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Dissection et mesures d'un Ficus retusa

Porteur du projet : Robin PIGUET-RUINET (contact : robin.piguet-ruinet.1@etu.sorbonne-universite.fr)

Introduction

Ceci est la présentation d'un projet de biologie végétale mené au GreenLab les 12 et 13 avril 2021 pour l'UE de L2 de mineure géosciences LU2ST043 “Exploration naturaliste”. L'objectif a été de collecter suffisamment de contenu physiologique et anatomique pour l'élaboration d'une fiche pluridisciplinaire notée. Pour ce faire, des mesures physiologiques ont été faites le 12 avril au local du GreenLab (Atrium 227) et des coupes anatomiques le 13 avril (54-53 2ème). Le matériel végétal, un Ficus retusa, a été acheté par le porteur (~ 15 €, Jardinerie Truffaut 85 Quai de la Gare 75013 Paris) et le reste du matériel a été fourni par le GreenLab (balance de précision, Turax, acétone 92% et 80%, centrifugeuse, sonde à CO2, lames de rasoir, carmin vert d'iode, eau de javel 50%, acide acétique 50%, pinces)

Construction

• Le 12 avril, trois paramètres physiologiques ont été mesurés : la transpiration, le taux de chlorophylle des feuilles et la photosynthèse.

Pour mesurer la transpiration au niveau des feuilles, le Ficus a été abondamment arrosé et son pot emballé dans du papier aluminium pour éviter l'évaporation à travers le substrat. Ensuite le tout a été posé sur une balance de précision (100 µg) 10 minutes à la lumière et 10 minutes à l'obscurité. Aucun résultat n'a pu être obtenu car la balance de précision ne supporte que 220 g alors que le ficus arrosé et son pot pesaient 500 g. Une balance moins précise (10 mg) a donc été utilisée et une baisse de la masse de l'ensemble a pu être mesurée à la lumière toutes les minutes = 2.1 g*h^-1 d'eau perdu. Pas de résultats concluants n'ont pu être obtenus à l'obscurité car la mise en place d'un voile noir sur le dispositif faussait la mesure.

Pour mesurer le taux de chlorophylle, des feuilles ont été pesées puis broyées avec un Turax dans 10 mL d’acétone 92 % avec du carbonate de magnésium, puis centrifugées à 7000 rpm. 2 mL de surnageant a été prélevé dans un récipient de 10 mL complété par de l'acétone 80 %. L’absorbance de la solution diluée 5X a été mesurée à 645 nm puis à 663 nm après avoir fait le blanc avec de l’acétone 80 %. On peut en déduire le taux de chlorophylle : 0,31 g de feuille prélevé et 9,9 mL de surnageant obtenu après centrifugation avec A645=0,227 et A663=0,525 soit Chla=12,7*0,525-2,63*0,227=6,07 mg*L^-1 et Chlb=22,9*0,227-4,68*0,525=2,74 mg*L^-1 d'où Chla+Chlb=8,81 mg*L^-1 Maintenant il faut multiplier par 5 pour revenir au surnageant non dilué : (Chla+Chlb)*5=44,05 mg*L-1 et multiplier par le volume de surnageant et diviser par la masse de feuille prélevée pour obtenir un résultat en mg de chlorophylle par g de feuille. (44,05*9,9*10^-3)/0,31=1,41 mg de chlorophylle*g de feuille^-1.

Enfin pour la mesure de la photosynthèse, une sonde à CO2 a été utilisée, sans succès. L’expérience consistait à introduire dans une bouteille hermétique une surface donnée de feuille et de mesurer les variations de CO2 à l’obscurité puis à différentes luminosités pour en déduire la respiration et la photosynthèse nette ainsi que la luminosité à laquelle la lumière n’est plus le facteur limitant.

• Le 13 avril, des coupes histologiques ont été réalisées sur des coupes transversales de branches, de tronc, de racines et de feuilles. En détail : Chaque partie est coupée transversalement avec une lame de rasoir en tranches très fines ne contenant que quelques couches de cellules de largeur. Les échantillons sont ensuite incubés avec du carmin vert d’iode colorant la cellulose en rose et la lignine en vert.

Prélèvement des parties d’intérêt → Faire des coupes transversales les plus fines possibles → Trier les échantillons au microscope (bien les garder hydratés) → Incuber dans de l’eau de javel 50 % pendant 20 min pour vider les contenus cellulaires (sans quoi rien ne serait visible après coloration) → Incuber pendant 20 min dans de l’acide acétique 50 % pour enlever le reste d’eau de javel et perméabiliser les cellules pour le colorant → Incuber 20 min dans le carmin vert d’iode (soit deux colorants) → Incuber dans de l’eau DISTILLÉE (sinon le chlore de l’eau courante risque de blanchir les échantillons) pour enlever le surplus de colorant → observer au microscope optique.

Voici quelques clichés obtenus sur smartphone :

Remarques

L'un des principaux facteurs ayant limité la portée de ces manipulations a été l'enchaînement des expériences : les mesures physiologiques la veille de la dissection. Cela peut sembler logique mais limite quelque peu le panel de mesures qu'on aimerait faire. Par exemple il aurait pu être pertinent de mesurer le poids de la partie aérienne du Ficus pour normaliser la transpiration mais cela aurait supposer de couper la plante à la base. La dissection du lendemain allait également voir la destruction du Ficus, plus donc de mesures possibles dessus. Un autre facteur a été le temps imparti pour les mesures physiologiques avec un matériel manipulé pour la première fois ce qui a causé des échecs. L'exemple de la sonde à CO2 est criant, une sonde à O2 aurait peut-être été plus efficace ou une plus grande surface de feuille aurait dû être utilisée. Certaines expériences n'ont pas pu être faites à cause du manque de matériel adéquat comme la mesure du potentiel hydrique.

Ces travaux ont néanmoins portés leurs fruits et une fiche très dense a pu être produite, qui a valu au porteur la meilleure note de la promotion de la LU2ST043 2020-2021 en mineure Géosciences.