Ultrastructure des racines de Vetiveria zizanioides (L.) Stapf (Gramineae)

9 Pages·1991·5 MB·

by  J Viano

Bull. Mus. natl. Hist, nat., Paris, 4e ser., 13, 1991,
os
section B, Adansonia, n 1-2 61-69.
:
Ultrastructure des racines de
Vetiveria zizanioides (L.) Stapf (Gramineae)
&
Conan M. Gaydou
Viano, Smadja, Y.
E.
J. J. J.
Resume
L'ultrastructure des cellules des racines de Vetiveria zizanioides cultive dans de
Tile
la
:
Reunion examinee au microscope La
a ete electronique. presence d'huiles essentielles en grande
quantite dans certaines cellules a necessite quelques modifications dans les techniques d'inclusion
necessaires a la realisation de coupes anatomiques ultrafines. Des cristaux d'huiles essentielles ont
ete detectes dans Tecorce interne au sein du parenchyme cortical ou s'observent notamment de
De
remarquables
lacunes lysigenes tout a fait caracteristiques de la racine de Vetiver. plus, de
nombreuses bacteries ont ete identifiees dans ces cellules parenchymateuses. Ces bacteries
meme
paraissent coexister avec les cristaux d'huiles essentielles dans les cellules du parenchyme
jouxtant Fendoderme.
cortical
Summary
The ultrastructure of root from Vetiveria zizanioides, which cultivated on the
is
:
Reunion island, has been examined under electron microscope. The abundant presence of
essential oils in the cells has involved modifications in the inclusion techniques used to obtain
ultrafine sections. Essential oils crystals were detected in the inner bark, within the cortical layer.
In the latter, lysigen lacunae were also observed, which are characteristic of the Vetiver root.
Moreover, numerous bacteria have been identified in these parenchymatous seems that
cells. It
these bacteria coexist with essential oils crystals in the cells of the cortical layer close to the
endodermis.
Viano, Laboratoire de Systematique Ecophytochimie generate, Faculte des Sciences de
/.
,
Saint-Jerome, Avenue Escadrille Normandie Niemen, 13397 Marseille Cedex 13, France.
Smadja Conan, Laboratoire de Chimie Organique, Universite de Reunion, B.P.
J. et J. Y. la 5,
97490
France.
Sainte-Clotilde,
ESCM,
M. Gaydou, Laboratoire de Phytochimie, Faculte des Sciences de Saint-Jerome, Avenue
E.
Cedex
Normandie Niemen. 13397 Marseille France.
Escadrille 13,
du
Les etudes a composition chimique de l'huile essentielle Vetiver Vetiveria
relatives la
(
ou Andropogon muricatus Retz) sont nombreuses montrent que
zizanioides Stapf et cette
complexe. Nous citerons pour memoire mises au point de
essence particulierement les
est
&
Gaydou, Lamaty Conan
Garnero Smadja,
de
recherches plus recentes (1986,
(1971), et les
1988) qui font synthese des connaissances actuelles sur la structure des principaux
la
constituants de cette huile essentielle.
Dans cas du Vetiver, la partie interessante de la plante est constitute par les racines dont
le
permet
Phydrodistillation d'obtenir l'huile essentielle.
&
comme
lavandes lavandins (Perrin
pour certaines plantes a huiles essentielles les et
Si,
Colson, 1986) ou sauge sclaree (Colson et al., 1985), l'appareil producteur d'essence (situe
la
dans aerienne de plante) a pu etre etudie avec des techniques modernes
la partie la
—
—
62
meme En
nous avons
n'en pas de pour racines de Vetiver. effet, releve
d'investigation, est les
il
&
dans un (Kartusch Kartusch, 1978) concernant la localisation des
litterature seul article
la
du provenant du Guatemala.
cellules secretrices des huiles essentielles dans la racine Vetiver
Nous que nous avons
nous proposons dans etude de presenter premiers resultats
cette les
du
obtenus sur structure contenu des cellules secretrices d'essences des racines Vetiver
la et le
bourbon.
Afin de realiser une etude detaillee de la structure anatomique de la racine et plus
un examen
nous avons d'abord, procede a
precisement des secretant essences, tout
cellules les
en microscopie optique. Cette premiere approche a permis de visualiser Fensemble des cellules.
Dans un deuxieme temps, nous avons appel a microscopie electronique pour mettre en
fait la
evidence contenus
cellulaires.
les
METHODES
MATERIEL
ET
Les echantillons de racine de Vetiver proviennent de Tile de la Reunion et ont ete envoyes par avion
par Smadja.
J.
Plusieurs techniques ont ete utilisees pour la realisation de coupes anatomiques fines, semi-fines et
ultrafines necessaires pour des observations en microscopie optique ou electronique.
Techniques de microscopie optique
Divers echantillons de racines de diametre different ont ete prelevees et fixees dans un melange en
A CRAF
B
parties egales des solutions et de pendant au moins 24 h. Des inclusions dans la paraffine ont
ete ensuite realisees a partir de ces racines qui ont subi au prealable une deshydratation dans divers bains
Le soumis
alcooliques. materiel a ete ensuite a plusieurs colorants hematoxyline, safranine, bleu
:
d'aniline.
Techniques de microscopie electronique
%
+ On
La du double
fixation materiel vegetal etait glutaraldehyde paraformaldehyde. a 3
utilise
:
%
=
pH
de glutaraldehyde et 2 de paraformaldehyde ajuste a 7,4 en tampon cacodylate de sodium
C
+
(0,67M) a 4° pendant 3 heures. Apres un lavage, on a realise une post fixation au tetroxyde d'osmium
suivie d'un deuxieme lavage et d'une deshydratation dans une serie de bains d'ethanols. Deux types
d'inclusion ont ete pratiques successivement
—
:
en resine epoxy selon Luft (1961)
—
&
(K4M)
Altman, Schneider Paperm
en lowicryl selon aster
(1984).
En
effet, nous avons rencontre des difficultes lors de la confection des coupes resultant de technique
la
d'inclusion en resine epoxy. Souvent les coupes etaient incompletes du fait de la disparition externe de
Fecorce. Etant donne que ces coupes renferment des quantites importantes
d'huiles essentielles, elles
deviennent fragiles apres des bains successifs prolonges dans des solutions alcooliques.
La
resine en epoxy, qui a merite de bien conserver neanmoins une
le les structures necessite
deshydratation poussee, et de ce fait, abime les proteines et les lipides cellulaires. Ceci nous a amene a
modifier la technique d'inclusion et a choisir une resine hydrosoluble de lowicryl qui beaucoup
altere
moins
proteines
les et les lipides cellulaires.
Lors de Finclusion en resine epoxy la detection des phospholipides a ete realisee a partir de la
&
technique de Bungenberg de Jong Saubert (1936) adaptee par Dermer
(1969).
LKB
La
confection des coupes a necessite Femploi d'un ultramicrotome « » (Ultratome V) avec des
couteaux de verre pour les coupes semi-fines de 0,3 a 0,5 [xm d'epaisseur un couteau de diamant
et
« Diatome » pour les coupes ultrafines de 600 a 1800 nm. Ensuite, ces coupes ont sur des
ete recueillies
63
%
r
.
#
1
y
v
v
'
Fig. 1 1, section transversale d'une racine de Vetiveria zizanioides apres traitement a la paraffine et coloration a
Fhematoxyline, safranine et bleu d'aniline, vue generate de la coupe au microscope optique 2, vue detaillee
;
au microscope optique de la coupe precedente montrant une partie de l'ecorce interne avec des lacunes
lysi-
genes (LL) au sein du parenchyme cortical (PC) et Tendoderme (E) ainsi que le cylindre central avec pericycle
le
(Pe), xyleme (XY) parenchyme medullaire (PM).
le et le
64
en cuivre « mesh 200 » nues pour les observations au microscope electronique a transmission
grilles
Depex
Azur montees au (Gurr) pour
(MET). Les coupes semi-fines ont ete colorees en bleu et
Fobservation au microscope photonique. Les coupes ultra-fines ont ete contrastees par Facetate d'uranyle
Watson pendant 20 minutes, en boite humide a temperature ambiante, puis par le citrate de
selon (1958)
plomb selon Reynolds (1963) pendant 10 minutes, en enceinte seche.
EM
PHILIPS T
L'examen des coupes a ete realise sur un microscope electronique a transmission 400
du Service commun de Microscopie electronique de la Faculte des Sciences et Techniques de Marseille
Saint-Jerome.
RESULTATS
L'examen des microphotographies (Fig. de coupes transversales fines realisees a
2)
1, 1,
partir de techniques a la paraffine nous a permis de visualiser les differents tissus dont voici une
description succincte.
Les cellules du rhizoderme forment des poils discontinus. L'ecorce montre une differen-
ciation en ecorce externe (Ee) et interne (Ei). L'ecorce externe est formee de 4 a 5 couches de
cellules dont la forme et la taille presentent peu de variation. L'ecorce interne est formee de 8
En
a 10 couches de cellules d'aspect tres different. effet, on note la presence de grandes cellules
qui sont probablement en etat de lyse et qui forment par la suite de grandes lacunes lysigenes
(Fig. LL). Ces lacunes sont separees par des de cellules ou par des restes cellulaires
2, 1, 2, files
ecrases. Ces lacunes sont situees uniquement dans parenchyme cortical (PC). La couche la
le
plus interne du parenchyme cortical est Fendoderme (E). est marque par des bandes de
II
En
Gaspary coupe Fendoderme
sur les parois anticlines. transversale, les cellules de sont
sans meat.
jointives
et
Le pericycle (Pe) est fait de cellules pentagonales ou hexagonales avec des parois peu
epaissies. est forme d'une a trois couches de cellules. Les vaisseaux de bois (XY) les plus
II
Au
a reperer sont ceux du metaxyleme. centre de trouve parenchyme
faciles la stele se le
medullaire (PM). est constitue de cellules amyliferes a parois minces.
II
L'examen coupes methode
des semi-fines et ultrafines selon la de fixation et d'inclusion
DERMER
dans l'epon de montre un empilement de cellules en majorite vides. En la
effet,
presque totalite des cellules constituant les differents tissus de l'ecorce ont ete debarrassees de
du
leur contenu cytoplasmique. Par contre, Fobservation de certaines de sclerenchyme
fibres
cylindre central a mis en evidence presence d'organites cytoplasmiques que des
la
tels
mitochondries et Fergastoplasme (Fig. 4).On peut done en deduire que technique de
2, 3, la
dans
fixation et d'inclusion utilisee, peut, certains cas, conserver contenu
le cellulaire.
La
presence de cristaux tres denses aux electrons correspondant aux huiles essentielles
secretees par les racines a ete notee sur de nombreuses coupes. Ces cristaux sont particulie-
rement abondants dans derniere couche de parenchyme de
la cortical situee juste au-dessus
On
Fendoderme
(Fig. retrouve egalement en quantite moindre dans lacunes
3, 2). les les
precedemment dans meats Fendoderme
lysigenes decrites et les situes entre les cellules de et le
parenchyme
cortical (Fig.
2, 2, 5, 6).
De
plus, Fobservation au microscope electronique a transmission nous a permis de
determiner avec precision la presence de bacteries a Finterieur des cellules de derniere assise
la
du parenchyme cortical situee au contact de Fendoderme que dans
ainsi lacunes lysigenes
les
;
65
pm
1Q
l |
%
I
G
L
4
Utg
^
i
T
-
Fig. 2. section transversale semi-fine d'une racine de Vetiveria zizanioides apres inclusion en resine hydroso-
1,
luble de lowicryl coloration au bleu azur, vue detaillee au microscope optique du parenchyme cortical (PC)
et
comme
mettant bien en evidence lacunes lysigenes (LL) section transversale semi-fine traitee coupe
les 2, la
;
precedente vue detaillee au microscope optique de la derniere couche du parenchyme cortical (PC), de
(1), —
Tendoderme (E) du pericycle 3 a sections transversales ultrafines de racines de Vetiveria zizanioides apres
et (P). 6,
inclusion en resine hydrosoluble de lowicryl et contrastees a l'acetate d'uranyl suivies de citrate de plomb, micro-
(M)
photos au M.E.T. de sclerenchyme avec des mitochondries des lamelles ergatoplasmiques
realisees cellule et
3,
;
(LE) de sclerenchyme avec des particules de glycogene en rosette (G) et des globules lipidiques (L)
4, cellule 5,
; ;
cellule de derniere couche du parenchyme cortical au contact de 1'endoderme avec des huiles essentielles (T)
la
Tendoderme
6, meat entre deux cellules de parenchyme cortical situees au contact de rempli d'huiles essen-
tielles.
—
—
66
Dans nombreuses recouvrent
certaines cellules, ces bacteries sont tres et
(Fig. 1-4).
3,
une mitotique
pratiquement toute la surface cellulaire. Ces bacteries manifestent activite
Ce
puisque nous observons des figures de division (Fig. a Finterieur des cellules de Fhote.
3, 7)
En
un Fabsence de toute
qui tenb a prouver qu'elles sont a stade de proliferation intense.
X Y
adopte une forme en ou en pour s'appeler bacteroides.
auraient dilatee
activite elles
membrane
d'une
Les bacteries liberees dans cytoplasme des cellules hotes sont ceintes
le
membrane
communement membrane de clairement
appelee de sequestration. L'origine cette est
explicitee par Truchet en 1973 37-41). Apres hydrolyse de la paroi cellulosique de la cellule
(p.
vegetale, la bacterie entraine dans son deplacement vers le cytoplasme un fragment de
plasmalemme qui par detache referme sur lui-meme en formant une enveloppe
la suite se et se
continue qui isole la bacterie entiere.
De
dans nous avons note presence conjointe des bacteries des
plus, plusieurs cellules la et
Ces observations nous ont amene a nous demander
huiles essentielles cristallisees (Fig. 3, 5, 6).
existe des relations entre ces bacteries et la synthese suivie de la cristallisation de ces huiles
s'il
essentielles.
—
CONCLUSION
DISCUSSION
Si Fon se refere aux travaux anterieurs concernant la structure anatomique de Vetiveria
zizanioides on s'apergoit que dans un premier temps les etudes ont ete faites sur un plan
strictement systematique (Prat, 1937) en vue d'un classement de Fespece dans un deuxieme
et,
temps, sur un plan chimique en vue de localiser les cellules secretant les huiles essentielles
&
(Kartusch Kartusch, 1978). Les recherches de Prat sur Andropogonees d'Afrique,
les
groupe auquel appartient Vetiveria zizanioides, ont permis d'etudier des caracteres
le
&
histologiques anatomiques des limbes Plus recemment, Kartusch Kartusch
et foliaires.
(1978) se sont interesses a la structure anatomique de la racine dans but de localiser les huiles
le
essentielles dans les differentes regions de cet organe. Grace a une technique mise au point par
Berg
(1951) ont traite les coupes anatomiques de Vetiver au benzopyrene, substance qui a
ils
la propriete de rendre fluorescente dans Fultra violet les huiles essentielles. La secretion des
debute au niveau de couche du parenchyme au
huiles essentielles la derniere cortical juste
contact de Fendoderme pour atteindre ensuite la totalite de Fecorce. La consistance de Fhuile
evolue en fonction de Fage de racine pour devenir de plus en plus visqueuse former de
la et
veritables concretions.
M
d'huiles essentielles dans toute Fecorce sous forme de cristaux tres denses aux electrons (Fig. 2,
Des
2, 5, 6 Fig. 3, 2). recherches ulterieures sur des racines d'age different devraient permettre
;
de demontrer la synthese des huiles essentielles dans probable que dans des
les cellules. est
II
contenu
cellules tres jeunes, le cellulaire serait plus facile a observer. D'apres les travaux
anterieurs sur la secretion des particules polyterpeniques entrant dans composition des huiles
la
essentielles, le site de synthese serait dans le hyaloplasme, puis, a un stade plus avance de la
Marty
differenciation, des particules migreraient dans vacuoles. Selon 254)
les (1974, p.
:
« tous les terpenoides paraissent etre synthetises a partir de Fisopentenyl-pyrophosphate (IPP)
qui se revele Funite isoprenique d'interet biologique
».
La
presence de dans
bacteries des cellules produisant des huiles que nous a revele
67
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B
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Mm 6
1
1
8 '
' '
—
Fig. Coupes transversales ultrafines (M.E.T.) de racines de Vetiveria zizanioides apres inclusion en resine hydro-
3.
plomb
soluble de lowicryl et contrastees a Tacetate d'uranyl suivies de citrate de 1, cellule de Tecorce con-
;
meat deux du
tenant des bacteries (B) dont certaines sont en train de se diviser (Bd) 2, entre cellules paren-
;
chromosome
double
chyme cortical contenant des bacteries 3, vue detaillee des bacteries avec le bacterien, la
;
du parenchyme
membrane (Mb) des grains de reserve (G) 4, bacteries dans une cellule cortical 5, cel-
et
; ;
lule du parenchyme cortical contenant cote a cote des bacteries (B) et des huiles essentielles 6, bacterie accolee
;
a des huiles essentielles cristallisees.
68
un nouveau
robservation au microscope electronique a transmission constitue fait particulie-
mentionne de au
rement Les auteurs precedents n'avaient pas Pexistence bacteries
interessant.
Shanmuganathan
niveau des racines. Par contre, au niveau des feuilles, en 1974 a signale que
des bacteries pathogenes appartenant a Fespece Xanthomonas provoquaient des necroses mais
dans cet article ne figurait aucune microphotographie au niveau cellulaire. II ne s'agissait que
examen evidemment
d'observations apres de plantes necrosees de Vetiver. faudrait verifier
II si
la presence de ces bacteries dans les racines est fortuite ou constante en examinant un plus
meme
grand nombre d'echantillons soit de la localite soit d'origine geographique differente.
Ces experiences sont a Fheure actuelle en cours de realisation. Si la presence de ces bacteries
nombre
confirmee sur un plus grand d'echantillons provenant de diverses populations,
etait
il
pour
faudrait ensuite faire appel a la microbiologic extraire ces bacteries des racines, les
determiner et essayer d'elucider leur role eventuel dans metabolisme des huiles essentielles.
le
Le programme
de ces futures recherches microbiologiques est a Fetude et constituera
eventuellement logique de
la suite cet article.
M
me
Remerciements Nous adressons nos remerciements Monique Henry, Maitre de
plus a
vifs
:
commun
Conferences qui dirige Service de Microscopie electronique de Faculte des Sciences de St
le la
Jerome pour son aide efficace et sa competence dans la realisation et Interpretation des coupes ultrafines.
M
Nos
remerciements vont egalement a r Alain Geslot, Maitre de Conferences qui nous a guide pour la
confection des coupes a la paraffine effectuees au laboratoire de Morphogenese vegetale.
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