MICROANALYSE X DES ÉLÉMENTS DIFFUSIBLES EN BIOLOGIE
VÉGÉTALESubmitted on 1 Jan 1984
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MICROANALYSE X DES ÉLÉMENTS DIFFUSIBLES EN BIOLOGIE VÉGÉTALE
J.-P. Garrec
To cite this version: J.-P. Garrec. MICROANALYSE X DES ÉLÉMENTS
DIFFUSIBLES EN BIOLOGIE VÉGÉTALE. Journal de Physique Colloques,
1984, 45 (C2), pp.C2-491-C2-494. 10.1051/jphyscol:19842111. jpa-
00223779
Colloque C2, supplément au n02, Tome 45, février 1984 page
C2-491
MICROANALYSE X DES ÉLÉMENTS D I F F U S I B L E S EN B I O L O G I
E VÉGÉTALE
J.-P. Garrec
DRF/Laboratoire de Biologie VEgétaLe, Centre drEtudes Nucléaires de
Grenoble, 85 X , 38041 Grenoble Cedex, France
Résumé - Nous décrivons l e s pr incipales méthodes permettant l a
microanalyse X des éléments d i f f u s i b l e s dans l e s
végétaux, aussi bien au niveau his tologique que cytologique.
Les appl icat ions l e s plus in té ressan tes son t s igna lées ,
à savoir d'une par t l ' é t u d e de l a r é p a r t i t i o n des
éléments d i f f u s i b l e s dans l e s orga- nismes
symbiotiques, e t d ' a u t r e p a r t l ' é t u d e des var ia t
ions de ces éléments dans l e s organes végétaux mobiles.
Abstract d i f f u s i b l
- We describe the main methods permitting the X ray microanalysis
of e elements i n p lan ts , a t the h i s to log ica l and
cytological leve? . The more i n t e r e s t i n g appl icat ions i
n plant biology a r e t o be found
in the study of the loca l iza t ion of the d i f f u s i b l e
elements i n symbiotic or- ganisms and espec ia l ly noting changes
i n these elemnnts occuring when t h e organs move.
En biologie , l a connaissance de l a r é p a r t i t i o n des
éléments minéraux à l ' é c h e l l e des organes, des t i s s u s
e t des c e l l u l e s e s t de plus en plus nécessaire . Or, de
nouvelles p o s s i b i l i t é s d ' inves t iga t ion e x i s t e
n t maintenant grâce aux micro- sondes électroniques.
Lors de l ' u t i l i s a t i o n de l a microanalyse X en biologie
, l e problème essen- t i e l e s t celui de l a préparation des
échant i l lons . En e f f e t , l e s échant i l lons biolo-
giques doivent r é s i s t e r dans l ' a p p a r e i l à un vide
poussé e t à un bombarbement d ' é lec t rons . De même, pour
qu'une analyse a i t une s i g n i f i c a t i o n , i l f a u t
que l a d i s - t r ibu t ion des éléments présents dans l ' é c h
a n t i l l o n observé s o i t l a même que c e l l e e x i s t a
n t i n vivo. En p a r t i c u l i e r , l ' é t u d e des éléments
d i f f u s i b l e s ou peu f ixés t e l s que Na, K , Cl, P e t S
principalement, pose de gros problèmes. L'analyse de ces é lé -
ments nécessi te l ' u t i l i s a t i o n de techniques de
préparation des échant i l lons biolo- giques totalement d i f f é
r e n t e s de c e l l e s u t i l i s é e s classiquement en
microscopie électronique (1) .
Ces techniques de préparation des échant i l lons permettant de g a
r a n t i r l e maintien en place des éléments d i f f u s i b l e
s doivent également permettre de l e s mesu- r e r
quantitativement. En e f f e t , pour l e s éléments d i f f u s i
b l e s , l a quant i f i ca t ion e s t souvent aussi importante
que l a l o c a l i s a t i o n .
I l e s t posSible de c l a s s e r ces techniques de préparation
en deux catégo- r i e s : s o i t pour des études au niveau his
tologique (études concernant l a r é p a r t i t i o n des éléments
dans ,les d i f fé ren tes p a r t i e s d'un t i s s u biologique
où l a plus p e t i t e zone analysable e s t une c e l l u l e e n
t i è r e ) , s o i t pour des études au niveau cytologique (études
concernant l a r é p a r t i t i o n des éléments dans l e s d i f
f é r e n t s compartiments e t organi tes des ce1 l u l e s )
.
Pour l ' é t u d e des ions d i f f u s i b l e s , i l e s t
impératif d ' u t i l i s e r des métho- des de f ixa t ion des t i
s s u s par congélation qui so ien t l e s plus rapides possibles .
Sur l e tableau I , nous avons ra pelé l e s ca rac té r i s t
iques des.deux principaux gaz 1 iquides u t i l , ses pour l a
congéTation des échant i l lons biologiques.
Article published online by EDP Sciences and available at
http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19842111
Azote Gaz. l
f@ z x - - ca lé fac t ion
Remarques : Le propane l iqu ide malgré une température de
congélation p lus f a i - b l e (-188'~) possède une v i t e s s e
de congélation plus grande que c e l l e de l ' azo te fondant
(-210'~) grâce à s a meil leure conductibi- l i t é
thermique.
De plus il r e s t e l iqu ide s u r une plus grande plage de
température avant que l e phénomène de ca lé fac t ion ne s e
produise (couche i s o l a n t e de gaz).
Les principales techniques de préparation des échantillons végétaux
sont schématisées dans les tableaux I I e t IIIselon l ' échel le à
laquelle i l e s t envisagé de f a i r e l 'étude : tableau I I
pour des études au niveau histologique, e t tableau I I I pour des
études au niveau cytologique.
En b i o l o g i e végétale, deux sor tes d'études où l e r ô l e e
t l ' impor tance des éléments d i f f u s i b l e s sont essen t
ie l s ne peuvent pratiquement ê t r e abordées que grâce à l a
microanalyse X. Ce sont respectivement l e s études sur l e s r é p
a r t i t i o n s des éléments dans l e s organismes "symbiotiques"
(mycorhizes, l ichens, p lantes para- s i t e s ) e t l e s études
sur l e s va r ia t ions des éléments d i f f u s i b l e s dans l
e s organes végétaux mobiles (pu lv inus, stomates, t i g e s vo
lub i les ) .
Dans l e s f i gu res cidessous, nous donnons respectivement l a r
é p a r t i t i o n de K, mais aussi de Ca e t Mg dans les d i f f
é r e n t e s couches anatomiques du l i c h e n CZado- nia
eZongata (2 ) , a i n s i que l e s va r ia t ions de K e t C l l e
long d'une traversée en t re des stomates ouverts e t des stomates
fermés de Vicia faba (3).
Cladonia elongata :coupe transversale de podétion. Fig. 9. -Schéma;
c : cortex; cg : couche gonidiale; m : méduUe; st : stéréome; cc :
cavité centrale. Fig. 10. -Image X de la localisation du
calcium.
Cladonio elongata :coupe transversale de podétion. Fi. 11. - Image
X de la localisation du potassium. Fig. 12. - Image X de la
localisation du magnésium.
C2-494 JOURNAL DE PHYSIQUE
Stomates de Vicia Saba
(Observation e t analyses à basse température sur por to i r f r o
i d -120°C)
Variation du potassium e t du chlore l e long d'une t raversée
matér ial isée par l a l igne horizontale :
Stomate fermé Stomate ouvert
Conclusion :
Dans l e cas des éléments d i f f u s i b l e s , l a microanalyse
X e s t souvent l a seule méthode actuellement disponible pour
déterminer des concentrations dans e t e n t r e des t i s s u s ,
des ce1 1 ul es ou des organi tes ce1 1 ul a i res .
Grâce aux progrès récents des méthodes de préparation des échant i
l lons biolo- giques e t en p a r t i c u l i e r grâce aux
congélations rapides, i l e s t maintenant possible de l o c a l i
s e r mais aussi de q u a n t i f i e r avec un minimum d ' e r r e
u r l e s éléments d i f fu - s i b l e s dans l e s t i s s u s
biologiques.
En physiologie végétale, c e t t e technique a é t é part icul
ièrement développée e t a donné de nombreux r é s u l t a t s
nouveaux dans l e cadre des études s u r l e s organes vé- gétaux
mobiles où l ' o n v o i t q u ' i l e x i s t e de f o r t e s var
ia t ions d'éléments d i f f u s i b l e s au cours des
mouvements.
Références :
(1) GARREC J . -P. , Microanalyse X des éléments d i f f u s i b l
e s en biologie "Microanalyse en Biologie" é d i t é par QUINTANA C
. e t HALPERN S . , Soc. Fr. de Microsc. Electron. Paris (1983)
141-150.
( 2 ) ASTA J . e t GARREC J . -P. , Etude de l a r é p a r t i t i
o n du calcium, potassium, magné- sium e t phosphore dans l e s d i
f f é r e n t e s couches anatomiques de dix l i chens , par
analyse d i r e c t e à l a microsonde électronique. Crytog.,
Bryol. Lichénol., L(1980) 3-20.