtres vivants pour se nourrir).
En ce qui concerne le géotropisme, voici quelques explications tirées du livre de Paul Mazliak (prof à l'université Paris 6), Physiologie végétale (collection Méthodes, Hermann, Paris). Les racines en s'allongeant se dirigent vers le sol. Le mouvement résulte d'une croissance inégale des cellules de la zone d'élongation: les cellules situées du côté convexe grandissent et se différencient plus rapidement que celles du côté concave.

La pesanteur s'exerçant en permanence, historiquement, il a fallu avoir recours à des artifices pour expérimenter et modifier la direction de croissance: en plaçant les germinations sur un disque tournant, on montre que les racines s'orientent selon la résultante de la force centrifuge et de la force gravitationnelle. Donc la gravité intervient dans le géotropisme directement en tant que contrainte mécanique. D'autres expériences ont été réalisées:
manipulations de microchirurgie consistant à isoler plus ou moins partiellement le site de géoperception et celui de géoréaction
dosage des substances de croissance endogènes
examen de composés marqués avec des isotopes radioactifs et examen de leur redistribution après migration et action de la pesanteur.
Par analogie avec la perception de la gravité chez les animaux (cellules de l'oreille interne), les cellules de la coiffe (partie terminale de la racine) sont considérées comme des "statocytes" dans lesquels la chute de corpuscules ou "statolithes" détermine l'excitation de surfaces sensibles basales et permet une orientation dans l'espace. En microscopie électronique, on constate que la disposition des organites est polarisée et ségrégée par la pesanteur. Les amyloplastes (petites vésicules contenant de l'amidon) seraient les statolithes.
Une période de latence d'environ une demi-heure est nécessaire pour qu'un changement d'orientation de la racine entraîne les réactions suivantes:
1) perception (chute des statolithes);
2) transformation du signal;
3) transport de l'information (sous forme de substances chimiques appelées hormones) depuis les cellules géosensibles (coiffe) jusqu'aux cellules-cibles (zone d'élongation);
4) adaptation différentielle (ralentissement) des vitesses d'extension des cellules en élongation.
Pour le dire plus simplement: perçu par des cellules de l'extrémité de la racine pourvues de grains d'amidon, le stimulus "gravité" serait traduit en gradient hormonal qui déclenche des inégalités de croissance et par conséquent une orientation de la racine.
Pour la réponse à la troisième question, il faudrait savoir dans quelles conditions exactes sont placés les radis. Les avez-vous repiqués dans une terre assez riche en les espaçant suffisamment, afin d'éviter la concurrence interindividuelle qui peut limiter leur croissance? L'appareil foliaire est-il assez développé? La lumière est-elle suffisante pour que les radis puissent effectuer leur photosynthèse dans de bonnes conditions?
N'oubliez pas que la racine grossira en stockant les matières organiques fabriquées dans les feuilles par photosynthèse.
J'espère que toutes ces explications ne sont pas trop confuses et que surtout, elles ne décourageront pas vos excellentes initiatives. Le vivant crée l'inattendu! L'important c'est d'inciter les enfants à poser des questions, ainsi que vous l'avez fait... Bon courage pour la suite.