This article was downloaded by: [Central Michigan University]On: 26 November 2014, At: 08:19Publisher: Taylor & FrancisInforma Ltd Registered in England and Wales Registered Number: 1072954Registered office: Mortimer House, 37-41 Mortimer Street, London W1T 3JH,UK

Acta Botanica Gallica: BotanyLettersPublication details, including instructions forauthors and subscription information:http://www.tandfonline.com/loi/tabg20

Glandes digestives del'Utriculaire: ultrastructures etfonctionsColette Vintéjoux a & Almas Shoar-Ghafari ba 41 avenue des Bosquets, F-85100 , Les Sablesd'Olonneb 52 rue Anatole France, F-94800 , VillejuifPublished online: 27 Apr 2013.

To cite this article: Colette Vintéjoux & Almas Shoar-Ghafari (2005) Glandesdigestives de l'Utriculaire: ultrastructures et fonctions, Acta Botanica Gallica: BotanyLetters, 152:2, 131-145, DOI: 10.1080/12538078.2005.10515464

To link to this article: http://dx.doi.org/10.1080/12538078.2005.10515464

PLEASE SCROLL DOWN FOR ARTICLE

Taylor & Francis makes every effort to ensure the accuracy of all theinformation (the “Content”) contained in the publications on our platform.However, Taylor & Francis, our agents, and our licensors make norepresentations or warranties whatsoever as to the accuracy, completeness,or suitability for any purpose of the Content. Any opinions and viewsexpressed in this publication are the opinions and views of the authors, andare not the views of or endorsed by Taylor & Francis. The accuracy of theContent should not be relied upon and should be independently verified withprimary sources of information. Taylor and Francis shall not be liable for anylosses, actions, claims, proceedings, demands, costs, expenses, damages,and other liabilities whatsoever or howsoever caused arising directly orindirectly in connection with, in relation to or arising out of the use of theContent.

This article may be used for research, teaching, and private study purposes.Any substantial or systematic reproduction, redistribution, reselling, loan,sub-licensing, systematic supply, or distribution in any form to anyone is

expressly forbidden. Terms & Conditions of access and use can be found athttp://www.tandfonline.com/page/terms-and-conditions

Dow

nloa

ded

by [

Cen

tral

Mic

higa

n U

nive

rsity

] at

08:

19 2

6 N

ovem

ber

2014

Acta Bot. Gallica, 2005, 152 (2), 131-145.

Glandes digestives de l'Utriculaire : ultrastructures et fonctions

par Colette Vintejoux( 1) et Almas Shoar-Ghafarie)

(I) 41 avenue des Bosquets, F-85100 Les Sables d'Olonne

(2) 52 rue Anatole France, F-94800 Villejuif

Resume.- Les caracteres structuraux des deux types cellulaires des glandes digestives de I'Utriculaire (cellule basale et processus quadrifides) sont precises. lis different salon le slade de developpement des utricules et des conditions de milieux dans lesquels vivant les plantas. D'apres les resultats des methodes cytoenzymologiques et cytochimiques, deux activites enzymatiques jouent un rOle important, l'une provenant de phosphatases acides, l'autre de proteases doni le mode d'action peut eire compare a celui de Ia pepsine. Les inclusions de secretion, en particulier celles de stockage, ont une structure complexe ; les techniques d'extractions enzymatiques effectuees sur coupes (associees aux autres observations en MET) ont pennis d'interpreter certains aspects de leur Mterogeneite et de leur utilisation. Les diverses inclusions comportent des sucres reactifs avec Ia methode PATAg et paraissent jouer un rOle important au cours des differentes stapes des transferts intracellulaires, aboutissant a Ia for· mation definitive des enzymes hydrolytiques ou aussi a leur stockage provisoi· re.

Mots cles : glandes digestives - Utricu/aria- ultrastructures - cytochimie.

Abstract.- This work presents the structural aspects of Utricularia neglects digestive glands (basal cell and quadrifid hairs). The characters differ according to the utricles development and also to the middle conditions in which the plants live. Results of cytoenzymological and cytochemical methods show two enzymes activities, from acid phosphatases and from proteases; the effect of these proteases can be compared with pepsin. The secretion inclusions (parti­cularly stockage grains) show a complex structure; the extraction enzymatic techniques (on ultrathin sections, associated with other MET observations) allow to interpretation some aspects of heterogeneity and also of their utilization. The different inclusions contain sugars who present reactivity with PATAg reaction; these compounds play an important part in the stades of intracellular transfer! in order to the fonnation of definitive fonnation of hydrolytic enzymes or to their temporary stockage.

Key words : digestive glands - Utricularia - ultrastructures - cytochemical stu­dies.

Dow

nloa

ded

by [

Cen

tral

Mic

higa

n U

nive

rsity

] at

08:

19 2

6 N

ovem

ber

2014

132

I. INTRODUCTION

L'Utriculaire, plante aquatique carnivore, assure en partie sa nutrition grace a la capture et la degradation de proies dans des organes specialises: les utricules, situes au niveau de cer­taines ramifications des feuilles. Les glandes digestives d'organisation complexe secn!tent des enzymes (hydrolases), en particulier des phosphatases acides (Vintejoux, 1974, 1976) et des proteines susceptibles de degrader la gelatine de films photographiques (Vintejoux, 1974, 1976). Ces proteines agissent lorsque les pieces sont incubees en presence d'une solution tampon acide (pH 4 a 5) ; leur mode d'action est comparable a celui d'enzymes proteolytiques, comme la pepsine. D'apres les resultats obtenus par cytochimie, nous avons montre que ces proteases proviennent de differents types cellulaires inseres au niveau de la paroi interne des umes (ou utricules). Ce sont la cellule basale et les proces­sus bifides (ou quadrifides). L'intensite de la secretion depend du milieu dans lequel vivent les plantes, celles-ci pouvant etre prelevees en conditions naturelles (mares de la region parisienne) ou experimentales, au laboratoire (Vintejoux, 1979, 1993).

Des etudes recentes biochimiques qualitatives et quantitatives ont ete effectuees par Sirova eta/. (2003) sur quatre especes d' Utricularia (U. aurea, U foliosa, U australis, U vulgaris) afin de preciser les proprietes des activites enzymatiques (hydrolases}, d'une part, a l'interieur des umes et, d'autre part, dans le milieu de culture ambiant, a leur voisi­nage. Ces auteurs ont montre la presence d'activites aminopeptidases, B-hexosaminidases et phosphatasiques ; leur evolution a ete suivie, en fonction de differents facteurs, dans le « fluide » des umes ainsi que dans le milieu de culture environnant. Les resultats different sensiblement selon les especes etudiees, en particulier dans le cas d' Utricularia vulgaris (espece proche de celle etudiee dans cet article, U. neglecta). Nous avons precedemment suivi, dans les sections ultra-fines observees en MET, !'excretion de proteines analogues a des proteases (Vintejoux, 1993) ; differents stades evolutifs ont ainsi ete decrits. Des obser­vations complementaires sont effectuees dans cet article concernant les inclusions de secretion en tenant compte d'une part des conditions de prelevement des umes (de leur cul­ture dans telle ou telle condition) et de leur stade de developpement ; de plus, d'autres aspects ultrastructuraux ont ete connus apres !'utilisation de diverses techniques cytochi­miques complementaires ; leur interpretation est rendue plus aisee grace a de nouveaux apports biochimiques (connaissances de la structure moleculaire et du mode d'action de certaines hydrolases ... ).

II. MATERIEL ET METHODES

A. Pre1evements et preparation Des plants d'Utricu/aria neg/ectaL. ont ete preleves en periode de vie active (fin mai

oujuin). A cette epoque, les utricules situes ala base sont frequemment brunatres et ils reD­ferment de nombreuses proies ; ces organes sont fixes, ainsi que d'autres situes dans la region basale ( ou moyenne) des plants et qui presentent un aspect verdatre, ainsi que ceux proches du bourgeon terminal ; ces deux derniers types d'outres sont moins pourvus en proies. Certaines plantes, prelevees a cette epoque, ont ete cultivees dans de l'eau distillee regulierement renouvelee ; au bout d'une dizaine de jours, de nouveaux utricules se sont formes, etant depourvus de proies. D'autres experiences ont concerne les plants provenant du developpement d'hibernacles (ou bourgeons d'hiver). Apres la levee de dormance, ala fin de 1 'hiver, les plants se developpent facilement en culture au laboratoire (20°C, eau dis-

Dow

nloa

ded

by [

Cen

tral

Mic

higa

n U

nive

rsity

] at

08:

19 2

6 N

ovem

ber

2014

133

tilh~e ). Les utricules preleves sur ces « germinations artificielles » sont alors fixes. Dans ces differents series d'experiences, les echantillons ont subi la double fixation glutaralde­hyde-tetroxyde d'osmium. Les pieces sont ensuite deshydratees, les inclusions etant effec­tuees dans l'araldite ou le melange epon-araldite. Les sections ultrafines sont contrastees par }'acetate d'uranyle et le citrate de plomb.

B. Extractions enzymatiques, cytochimie, cytoenzymologie Traitement par une solution de pepsine

Celui-ci a ete effectue, selon les cas, soit sur les pieces (dans ce cas, !'incubation est effectuee entre la fixation aldehydique et la fixation osmique, en milieu chlorhydrique, 5% de pepsine dans une solution 0,02M, 24 h., 40°C), soit sur les sections ultrafines ayant subi la double fixation (technique de Monneron & Bernhard, 1966). Les coupes subissent les bains suivants : acide periodique (10%), lavages et incubation dans une solution de pepsi­ne a 0,5% (dans HCI, O,lM, 24 h., a 40°C) ; apres lavage, les coupes sont contrastees a l'uranyle-plomb. Le tetroxyde d'osmium se fixe au niveau de certaines structures (a doubles liaisons) en creant un processus de dihydroxylation (Dupuis & Berland, 2004) ; l'acide periodique permet la coupure de cycles et la creation de liaisons aldehydiques.

Activite phosphatasique acide La detection a ete effectuee en MET selon la methode de Gomori (1952), appliquee par

Poux (1963, 1965) aux cellules vegetales; la concentration du tampon citrate a parfois ete accrue, }'elimination des phosphates insolubles etant difficile a effectuer.

Detection des glucides Les sucres a longues chaines ont ete mis en evidence par la technique de Thiery (1967)

basee sur la reduction des sels d'argent.

III. RESULTATS

A. Rappel : organisation des glandes digestives dans les utricules Les differentes structures des pieges du geme Utricularia ont ete recemment presentees

par Le Strat-Broussaud (2000) qui a effectue une synthese a partir de travaux relatifs a plu­sieurs especes (U. gibba, U minor, U. vulgaris). Pour la plupart des especes d' Utricu/aria, les urnes (le plus souvent de petite taille : 1 a 3 mm) sont construites a partir d'un meme plan d'organisation: organes de forme ovoide dont la paroi comporte un petit nombre d'as­sises cellulaires et disposant d'une ouverture limitee par le col et un clapet : la valve ; de nombreuses structures annexes (antennes, glandes mucigenes, etc.) aident ala penetration (attraction, aspiration ... ) des proies a l'interieur du piege. Les glandes digestives (compa­rables dans le cas d' U vulgaris et d' U neg/ecta) comprennent une cellule basale (inseree au niveau de l'assise interne) et surmontee par quatre cellules longues et etroites: les pro­cessus quadrifides; dans la region de l'entree (region interne du col), existe un autre type cellulaire : les processus bifides, ne comportant que deux cellules. Les glandes digestives sont tres nombreuses, comme on peut }'observer sur des preparations vitales montrant la surface interne des urnes (sections transversales des organes paralleles a leur grand axe, le montage etant effectue «a plat», cote interne vers l'objectit). Les etudes morphologiques relatives aux glandes digestives (structures, localisations etc.) des cellules glandulaires sont tres importantes a connaitre d'un point de vue taxonomique. La diversite anatomique

Dow

nloa

ded

by [

Cen

tral

Mic

higa

n U

nive

rsity

] at

08:

19 2

6 N

ovem

ber

2014

134

des cellules glandulaires existe aussi dans la plupart des genres de plantes carnivores (Shoar-Ghafari & Vintejoux, 2000).

B. Aspects ultrastructuraux et cytochimiques

Dans Ia cellule basale Dans la plupart des cas, la cellule basale est caracterisee par la presence d'un grand

nombre de vesicules, limitees par une membrane, de structure tripartite ; elles sont en rela­tion avec le plasmalemme de la region cellulaire sus-jacente ; leur contenu est d'aspect variable, dependant du stade de developpement des urnes ou des proprietes du milieu dans lequel vi vent les plantes. Le plus souvent, elles renferment de fms depots denses aux elec­trons, constitues par un assemblage de granules et fibrilles ou bien par des travees grisiitres (Fig. 1). Entre les vesicules, on peut observer des globules opaques relativement volumi­neux (0,5 a 1 Jlm de diametre) ; leur nombre est variable, en general peu eleve. Dans les utricules d'aspect verdiitre, la cellule basale ne comporte qu'un nombre reduit de vesicules, en relation avec le plasmalemme ou localisees a son voisinage (Fig. 2) ; leur contenu est tres contraste, dans ce cas. Les cellules basales peuvent etre depourvues de vesicules, le cytoplasme renfermant, par ailleurs, de nombreuses mitochondries (Fig. 16). Dans les utri­cules soumis a un etat de jeune, le diametre de ces canalicules est plus large et il devient difficile de discerner les travees de cytoplasme les separant.

Les inclusions opaques et celles granulo-fibrillaires sont sensibles a l'action de solu­tions de pepsine (reactions effectuees sur coupes ultrafines ; Fig. 10). Elles renferment done des proteines. Les fibrilles internes semblent subsister apres effet d'une solution d'acide periodique, (Fig. 11), leur contraste est faible, apres action de Ia solution d'acide chlorhydrique (O,lM; Fig. 12).

Le contenu des vesicules reagit apres emploi de la technique de Thiery (Fig. 14). La par­tie centrale retient, en general, plus fortement les sels d'argent que celles externes. La methode de Gomori ( 1952) donne egalement des reactions positives (Fig. 17), les precipi­tes de phosphates de plomb pouvant etre deceles dans les vesicules, le plasmalemme et la paroi ; leur localisation et leur intensite paraissent, toutefois, variables selon les expe­riences.

Dans /es processus quadrifides Aspect dans les cellules temoins (utricules renfermant des proies)

Apres la double fixation (glutaraldehyde-tetroxyde d'osmium), on observe un nombre plus ou moins eleve d'inclusions (de formes spheriques, 1 a 2 Jlm de diametre), relative­ment denses aux electrons ; elles sont ou moins plus abondantes ( comparer Fig. 6 et 7). Chacune de ces inclusions presente, en fait, une structure heterogene : des bandes sombres (sortes de replis, plus ou moins sinueux), alternant avec des regions claires aux electrons. Leur pourtour est plus contraste ; parfois, celui-ci presente des fibrilles en relation etroite avec le hyaloplasme. Ces inclusions sont entourees par de nombreuses sections de reticu­lum endoplasmique (le plus souvent depourvues de ribosomes). Des petites vesicules denses (0,05 a O,lJl de diametre) peuvent etre situees a proximite (Fig. 6, fleche); d'autres (Fig. 8, ve) egalement localisees a leur voisinage sont claires aux electrons.

Une autre population de globules plus ou moins denses est localisee au voisinage de la paroi ou bien dans l'intervalle plasmalemme-paroi (Fig. 9). Tousles intermediaires exis­tent entre ces petites inclusions et les fibrilles (j) externes par rapport a Ia paroi (Fig. 9). De tels aspects evoquent des figures d' exocytose, les fibrilles externes representant les

Dow

nloa

ded

by [

Cen

tral

Mic

higa

n U

nive

rsity

] at

08:

19 2

6 N

ovem

ber

2014

135

produits ultimes de secretion (formes actives de proteases ou de phosphatases).

Aspect apres traitement des coupes par l' acide periodique Apres incubation des coupes dans cette solution, les inclusions ont un contenu clair. Des

enclaves noiratres de faible epaisseur limitent leur pourtour, certaines d'entre elles pene­trant dans Ia region interne. Elles sont assez souvent regulierement disposees, formant des sortes de chapelets (Fig. 3). Elles sont lirnitees, en peripberie, par une bordure sombre. Les fibrilles externes par rapport a Ia paroi demeurent contrastees.

Apres traitement par une solution de pepsine, l'aspect est comparable au cas precedent, avec une disposition moins reguliere (Fig. 4). Elles forment des groupements dans certains secteurs. De plus, il est frequent d'observer des sortes d'invaginations du hyaloplasme vers Ia region interne (claire). De fins granules et fibrilles peuvent etre disperses dans les espaces clairs.

Que ce soit apres effet de l'acide periodique ou de l'acide periodique suivi de celui de Ia pepsine, on observe de nombreux saccules de reticulum (courts) ; les ribosomes fixes, tres distincts dans le premier cas, sont moins apparents en presence de pepsine.

La technique PATAg montre les territoires renfermant des sucres a chaines relativement tongues (Fig. 13, 15 et 16) grace a leur reactivite avec les sels d'argent. On peut observer l'epaisse paroi ou s'inserent les processus quadrifides (Fig. 13) ainsi que des inclusions reactives dans l'intervalle plasmalemme-paroi (Fig. 15 et 16); de fins granules ayant rete­nu les sels d' argent ont pu etre localises dans des petites vesicules golgiennes, proches de Ia paroi (fleche simple, Fig. 15). Les dictyosomes sont assez frequents le long de Ia paroi de ces cellules secretrices.

Des depots argentophiles existent egalement dans des vesicules avec figures myeli­niques (Fig. 16) ou bien encore dans de larges vesicules d'autophagie (Fig. 13). Nous avons montre precedemment que de tels secteurs (parties intermediaires entre les deux types de cellules secretrices) sont producteurs d'enzymes hydrolytiques (Vintejoux, 1993).

Les processus quadrifides peuvent montrer une importante activite phosphatasique acide (Fig. 17 a 20). Les precipites de phosphates de plomb sont localises dans de nom­breux territoires cellulaires et notamment contre le plasmalemme ou Ia paroi, ou dans l'in­tervalle plasmalemme paroi. On en observe egalement dans de petites vesicules (au contenu clair ou grisatre), au voisinage du plasmalemme. Neanmoins, nous avons remar­que une certaine variabilite dans l'intensite de Ia reaction (ainsi que dans sa repartition).

L'ensemble des resultats obtenus apres ces diverses reactions (a propos des inclusions de secretion) evoque les figures que nous avions obtenues dans les vacuoles de cellules en vie ralentie (hibernacles : cellules foliaires) ; celles-ci sont entourees par de courts sac­cutes de reticulum ( difficiles a deceler avec les techniques classiques) ; les masses osmio­philes des vacuoles ont un aspect et une reactivite comparables a celles decrites ci-dessus (Fig. 15).

IV. DISCUSSION ET CONCLUSIONS

A. Heterogenite des inclusions de secretion et exocytose D'apres l'ensemble de nos observations, on voit done qu'il existe une grande heteroge­

neite structurale des inclusions qui renferment des proteines, notamment dans les proces­sus quadrifides. Elles different entre elles par leurs formes, leurs dimensions, leur contenu. Une diversite apparait egalement, apres les reactions cytochimiques, quel que soit le trai-

Dow

nloa

ded

by [

Cen

tral

Mic

higa

n U

nive

rsity

] at

08:

19 2

6 N

ovem

ber

2014

136

tement effectue. II se peut que ces differences soient dues a des stades evolutifs differents dans Ia fonction de secretion. La variabilite est aussi probablement en relation avec Ia pre­sence de molecules diversifiees, comme cela existe, par exemple, dans les cellules stoma­cates qui secretent Ia pepsine, protease en realite constituee de plusieurs polypeptides unis a des sucres. Ainsi, les globules volumineux des processus quadrifides ( eloignes de Ia paroi) renfermeraient des formes enzymatiques inactivees et I 'heterogeneite de chacun d'entre eux correspondrait a Ia presence de plusieurs composes ou de composes a des stades divers de leurs transformations, aboutissant a des formes actives. II est probable qu'ils soient a l'origine des substances rejetees par exocytose, phenomene que l'on obser­ve de fa~on typique au niveau de Ia paroi. Toutefois, les grains de secretion en relation avec Ia paroi ont des dimensions nettement plus reduites. II ne nous a pas ete possible d'etablir des rapports de continuite entre ces deux series de populations, separees par du cytoplas­me largement pourvu en reticulum. Simplement, des sortes de petits bourgeons, de meme diametre que les globules parietaux, rattaches aux globules volumineux, ont ete assez sou­vent deceles; ces structures peuvent etre egalement presentes dans des dilatations du reti­culum, mais aucune certitude ne peut etre etablie de fa~on definitive concernant Ia «fragmentation» des globules volumineux et de leur expulsion hors de Ia cellule. D'autre part, nous avons observe, pres de Ia paroi, de petits groupements de ribosomes rassembles entre eux, qui pourraient aussi etre a l'origine des petites inclusions parietales. La mise en reuvre de plusieurs voies metaboliques, plus ou moins longues, se produirait dans le cas d'un exces de nutrition (nombreuses proies), permettant Ia formation, l'accumulation et l'expulsion des structures enzymatiques hors de Ia paroi. Dans Ia cavite digestive, les fines fibrilles derivant des inclusions de secretion correspondraient plutot aux formes actives des proteases. Elles presentent des analogies avec celles presentes dans les canalicules de Ia cellule basale ; on peut supposer que, dans ce type cellulaire, des degradations n'inter­viendraient qu'ulterieurement ; les substances non defmitivement lysees pourraient etre absorbees lateralement, au niveau de Ia cellule basale, et subiraient des degradations ultimes avant leur transfert dans les cellules sous-jacentes de l'utricule.

II est egalement important de souligner le role de Ia paroi dans l'exocytose. Comme dans le cas des cellules mucilagineuses de l'Utriculaire, les structures y subissent des trans­formations biochimiques et les fibrilles n'acquierent leurs proprietes et formes definitives qu'apres le passage dans ce compartiment. Les activites phosphatasiques mises en eviden­ce dans ce secteur pourraient jouer un role important, permettant Ia liberation d'energie. Les petites vesicules (d'origine golgienne, contenant de fins precipites polysaccharidiques) proches de Ia paroi interviendraient egalement dans les remaniements intraparietaux. Dans certains cas (ralentissement de capture de proies et du processus de d'assimilation), les fines fibrilles extemes soot peu visibles ; on observe a leur emplacement des globules par­ticuliers ( comme ceux de Ia Figure 15) evoquant des aspects observes dans des cellules en vie ralentie ; ils renferment des polysaccharides et des proteines. Les sucres semblent done intervenir de fa~on importante, au debut de l'accumulation des produits de secretion (jeunes stades des utricules) eta Ia fin, lors de l'excretion, pouvant ralentir Ia formation de formes actives enzymatiques ; ils interviendraient, par ces aspects, comme des agents regulateurs de Ia secretion.

B. Essai d'interpretation de reactions cytochimiques A l'aide de diverses reactions cytochimiques, nous avons tente de preciser les proprie­

tes des proteines de stockage dans les inclusions de reserves, d'une part, d'autre part de celle des proteases actives, pretes a effectuer les degradations. Les proteases que nous

Dow

nloa

ded

by [

Cen

tral

Mic

higa

n U

nive

rsity

] at

08:

19 2

6 N

ovem

ber

2014

137

avons mises en evidence sont proches de Ia pepsine par leur mode d'action (pH, liaisons avec certains sucres). On sait que, dans les cellules animates, Ia pepsine provient d'un pre­curseur inactif (le pepsinogene) ; elle est stockee dans des vesicules enzymatiques avant d'etre excretee, apres hydrolyses acides dans l'estomac. Elle perd alors plusieurs polypep­tides, dont un est inhibiteur et dont l'hydrolyse provoque son activation (Traite de Physiologie humaine, I977 ; Lehninger, 1983). La technique de Monneron & Bernhard (1966 ; acide periodique, pepsine, effectuee sur coupes) a permis de preciser d'autres aspects structuraux et fonctionnels chez I 'Utriculaire. L' eclaicissement des grains de secre­tion et semble-t-il leur fragmentation (apres effet de l'acide periodique) peuvent s'expli­quer par une restructuration des composants moleculaires : les sites osmiophiles (depots d'osmium, formes Ia ou existaient des doubles liaisons, par exemple dans certaines pro­teines) sont elimines, sauf dans le cas ou celles-ci sont tres stables. Au niveau des sucres lies aux proteines, l'acide periodique cree des fonctions aldehydes ; d'autres peuvent se constituer au niveau de proteines qui avaient retenu l'osmium (dihydroxylation). Les asso­ciations sucres-proteines sont done modifiees, ce qui contribuerait a liberer des proteines (et peut-etre a stabiliser certaines d'entre elles), soit par suite de remaniements de leurs propres structures, soit parce qu'elles subissent l'action de sucres lies, eux-memes rema­rries. L'acide periodique agirait essentiellement sur les proteines de stockage ou les pro­teines en voie d'expulsion, pres de Ia paroi. 11 semble que les fines fibrilles (« formes actives d'enzymes ») soient peu modifiees par cette reaction, que ce soit celles hors de Ia paroi ou celles des canalicules de Ia cellule basale (Fig. II). Les invaginations du cyto­plasme (avec ribosomes), observees apres effet de solutions de pepsine exogene dans les grains de secretion, s'expliqueraient par les possibilites de reprises de syntheses pro­teiques, des proteases comrne Ia pepsine se regenerant de fac;on autocatalytique ; on peut aussi supposer que ces invaginations correspondent a des composes proteiques « stables », non completement desorganises par l'acide periodique, en voie d'elimination progressive de produits destines a etre expulses vers Ia paroi par les voies du reticulum.

Au total, comrne la plupart des plantes carnivores, I 'Utriculaire secrete des proteases et cela semble etre une fonction essentielle pour ces vegetaux. Quel que soit le facteur modi­fie au cours de telle ou telle experience, les utricules mettent tout en reuvre, creant diverses strategies (vesicules d'autophagie, regulation de substances excretees, etc.) afin de degra­der les proies absorhees, priorite pour ces plantes qui doivent se procurer une source d' azo­te. La production de phosphatases, acides dans le cas de notre etude, est une fonction egalement importante; cette enzyme serait utilisee d'un point de vue energetique ou aussi afin de capter une source de phosphore a partir des substances degradees. On ne peut exclure I' apport de certains micro-organismes dans Ia fonction de nutrition de ces plantes (Chemery, 2000).

Si !'excretion d'enzymes a fait l'objet de nombreux travaux (Utriculaire ou autres plantes carnivores), il semble que les mecanismes concernant }'absorption soient moins conn us.

Dow

nloa

ded

by [

Cen

tral

Mic

higa

n U

nive

rsity

] at

08:

19 2

6 N

ovem

ber

2014

138

Dow

nloa

ded

by [

Cen

tral

Mic

higa

n U

nive

rsity

] at

08:

19 2

6 N

ovem

ber

2014

139

Fig.1 et 2.- Aspects de Ia cellule basale dans Ia region proche des processus quadrifides. Vesiculas claires, avec travees grisa.tres (recolte dans Ia nature : Fig. 1) ou bien renfer­mant des amas denses formes de granules et fibrilles (Fig. 2, fleches ; developpement en milieu appauvri, a partir de plantas provenant d'hibernacles).

Fig. 1 and 2.- Views of the basal cell near quadrifid hairs. Clear vesicles with grey strips (ori­gin of plants: nature on Fig 1). Fig. 2: observe dense structures (arrows) in the vesicles (origin of plants: development in artificial conditions from turions; with low nutrional food).

Fig. 3 a 5.- Inclusions denses dans les processus quadrifides, apres action de l'acide per­iodique (sur coupes ; Fig. 3) ou de l'acide periodique et de Ia pepsine (egalement sur coupes ; Fig. 4 et 5). Comparer avec les preparations temoins (Fig. 6 a 8). Aspect clair des inclusions, disposees de fa<;:on moniliforme (Fig. 3) ; presence d'une enclave opaque (Fig. 3 et 4) qui peut, dans certains cas, en presence de pepsine (Fig. 4 et 5), represen­ter une sorte d'invagination du cytoplasme.

Fig. 3 to 5.- Dense inclusions in quadrifid hairs after the effect of periodic acid solution (on sections; Fig. 3); effect of periodic acid and pepsine (Fig. 4, 5); compare with control pre­parations (Fig. 6, 8). Inclusions present clear look, they have a regular arrangement (Fig. 3) and show a dense enclave (Fig. 3, 4); this structure can be an intrusion of hyaloplasm.

LISTE DES ABREVIATIONS DANS LES FIGURES

c, cellule basale cy, hyaloplasme en, enclave interne dans inclusion de secretion f, fibrilles gl, globule dense, de dimensions reduites gs, inclusion de secretion in, invagination cytoplasmique mi, mitochondria mo, masses osmiophiles N, noyau

os. petits amas retenant fortement l'osmium pa. paroi pd, plasmodesmas pi, plasmalemma pq, processus quadrifides pr, pourtour des grains de secretion re, saccules du reticulum tr, travees grisAtres (dans les vesiculas. cellule basale) v, vacuole ve, vesicula, limitee par une membrane

Dow

nloa

ded

by [

Cen

tral

Mic

higa

n U

nive

rsity

] at

08:

19 2

6 N

ovem

ber

2014

140

Dow

nloa

ded

by [

Cen

tral

Mic

higa

n U

nive

rsity

] at

08:

19 2

6 N

ovem

ber

2014

141

Fig. 6 et 7.- Coupes transversales dans les processus quadrifides (utricules renfermant de nombreuses proies). Les inclusions de secretion sent plus ou mains nombreuses. Observer de nombreuses sections de reticulum endoplasmique et de mitochondries.

Fig. 6 and 7.- Transversal sections of quadrifid hairs. Inclusions were numerous or more scarce. See sections of reticulum and mitochondria.

Fig. 8.- Grain de secretion observe a plus fort grandissement (processus quadrifide), mon­trant sa structure heterogene. Opacite aux electrons plus ou mains importante, selon les regions.

Fig. 8.- High magnification of secretion grain, showing the heterogeneous structure. The contain were more or less dark, according to the regions.

Fig. 9.- Region proche de Ia paroi (processus quadrifides). Observer Ia diversite des petites inclusions au voisinage de Ia paroi. Certaines sent claires (simples fleches), grisatres (fleches doubles) ou tres opaques aux electrons (G~. en particulier dans l'intervalle plas­malemme-paroi.

Fig. 9.- Section of quadrifid hair near the cell wall. We can observe several small inclusions: they are clear (one arrow), grey (two arrows) or electron dense (G~; see also the diver­sity in the space between the plasmalemma and the wall.

Fig. 10 a 12.- Sections ultrafines montrant les vesiculas de Ia cellule basale apres action de Ia pepsine (sur coupes, Fig. 1 0), de l'acide periodique seul (Fig. 11) ou d'une solution chlorhydrique d'incubation (Fig. 12). Les masses osmiophiles ont conserve leur contras­te apres effet de l'acide periodique ; elles sent peu decelables apres incubation dans HCI.

Fig. 10 to 12.- Ultrathin sections showing the basal cell vesicles: after the pepsin treatment (Fig. 1 0), the effect of periodic acid (Fig. 11) and the HCI solution (Fig. 12); the osmio­philic structures were present after periodic acid, but their contrast reduced after effect of HCI solution.

Dow

nloa

ded

by [

Cen

tral

Mic

higa

n U

nive

rsity

] at

08:

19 2

6 N

ovem

ber

2014

142

Dow

nloa

ded

by [

Cen

tral

Mic

higa

n U

nive

rsity

] at

08:

19 2

6 N

ovem

ber

2014

143

Fig. 13 a 16.- Traitement par Ia technique PATAg (detection des polysaccharides, par reac­tivite aux sels d'argent). Observer Ia reactivite dans Ia paroi epaisse de Ia region inter­mediaire entre cellule basale et processus quadrifides. Vesiculas de Ia cellule basale tres reactives dans Ia zone centrale (Fig. 14). Dans les processus quadrifides, voir les inclu­sions de forme caracteristique (entre plasmalemma et paroi), ayant retenu les sels d'ar­gent (Fig. 15). La cellule basale de Ia figure 16, depourvue de vesiculas, renferme de nombreuses mitochondries et montre des invaginations du plasmalemma, avec corpus­cules membranaires. Dans le processus quadrifide (sectionne obliquement), voir des inclusions reactives dans l'intervalle plasmalemme-paroi ou dans des petites vacuoles (au niveau du tonoplaste), avec figures myeliniques.

Fig. 13 to 16.- PATAg reaction (carbohydrates detection). See the reactivity of the thick wall (between basal cell and quadrifid hairs). Vesicles of basal cell show also reactivity (Fig. 14). The deposits of silver salts can be observe, near the wall of quadrifid hair (Fig. 15). Observe numerous mitochondria in the basal cell (Fig. 16), but no vesicles were present.

Dow

nloa

ded

by [

Cen

tral

Mic

higa

n U

nive

rsity

] at

08:

19 2

6 N

ovem

ber

2014

144

Dow

nloa

ded

by [

Cen

tral

Mic

higa

n U

nive

rsity

] at

08:

19 2

6 N

ovem

ber

2014

145

Fig. 17 a 20.- Detection des activites phosphatasiques acides. Section d'un dispositif glan­dulaire : cellule basale-processus quadrifides (technique de Gomori ; utricules preleves dans Ia nature, fin mai). Fig. 17 : vue generale des glandes digestives, montrant !'inser­tion de deux processus au niveau de Ia cellule basale. Fig. 18 a 20 : vues de detail. Precipites nombreux de phosphates de plomb sur le plasmalemma, diverses vesiculas, a proximite dont le contenu est soit grisatre, soit clair aux electrons. Les nappes de reti­culum, les vesiculas de Ia cellule basale et les crates de mitochondries sont egalement reactives.

Fig. 17 to 20.- Acid phosphatase activity repartition. See intense enzymatic activity (lead deposits) in numerous regions of basal cell and quadrifid hairs (plasmalemma and wall, vesicles, reticulum, mitochondria).

Le trait figure sur chaque cliche correspond a 0,5 1Jm, a !'exception des Fig. 10 a 12, ou le trait indique 0,25 IJm, et sur les Fig. 18 a 19, ou il correspond a 0,4 1Jm.

Scale, bar= 0,5 1Jm, on each figure; Fig. 10 to 12, bar= 0,25 1-1m; Fig. 18 to 20, bar= 0,4 IJm.

BIBLIOGRAPHIE Chemery L., 2000.- La degradation des proies chez les

plantes carnivores. Acta Bot. Gallica, 147 (1), 61-68. Dupuis G. & N. Berland, 2004.- La cantharidine : origine

et syntheses. Lycee Faidherbe, Lille, http://faidher­be.org/sitelcours/dupuis/canthar3.htm.

Gomori G., 1952.- Histochemistry: principles and practi­ce. University of Chicago Press, Chicago, 193 p.

Lehninger A.L., 1983.- Principes de biochimie. Universite Rene Descartes, Paris, Flammarion, Medecine, Sciences, 1006 p.

Le Strat-Broussaud F., 2000.- Rappels sur !'organisation et les particularites des diverses structures des organes de capture d' Utricularia. Acta Bot. Gallica, 147 (1), 29-36.

Monneron A. & W. Bernhard 1966.- Action de certaines enzymes sur des tissus inclus en epon. J. Microscopie, 5, 697-714.

Poux N. 1963 .- Localisation de Ia phosphatase acide dans les cellules meristematiques de Ble (Triticum vulgare Viii). J. Microscopie, 2, 485-489.

Poux N. 1965 .- Localisation de Ia phosphatase acide et des phosphates dans les grains d'aleurone. I - Grains d'aleurone renfermant a Ia lois globo"ides et cristal­lo"ides. J. Microscopie, 4, 771-782.

Shoar-Ghafari A. & C. Vintejoux, 2000.- Morphologie des organes de capture des plantas carnivores. Acta Bot. Gallica, 147 (1), 36-60.

Sirova D., L. Adamec & J. Vrba, 2003.- Enzymatic activi­ties in traps of four aquatic species of the carnivorous genus Utricularia. New Phytol., 159, 669-675.

Thiery J.P., 1967.- Mise en evidence des polysaccha­rides sur coupes fines en microscopie electronique. J. Microscopie, 6, 987-1018.

Traite de Physiologie humaine, 1977.- Ed. Philippe Meyer, Flammarion, M6decine, Science.

Vintejoux C., 1974.- Recherches sur les hibemacles dUtricularia neglecta L. en vie ralentie et en germina­tion. These Doctoral d'Etat, Universite Paris VI, 194 p.

Vintejoux C., 1976.- Problemas en relation avec Ia secretion chez les plantas carnivores. Glandes muci­genes et glandes digestives d' Utricularia neglects L. (Lentibulariacees). Particularites ultrastructurales et cytochimiques. Bull. Soc. Bot. Fr., 123, Coli. Secretions vegetales, 167-179.

Vintejoux C., 1979.- Etudes ultrastructurales sur les phe­nomenes de secretion et d'absorption chez une plan­te aquatique carnivore : Utricularia neglects L. (Lentibulariacees). C.R. du 1048 Congres national des societas savantes, Bordeaux, sciences, II, Paris, Bibliotheque Nationale, 93-104.

Vintejoux C., 1993.- Divers types d'inclusions dans les glandes digestives d'une plante carnivore : Utricularia neglects L. Rapport avec les mecanismes de secre­tion enzymatique. Acta Bot. Gallica, 140, 133-143.

References Internet

http://www.reptox.csst.qc.calproduit.asp?no_produit=652198&nom=Acide+periodiqu Acide periodique 1%-Detail

http:/lfaidherbe.org/site/cours/dupuis/canthar3.htm Acide periodique et tetroxyde d'osmium. Mode d'action

http://www.biochimie.univ-montp2.fr/licence/enzymolprotease/pepsinelpepsine.htm Activation par proteolyse : example de Ia pepsine.

http://stud. eao.chups.jussieu. frlpolyslbiochimie/DGbioch/POL Y. Chp. 7.4.html CHUPS- Digestion - Detoxification - DCEM1 Partie II - Digestion - Chapitre 7 - Le sue gastrique

Dow

nloa

ded

by [

Cen

tral

Mic

higa

n U

nive

rsity

] at

08:

19 2

6 N

ovem

ber

2014