Remarques optiques sur les plastes

REMARQUES OPTIQUES SUR LES PLASTES par ROBERTO SAYELLI

(Directeur du Jardin Botanique de C~tania- Italie)

Avec 8 figures dans le texte

R~pu le 19 avril 1937

I. Formation de sph6rolithes bir~fringents par action de la pyridine, de l'ae~tone et de l'aleool butylique sur les chromoplastes de D r a c a e n a D r a v o L.

l. INTRODUCTION. Le fruit mfir de Dracaena Draco est color6 en orang~ par des chromoplastes dont la birdfringence donne un ~Clairage ~blouissant entre les nicols erois~s. Cette bir6ffingence est de beaueoup la plus forte que j'aie observ~e jusqu'ici chez les chromoplastes, quoique en g~n6ral ils la prSsentent bien forte et fr~quente en comparaison de celle des chloroplastes.

Le chromoplaste de Dracaena est bir6fringent dans tou~e sa masse. Par ailleurs, la majeure partie de eette masse pr~sente aussi une remarquab]e luminosit~ au parabolo~'de de SInDE~TOPF: je veux dire qu:elle est 6clairde au-dedans, et non seulement sur son contour; elle n'est pas optiquement vide.

Le corps de ce plaste est constitu~, par un m~lange de substances diverses (pigments, lipides, prot~ides, etc.) dont certaines sont plus ou moins finement dispers~es; il s'agit done d'une mati~re trouble qui pr6sente une bir4fringenee de structure, une polarisation d'agrdgat. Cela veut dire que celtaines particules, cristallines ou non, doivent ~tre dispos~es suivant une orientation d6termin6e, capable d'agir sur la lumi~re. De par leur structure, m~me des subsiances isotropes peuvent acqu6rir des propri6t~s bir~fringentes (~tudes de Lord RAYLV, mH) ; reals, dans notre cas, peut-~tre, vaut-il mieux croire que la piupart des ph6no- m~nes optiques sont dus ~ de routes petites particules cristallines anisotropes, qui cependant ne pourraient nullement agir de telle sorte si elles n'dtaient r6guli~rement orientdes.

Cette dispersion de particules exactement orient6es peut donner la raison de la double r6fraction et de la luminosit6 sur fond noir; mais si nous raisons intervenir un liquide capable de dissoudre la substance du plaste; toute son architecture intime va s'effondrer: la birdfringence et le ph6nom~ne de TYNDALL disparaissent ~ la lois. Cependant, si l 'on r~ussit, de quelque fa~on que ee soit,

diminuer ou soustraire le solvant ou son effe~, une partie des substances qui nagu~re composaient les chromoplastes se reconcr~tisent en sph6rules, en plages, de consistance cireuse ou mielleuse, chez lesquelles un notivel arrangement se forme, et la double r~fraetion reparait ~ nouveau, mSme .plus frappante cause de la croix noire, qui tient ~ la forme sph~roldale de ees corps et ~ certaines consequences de structure qui en d~coulent.

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Si la dissolution pratiqu@e auparavant a ~t6 assez pouss6e, les gouttelettes form@s par chaque chromoplaste auront conflu6 en gouttes plus grandes, et chacun des corps qui en d@rivent r6sultera des substances fusionn@es de plusieurs chromoplastes: ces corps, que d'une mani~re conventionnelle et quelque peu inexacte nous appellerons sphSrolithes, seront alors remarquablement gros.

Telle est la ligne g~n4rale des r6sultats : je vais relater maintenant quelques d6tails.

2. DIS~OI~PHISME DES CHROMOPLASTES. Les chromoplastes proviennent de l'Svolution des chloroplastes du fruit vert, chez lesquels on observe d4j~ une diversit@ de forme et de grandeur, qui devient encore plus marqu@e lorsqu'ils jaunissent. Si vari6es que soient la forme et la grandeur des chromoplastes, nous pouvons opposer deux cat6gories: ceux s contour rond ou ellip- soide un peu aplatis; et ceux qui pr6sentent des pointes efffl@es, des ar~tes, des angles aigus. Les premiers sont petits, les autres plus grands; et ils se trouvent, s6par6ment, dans des cel]ules diff6rentes: moins fr6quentes celles ~ plastes ronds. Les premiers montrent une bir6fringence plus faible que celle des seconds, dont la forme typique est celle d 'un fuseau, e t - - p l u s fr6quemment - - de deux ou trois fuseaux joints bout a bout en file. On rencontre aussi des losanges et doubles losanges, des formes triangulaires s c6t6s curvilignes, etc. ; mais, sauf indication contraire, nous nous rapporterons surtout aux chromoplastes en fuseau, notam- ment a ceux tir@s des fruits pas trop mfirs.

3. EXAMEN SUI~ FOND NOII~. Dracaena Draco a une floraison assez irr@guli~re selon les ann6es. Les observations que j 'ai faites sur ]es fruits mfiris pendant 1'6t6 1935 ne sont pas enti~rement superposables ~ celles de l 'hiver (Novembre--F6vrier) 1936--37. Parfois le corps des plastes montre une luminosit@ verdAtre, sur laquelle ressortent de trbs nombreux points, plus 6clair@s et jaunes, comme un sable ]umineux dont la finesse semble d6pendre de l '6tat physiologique. Parfois une luminosit6 d'or brillant se montre interrompue par de petites boules vides dont le contour est plus lumineux: peut-6tre des gouttelettes lipidiques incluses. Dans certains cas un contour fort brillant d61imite une surface trbs faiblement et trbs in6galement 6clair6e. La luminosit6 verte se manifeste surtout lorsque les plastes renferment encore de ]a chlorophylle.

4. DOUBLE REFRACTION. Un simple 6clairement entre les nicols crois6s ne permet pas de conclure a une double r6fraction, car fl pourrait bien s'agir, entre autres, d 'une d6polarisation de la lumibre transmise par le nicol inf6rieur. La recherche des directions d'extinction va lever route espbce de doute.

Chaque cellule renferme d'ordinaire plusieurs dizaines de chromoplastes: l 'observation in situ est presque impossible, et en tout cas trompeuse, 6rant donn6e la confusion inextricable, comme le montre la fig. 1 b.

I1 faut extraire de la cellule les fuseaux et en 6tudier un seul, qui soit surtout bien droit. Dor6navant nous appe]lerons axe majeur, ou simplement axe du chromoplaste, l 'axe g6om6trique qui passe par ses sommets. Nous avons extinction lorsque cet axe est parall~le ou perpendiculaire au plan de vibration de Fun des nicols. Darts le cas oh le chromoplaste est vraiment droit et de constitution

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unitaire, cette loi est rigoureuse et sans exception. En tournant la p]atine de 360 o nous avons quatre quadrants de luminosit6 s@ar~s par quatre positions d'extinction. Dans nos figures les ffls crois@s montrent ~ peu pros la direction de vibration des nicols; ils ne sont pas tr~s exactement crois6s ~ 90 ~ et cela permet de voir ~mssi les plashes en position d'extinction (fig. 1).

Des recherches plus d61icates sont troubl@es par la eouleur propre du chromo plaste, par son pl@ochroisme, et par quelques autres ph6nomt~nes anormaux que nous verrons ensuite. Toutefois si nous choisissons un chromoplaste bien jaune et dont la couleur reste presque constante pendant la rotation de la platine, nous pouvons @tablir que sa couleur change en bleu ou vert de 2 e ordre lorsque son axe majeur est parall~le /~ la direction ~ de la lame de gypse rouge de 1 er ordre; la teinte baisse au j aune paille lorsque l'axe m ajeur est perpendiculaire g cette direction du gypse et parallgle ~ sa direction a. Cela signifie que la direction selon la longueur du chromoplaste est celle du plus grand indice de r@fraetion et de la moindre @lasticit6.

Par rotation de 3600 nous avons deux fois le bleu, denx lois le jaune et quatre lois l'extinction, c'est g dire le rouge de 1 er ordre.

5. PL]~OCHROISME. Cette manifestation de l'absorption in- 6gale des rayons polaris@s ne se manifeste tr~s bien que si Fon choisit des chromoplastes assez Fig. 1. Chromoplastes bir4fringents de Dracaena gros. Avec le polariseur seal on Draco entre les nieols erois@s. observe une couleur jaune pai]le tr~s p&le si ]'axe du chromoplaste est perpendieu]aire au plan de vibration du nicol, une couleur jaune intense et presque orangSe si l 'axe est parall~le au plan de vibration du nieol. C'est la m6thode ordinaire que l 'on adopte pour ce genre d'observations.

MMs comme le chromoplaste op~re ~ussi une ~bsorption in6g~le pour les rayons qu'il a lui-m6me polaris6s, nous pouvons mettre en 6vidence ce fair en

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retirant le polariseur et en laissant en place l 'anMyseur : nous observons, de mTme, un jaune clair lorsque l 'axe majeur du plaste est perpendiculaire au plan de vibration de l 'analyseur, un jaune intense lorsqu;il lui est parall~le. Alors pendant une rotation complgte de la platine, les chromoplastes paraissent deux lois jaune clair et deux lois j aune intense.

A condition que leurs plans de vibration soient rigoureusement parall~les, nous pouvons aussi assoeier les deux nicols et dans ee eas le plTochroisme se manifeste tr~s bien: une eouleur pale presque 6vanouissante en position perpendiculaire aux plans de vibration des deux nieols, et une eouleur ]aune lone6 presque gri- s~tre en position parMl~le. Pour d 'autres positions, d 'autres phTnomgnes vien- draient se superposer.

Nous gtudierons ailleurs les pigments carotinoides de ee plaste.

6. POLARISATION CHROMATIQUE ET SES ANOMALIES. A c e sujet j 'ai enregistr@ les plus fortes diff@rences entre les observations de Mai - - Ju in 1935 et celles de l 'hiver pass@. En 1935 tous les chromoplastes, entre les nieols crois@s, m'gtaient apparus fondamentalement j gunes, et les variations que j 'avais observ@es, suivant leur orientation et en faisant tourner la platine, reprgsentaient les diverses nuances de For, du ]aune clair au rougegtre. CertMnes de ees nuances @taient pareilles /t eelles que l 'on observe au paraboloide de SI~D~TOPF; mais la dill@fence est qu e duns ce dernier cas, en tournant la platine, il n 'y a aucune de ces variations, si belles, que donnent les nicols.

Ces variations se sent manifest@es bien plus importantes en 1936--37, par la frTquente apparition du vert et du bleu.

Les chromoplastes en lumigre ordinaire paraissent jaunes au microscope, re@me lorsqu'ils proviennent d 'un fruit peu mfir, dent la pulpe est presque verte

l 'observation macroscopique. Ce sent surtout ces ehromoplastes renfermant encore un peu de chlorophylle qui donnent le plus frTquemment - - s @aisseur @gale - - les couleurs de polarisation bleue et verte; mais ees couleurs d@endent surtout, naturellement, de l'@Msseur; et l'exp@rience prouve que ]es teintes du bleu ou vert pr@d0minent dans le cas de faibles @pMsseurs et que mTme les chromoplastes des fruits ultra-milts peuvent ]es prTsenter. Mgme les plastes tr~s jaunes peuvent offrir (lorsqu'ils ont une orientation dormant ~ la plus grande partie de la masse une nuance j~une clair) une trace de bleu aux pointes effil@es off l'~paisseur est moindre.

Mais le fair saillant, c'est que, si aucun ph@nomgne ne venait se superposer, la eouleur (qui d@pend seulement de la quMit6 de la substance et de l'@paisseur du corps) ne devrMt pas varier en tournant la platine. Le phTnombne superpos6 dent j 'ai dTj~ parlT, e'est ~ dire le plTochroisme, me semble - - lui aussi - - in- suffisant pour expliquer les variations si amples et surtout si vari~es que l 'on observe pendant un tour de 360 ~ des objets en question.

Voyons les fairs. Plusieurs ehromoplastes, nous l 'avons dit, demeurent presque eonstamment jaunes avec de minimes variations de nuances. I1 y e n a d 'autres qui demeurent presque constamment bleus. Nous les laisserons de e6t6, et nous eonsid6rerons, par quelques exemples, les diffTrents eas de variation les plus remarquables.

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Dans les exemples suivants, le chromoplaste, toujours droit et fusiforme, ou en losange, est plac@ d'abord avee son axe en direction N--S , e'est ~ dire parall@le au plan de vibration du polariseur, donc en extinction. La platine tourne suivant le sens des aiguilles d'une montre.

1. extinction; bleu-verds extinction; jaune; extinction; bleu-verd~tre; extinction; jaune; extinction.

2. extinction; bleu; extinction; jaune-verds extinction; bleu ; extinction; jaune-verd~tre; extinction.

3. extinction; bleu-verd&tre, aprgs un angle de 550 passage au ]aune; extinction; bleu-verds jusqu'~ 145 ~ puis passage au jaune; extinction; bleu-verdgtre jusqu'~ 235 ~ puis passage au jaune; extinction; bleu-verdAtre jusqu'/~ 325 ~ puis passage au jaune; extinction.

4. extinction; bleu jusqu'~ 450 environ, pnis bleu font6; extinction; vert jusqu'& 1350 environ, puis bleu clair; extinction; bleu jusqu't~ 225 ~ environ, puis bleu fone@; extinction; vert jusqu'& 3150 environ, puis bleu clair; extinction.

N N

/ / / , ] z l / z / "/ ~ ' / / i / / ; z / z

$ $

1---2 3

N

0 E Fig. 2. Sch6mas de ]a polarisation chromatique chez les ehromoplastes

de Dracaena.

$

4

On voit que dans les cas 1 et 2 la variation de couleur s'accomplit par secteurs qui coincident avee les quadrants et sont s6par6s par l 'extinction; dans le cas 3 au eontraire les secteurs de couleur divisent in6gMement tous ]es quadrants; et enfin le eas 4 est une combinaison des deux pr6c6dents. Les secteurs oppos6s ont la re@me couleur.

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Les sch6mas ci-joints aideront peut-Stre ~ montrer ces fairs (Fig. 2). Pour d6m~ler quelque chose dans un comportement si compliqu6 il faudrait

avant Gout une ~tude en tumi~re monoehromatiqne. Pour le moment je me bornerM ~ dire que nous ne devons pas oublier qu'il s 'agit de milieux troubles, et que certMns ph@nomSnes 6tudi@s par WOOD, par CgRIST~ACCSS, N, etc. pourront @tre invoqu@s (4, 24).

7. QUELQUES CAS PARTICULIERS. Lorsque les chromoplastes sont recourb6s, ou bien n 'ont pas une constitution unitaire, fls peuvent pr@senter

la lois l 'extinction et l'~clairement. Je n 'ai pas @tudi6 la morphog@n~se des chromoplastes; rams - - qnelle qu'en

soit la gen~se - - j 'ai trouv@ cn 1935 une foule de ehromoplastes en anneaux qui montrMent aux nicols crois~s une couronne eirculaire lumineuse interrompue par quatre taehes sombres, comme si celles-ci 6tMent dessin@es par son intersection avec nne croix noire dont les bras serMent dispos6s parall8lement aux plans de vibration des nicols. Je n'en ai plus retrouv6, mais en revanche j 'M vu en 1937 des formations constitu6es par deux croissants qui se pr@sentMent leurs concavit@s et @taient joints par leurs quatre pointes~ ici aussi se montrMent les qnatre inter- ruptions noires en direction Nord--Sud, Es t - -Oues t ; mais cette lois elles s@a- rMent des quadrants diff~remmcnt eolor6s deux g deux; jaune et verd&tre, ou bien jaune et bleu, etc.

Les formations en triangles peuvent montrer une saillie lat~rMe qui, @rant en extinction lorsque l 'autre pattie est 6clMr6e, montre done une autre orientation de ses particules. Dans ce cas les diff@rences de couleur peuvent tenir aussi bien t~ une difference d'orientation des particules qu'g une diff6rence d'6pMsseur, et ee n 'est que 1~ recherche de l 'extinction qui peut r6soudre la question.

D'autres cas rappellent les mgcles. En 1935 j 'ai trouv@ quelques formations doubles, en croix grecque, dont

le petit Carr@ central d'interseetion @tMt noir lorsque les bras de la croix ~taient 6clair6s. Je n'M pas approfondi, et je ne sMs, au juste, s'il y avait simple super- position, ou bien comp6n~tration, telle qu'elle arrive p. ex. chez les m&eles des cristaux fluides (20, p. 101).

8. T E C H N I Q U E POUI% L ' O B T E N T I O N DES SPtII~I%OLITttES. Le stroma de notre chromoplgste 6t~nt des plus richement Iipidiques, les liquides les plus propres g porter atteinte g sg texture seront les solvants des lipides. Cependant l'exp@rience prouve que ni l'@ther, n i l e chloroforme, ni le sulfure ou le t6trachlornre de carbone, m61ang@s ou non avee l'Mcool, ne saurMent atteindre notre but. I1 nous faut un liquide p6n6trant, trSs bon solvant des lipides du plaste, rams qui ~ son tour pr6sente une solubilit@ dans l'eau, suffisan~e pour nous permettre de l'~loigner par lavage. La pyridine remplit tr~s bien ces conditions.

I1 faut part ir d 'un m~tgriel qui pr6sente tout frais une tr~s belle rgfringenee; ehez les fruits trop mfirs ou ggt~s les chromoplastes perdent leurs propri~t@s typiques.

Une coupe de m6soearpe est plac@e sur la lame porte-objet, dans une goutte de pyridine, et eouverte avec ls lamelle: on ehauffe jusqu'~ 6bullition, e'est


dire g 115 0 environ. L'~bullition doit se prolonger 2 - -3 minutes, et l 'on ajoute goutte g goutte la pyridine aux bords de la lamelle pour compenser l 'gvaporation. Ce t rai tement produit tout d 'abord la formation de tr~s petites gouttelettes, charg6es de pigment, dont quelques-unes se d@tachent, et d 'autres restent en file tout le long du plaste, retenues par une mati~re incolore (bien visible sur fond noir) qui s 'amincit de plus en p!us en un fil reliant les gouttes, et finit par dispar~itre.

A e e moment les gouttelettes sont toutes libres et tr6s petites, anim6es du mouvement brownien: 1~ prolongation du trai tement ne serf qu'g provoquer

Fig. 3. Bir~fringenee et figures de polarisation chez les sph@rolithes obtenus par action de la pyridine.

leur fusionnement. Mais, qu'elles soient petites ou grandes, elles ne montrent gu~re de bir@fringence: elles l'~cqui~rent peu g peu si l 'on plonge la pr@arat ion dans l 'eau. Alors la pyridine diffuse et, au moins en partie, abandonne les gouttes, qui tout en conservant leur forme sph~rique, subissent une esp~,ce de solidification incomplete: disons, peut-&re plus exactement, une g61ification. E t l 'on volt qu'apr~s le profond remaniement de la dissolution, certMnes mol@cules, qui nagu&re appartenMent aux ehromoplastes, reprennent un arrangement d@termin6, une orientation qui rappelle en quelque sorte du moins par ses effets - - celle qui existait chez le plaste vivant.

L'ac~tone donne aussi de tr~s bons rdsultats; mMs, son point d'@bullition @rant tr~s bas (57 0 environ), Fop@ration est tr~s p6nible, car il faut ~viter que la pr@paration ne reste g sec, ffit-ce m~me pour un instant.

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Du reste, la liste des solvants pourrMt ~tre ais@ment prolong6e; l'alcool m6thylique donne un certain r~sultat, m~is je pr6f~re l'employer m61ang6 ~ Is pyridine e~ ~ l'~c6tone.

L'glcool butylique se distingue un peu, car il nous permet d 'omettre le l~vage. Les gouttes form6es ]orsque l'~ction solvante de cet ~lcool est exerc6e en plein sont, tout comme d~ns les c~s pr6c@dents, isotropes; mais ici le refroi.

Fig. 4. D6but de 1~ formation des sph@rolithes (traitement ~ la pyridine tr~s peu prolong6).


dissement, c'est ~ dire le passage de 110--119 ~ ~ la temp@rature du milieu ambiant , suffit pour diminuer eonvenablement l 'action solvante et faire paraltre la bir6- fringence. Quelquefois je pr6f~re refroidir an-dessous de 0 ~ mais ce n 'est pas n@cessaire. De toute Iagon , les effets obtenus sont permanents.

Des m@langes vari@s des dites substances donnent les meilleurs r6sultats: recommandable surtout alcool butylique -F ac6tone.

I1 est bon peut-@tre d 'avert ir que des gouttes pigment6es, issues des chromoplastes, se forment parfois spontan6ment dans les cellules du m6socarpe de Dra:

caena; mais elles ne sont jamais bir6fringentes; et ne le sont pas non p]us eelles que l 'on peut ais6ment obtenir par simple action de l 'eau boui]lante.

9. PROPRI]~T]~]S O P T I Q U E S ET STRUCTURE DES SPH]~RO- L I T H E S . Les sph6rolithes montrent la plus grande vari6t6 de dimensions et de structure,

Avec un peu de pratique, on parvient s deviner, rigs que l 'on regarde ~ la lumi~re ordinaire, lesquels d 'entre eux donneront les manifestations les plus nettes (par exemple une belle croix noire) en lumigre polaris6e.

I1 y a done une certaine eorr61ation entre l 'apparenee grossigrement saisis- sable au microscope et la fine texture mol6culaire qui agit sur la lumi~re.

D'une fa~on g6n6rale, ceux qui montrent quelque signe d'une s~paration de substances diverses ont un comportement optique plus int6ressant.

Trgs rarement le sph6rolithe montre un centre de concr6tion, une csp~ce de hile, autour duquel se t rouvent des couches tr~s minces et trgs nombreuses. Le hile est plus fortement pigment6, ou bien - - au contraire - - plus clair que les couches. En g6n6ral il a une position exeentrique. Quelquefois il y a deux eentres de coner6tion entour6s de couches communes.

L 'on salt que - - pour le cas des grains d 'amidon - - l 'exp]ieation courante de leurs propri6t6s optiques est de les supposer compos6s d'aiguilles eristallines (trichites) dispos6es en s6ries radiales : je pr6fgre me ranger ~ l 'opinion de BovAss]~ (3, p. 464) qui at tr ibue la plus grande importance ~ la structure p6riodique. Dans le cas des sph6rolithes d6riv6s des chromoplastes, la structure p6riodique, la stratification ou la structure lamellaire, sont tr~s rarement d6montrables.

Le cas le plus remarquable de triage de substances a @tg obtenu une seule fois par Faction d 'un m61ange de pyridine 3 vol. -F ale. m6thylique 2 vol. + ale. butylique 1 vol, : plusieurs sph6rolithes - - d 'environ 8 microns de diam~tre - - montraient un gros noyau central pigment6, entour6 d'une enveloppe incolore.

Plus fr6quemment les sph6rolithes montrent une eavit6 centrale, grande ou petite, qui quelquefois au microscope semble vide; mais qui probablement est en r6alit6 remplie d 'une matigre moins dense et moins r6,ffingente.

Dans tous ces cas f l y a une forte bir6ffingence et, le plus souvent, apparition entre les nicols croisds de croix noires trbs nettes dont les bras sont @galement orient@s et dont l 'orientation ne change pas si l 'on fair tourner la platine. Ces eroix sont pr6sent6es mgme par les sph6rules toutes petites form@es directement

la place des chromoplastes et qui n 'ont pas conflu6 si la dur@e du t rai tement chaud a gt6 trgs courte. On peut avoir aussi des figures vari6es, rapportables des hyperboles dont les sommets sont tant6t 61oign6s et tant6t joints par une

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barre noire reetiligne suivant 1'~ axe transverse ~>. Quelquefois j 'ai vu trois ou einq barres ou secteurs minces irradiants d 'un centre, qui peut aussi gtre murqu6 par une taehe noire plus ou moins large.

D'ordinaire les sph6rolithes - - m~me en lumi~re polaris6e - - sent tr~s net tement d61imit6s et la lumigre qu'ils t ransmettent est juune. Cependant, quelquefois, de petites eroix noires, estomp6es sur les bords, ressortent sur un

Fig. 5. Deux plans d'une grande plage liquide eristalline rue entre les nicols erois6s (pr6- paration g l'aleool bubylique).

fond d'nne luminosit6 bleugtre ou verdgtre, dent les limites mal d~finies s'6va- nouissent duns l'obscurit6. Quelquefois le sph6rolithe, bien janne, montre, entre la croix noire, un anneau heir au-delg duquel un hMo bleu ou bleu-verdgtre entoure la figure. Rurement, l 'unneau noir, ajout6 g la Croix, s6pare les seeteurs

luminenx d'une minee eouronne juune entour6e elle-m~me d 'un halo bleugtre. Tout eels a lieu de prgf6rence lorsque des sph6ro- lithes oranges se t rouvent plong6s duns un liquide ]anne- clair, ce qui arrive surtout lorsqu'on a employ6 l'alcool butylique. Les plages liquides jaune-elair sent tr~s rarement bir6fringentes: duns les cus exeeptionnels or, existe la bi-

Fig. 6. Aspect de halo n6buleux autour des sph6ro- r4fringenee, les plages ont le lithes immerg6s duns des plages liquides pigment6es, earactb, re d'un v&itable cristal

liquide, et leurs figures de polurisution sent tr~s irr6guli~res. Leur extension peut-Stre relativement 6norme, eomme le m o n t r e l a fig. 5. Leur eouleur, juune en lumibre ordinaire, appuruit nettemen~ verge entre les nicols crois6s.

D'une fagon g6ngrule on peut dire que la forte pigmentation orang6e de sph6rules est un ben signe, qui fait prgsager de belles eroix en lumi~re polaris6e; de mgme une bonne marque distinctive est cette sensation sp6ciMe de luminosit6 qu'g l 'observation microseopique ordinaire donnent les corps g forte rgfringence.


Fig. 7. Formations r6ticulaires conten~nts et reliants les sph6rolithes (rues s nicols croisfis).

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Un eas & part, tr~s int6ressant, est pr6sent6 par des sph6rolithes d'oh prennent naissance une foule de rubens bir6fringents. Quelquefois c'est comme une fine chevelure qui en~oare an sph6rolithe isol~ et volumineux; mais le plus souvent c'est une formation r6ticulaire comportant un grand nombre de sph6ro- lithes, qui se forment aux noeuds des mailles du r6ticule. La bir6fringence donne un aspect rayonnant 5 cette formation compliqu~e. Quelques-uns de ces rubans extr~mement longs se trouvent libres darts la preparation, d~tach6s peut-gtre de leurs centres d'irradiation, ou bien aussi form,s ind6pendamment des sph~rolithes.

Ces rubans, quelquefois d'une largeur consid6rable, ont toujours une ~paisseur tr~s faible.

La fig. 7 montre quelques-uns de ces rubans en position d'extinction, en m6me temps que d 'autres 6clair~s.

Au paraboloide de SIEDESTOPF les sph6rolithes r6v~lent fr~quemment une couche p~riph6rique ~clair~e dans toute son 6paisseur et entourant un noyau

central optiquement vide ou bien faiblement opalescent. Parfois j 'ai constat~ deux noyaux optiquement vides en- tour6s d 'une mati~re ~c]air6e. Dans eertains cas trSs rares j 'ai vu trois couches concentriques de luminositg diff6rente: ce sont autant de manifestations de cette s6paration incomplete des substances dont j 'ai parl~ tout & l'heure.

Je dois ici rappeler, par analogie, les gouttes cristallines obtenues par LEHlV[ANN, p. ex. avec le paraazoxy- ph~n6tol de GATTEg~A~, s6par~ par refroidissement d 'une solution dans l'huile d'olive satur6e ~ chaud ; et, & l'~gard de la sgparation en couche, je dois rappeler que le ph~nom~ne de

Fig. 8. Un exemp- la croix noire de polarisation se manifeste chez les formations l~ire de sph~rolithe obtenu avee l'ae~tone mixtes, constitu6es par un liquide cristallin qui entoure (vu entre les nieols comme une georce un liquide ordinaire, c'est t~ dire dans le

crois~s), cas d 'une goutte envelopp~e d'une membrane cristalline fluide; ee qui 6quivaut optiquement & un sph~rocristal creux:

on peut en obtenir par refroidissement d 'une solution, pr6par6e t~ chaud, de 16cithine dans ralcool dilug avec de l 'eau (13; et 5, pp. 894--897 et fig 558).

La birgfringenee permanente due & des tensions internes dans les gels prepares dans certaines conditions, dolt ~tre aussi rappel~e (5, pp. 882--883; 11, T. 1 ~ pp. 652--653) quoique ce facteur ne joue, & mon avis, qu 'un r61e assez seeondaire d~ns notre cas.

10. LA SUBSTANCE DES SPH]~ROLITHES. On pourrait aussi rap- procher nos sph6rolithes de ceux que W ~ B ~ a obtenus par action de l'ol~ate de Na sur les plastes (21, 22). Cependant je pense que l'analogie est plut6t ex- t6rieure, superfic~elle. L 'un des factenrs de l 'action de ce savon est sans doute la modification de la tension superficielle, et il se peut aussi que, par quelque m~- canisme physique, il parvienne ~ lib~rer des plastes quelques substances, p. ex. des 16cithines, capables t~ elles seules de donner quelques-uns des ph6nom~nes


d~crits (11, T. 2 ~ p. 376). Toutefois, ~ mon avis, la fonction de l'ol6ate de Na doit ~tre plus complexe et plus profonde: je pense qu'il prend une partie active

la construction des ~difices mol~culaires dont ressortissent les sph6rolithes. Les ol~ates, avee leur longue chaine Cls ont la plus forte tendance ~ l'orientation. Les savons de Na pr~f~rent en partieulier la disposition cristalline fibreuse (10, p. 454).

Leur comportement interm~diaire entre les colloides et les cristalloides ordinah'es (2, pp. 380, 393) ouvre mainte possibilit~ d'action. Mais je crois qne l 'on doit envisager surtout l'~ventualitd d'~changes chimiques avec les substances du plaste: je dis surtout les st~rines. 1VIIRANDE (15) avait montr~ d~ja l'existence et les propri6t~s optiques des concretions de phytost~rine; mais il s'~tait tromp6 en les regardant, du moins en partie, comme des s~cr~tions du plaste. La v~ritable d~monstration d 'un st6rinoplaste a 6t6 donn~e par moi dans le eas des ehloroplastes et des leucoplastes de certaines Cact6es (16, 17) et j 'ai montr~ la bir6fringence de leur s6er~tion qui forme un v6ritable sph6roeristal liquide (18). I1 se peut aussi que des st~rols e tdes st6rides faisant partie du stroma soient d~masqu~s par des actions physiques et chimiques; et il est probable que l'ol6ate de Na provoque quelque r6action capable d'aboutir a la formation d'~thers-sels mieux disposes

prdsenter les ph~nom~nes en question. JOEGER eroyait que la phytost~rine, plus que la cholest~rine, ~tait capable de former les sph~rolithes; et plusieurs t ravaux ont montr6, en g~n6raI, la forte propension des ol~ates de eholest~rine, et d'autres compos4s semblables, ~ orienter leurs mol4cules de mani&re ~ donner les plus remarquables manifestations optiques (6, 7, 8): e'est pourquoi je pense que l'ol~ate de Na joue un rSle eonstructif, et qu'il participe avec sa molecule (ou bien avec des parties d~tach~es de sa molecule) ~ la formation des sphdro!ithes; tandis que dans le cas de la pyridine, de l'ae~tone etc., je ne saurais assigner ces substances qu'un rSle indirect et transitoire. A mon avis, les substances responsables de la formation des sph~rolithes dans ce dernier cas sont avant tout |es ]ipides et les pigments qui 5taient d~ja contenus dans les plastes.

11. LES CHROMOPLASTES DE DRACAENA ET LES CRISTAUX. Lorsqu'on observe ces chromoplastes au microscope polarisant il faut un certain effort de surveillance pour s'empScher de les d~signer tout court comme cristaux. Ce qui nous emp~che de le faire, ce n'est certes pas leur degrd de cohesion; mais l'hdtdrogdn~it~ chimique de leurs composants, car l'on dolt borner dans ses limites bien d~finies le concept de non hemog~n~it~ des cristaux et eelui de cristaux mixtes ~ divers degr~s de dispersion (20; 5, pp. 886--897).

Nous devons donc envisager de quelle mani~re un corps qni n'est pas un cristal peut agir comme un cristal. Lord I~A:~LEm~ a d6montr~ que, si un milieu isotrope renferme des obstacles cylindriques parall~les entre eux, il peut acqu~rir les propridt~s m~mes d 'un corps cristallis~ uniaxe dont l 'axe optique est parall~le aux cylindres. La r~alisation de cette bir~fringence d4pend de la difference des deux indices de r~fraction, celui du milieu et celui des cylindres. I1 ne s'agit pas d'une birdfringence propre des eylindres: eeux-ci I'engendren~ seulement en tant qu'~erans de eonvenables dimensions (3, pp. 462 464).

Protoplasma. XXVII[ 25

378 Savell i

Si duns le cas des sph~rolithes l'id~e de la stratification est quelquefois plausible, pour le eas du ehromoplaste je pr~f~re le mod~le physique ci-dessus esquiss~. Ces chromoplastes sont des syst~mes h~t~rog~nes, dont quelques-uns des composan~s son~ form,s de particules, grosses molgeules, ou miceUes collo~dales (phase dispers~e), allong6es et dispos4es en files suivant le sens de leur longueur, et parall~lement ~ l 'axe majeur du chromoplaste. Cet axe g6om~trique aequiert par l~ des propri~t~s qui le font consid6rer comme ~ q u i v a l e n t - en premibre approximation - - ~ un axe cristallographique et ~ un axe optique. L'orientation de ces particules se fair spontan~ment, et m~me n~cessairement, ~ cause de la force directrice mol6culaire, l'hom~otropie de L~H~AN~. Ces particules allong~es pourraient ~tre isotropes, puisque la bir~fringenee de structure d4rive de la disposition des mat~riaux; mais en r~alit~ nous pouvons envisager le cas plus complexe que les obstacles optiques soient eux-m~mes bir~fringents.

Le fair est que, jusqu'iei, je n'ai pas trouv~ des ph~nombnes semblables chez les leucoplastes et je suis amen6 par consequent ~ mettre au premier plan les pigments et, duns notre cas, les carotinoides cristallisables.

On peut done envisager que ees partieules sont des crista.llites; mais ~ duns les cas typiques - - des cristallites de dimensions submicroniques.

Autrefois certains cristaux fluides ~taient envisagSs comme une esp~ce de boue form~e d 'un liquide isotrope et de cristaux solides ultra-mieroscopiques: fl se peut clue, pour certains mat~riaux biologiques, cette iaterpr~tation garde l ' importance qu'elle a perdue duns le cas susdit.

Quoi qu'il en soit, les carotinoides sour, duns le cas normal, tr~s finement dispers6s, ce qui constitue plutSt une impregnation du stroma qu'une ~ inclusion ~> au sens courant et morphologique du mot.

Un module, fond~ sur quelques observations classiques h~tivement g~n~- ratis~es, sugg~re que, lorsqu'on voit des chromoplastes en fuseau, en losange, c'est l 'effet de massives solidifications de carotene, dont le chromoplaste ~ 4pouse la forme ~>, (9, p. 109) en adaptant son stroma plastique et mou aux dures ar~tes des gros cristaux. Duns la plupart des cas il n 'en est rien. Chez Dracaena Draco ]es chromoplastes des ~ruits g~t~s laissent entrevoir une structure rayonnaute rapportable ~ des aiguilles extr~mement fines, aux limites de la visiblit~ micro- scopique; quelquefois l 'on peut apercevoir une fine frame, une structure presque fibrillaire; ees alterations du reste entrainent une diminution de bir~fringence. Bien entendu, fl est naturel d 'admettre la possibflit~ d 'un passage graduel des cristallisations submieroniques dont j 'ai purl4 aux cristallisations d'ordre micro- scopique ~ longues aiguiUes parall~les. Mais duns le cas normal le microscope ordinaire montre obscur~ment une granulosit~ diffuse que le fort grossissement ne r~ussit pus ~ r~soudre en ~l~ments bien distincts.

E t alors les pointes effil~es, les angles aigus, de m~me que les propri~t~s optiques, sont la r~sultante de l 'interaction de routes les molecules qui prennent part s l'~difice colloidal du plaste.

BELzv~a (1, p. 71) appelait ~ chromocristallites ~> certains chromoplastes offrant t~ une forme vaguement cristalline ~, et fl se peut que ce mot ancien ~enferme un concept encore rulable et qui m~rite d'etre retenu.


IL Sur le earaet~re anormal de la bir~fringence des ehloroplastes de (( Spirogyra ~)

Lorsqu'on observe au microscope de polarisation un des cristaux aciculaires d 'oxalate de Ca, comme on en trouve entre autres dans le fruit du Dracaena, ou bien des patois cellulaires, p. ex.. de Spirogyra, on voit que, si l 'on fait tourner la platine d 'un certain angle, ~ part ir de n ' importe laquelle des positions d 'extinction, l 'Sclairement que l 'on peut observer, p. ex. ~ 30 °, a identiquement la m~me intensitd qu'~ 120 °, 2100 et 300 °. C'est 1£ une consequence essentielle que l 'on peut tirer de la loi de Malus, et l 'existence m6me des 4 positions d'ex- tintion ~ angle droit enes t , elle aussi, une consequence, et pour ainsi dire un cas par~iculier.

Mais d 'une mani~re tout ~ fair 6tonnante, cette loi se trouve en d6faut dans le cas des chloroplastes de Spirogyra, du moins en ee que j 'ai pu observer

Catane. En effet, si l 'on tourne la platine ~ partir d 'une position prise comme 0 ° au commencement d 'un quadrant, l 'intensit6 lumineuse que l 'on observe p. ex. ~ 300 n 'est jamais 6gale ~ celle que l 'on trouvera apr~s avoir par- couru encore 90 autres degr6s (c. ~. d. ~ 120 °, dans notre exemple).

Spirogyra a 6t6 le mat6riel pr6f~r6 et pour ainsi dire un objet classique d 'observation pour la bir6fringence des plastes, et bien des faits sp6ciaux ont 6t6 mis en 6vidence (19, 12, 21, 23, 14). Mais, que je sache, fl n 'a jamais 6t6 explicitement pos6 en discussion, quant aux intensit6s de la lumi~re transmise, le comportement de ces plastes par rappor t ~ la loi de Malus, qui cependant est fondamentale pour arriver h d6finir le caract~re de cette birdfringence.

Ace propos je dois ouvrir une parenth~se de critique. Pour des observations d 'une valeur absolue, il faudrait 61iminer l'influence optique de la membrane cellulaire. Peut-6tre n 'a-t-on pas assez consid6r6 qu'il s 'agit d 'une surface cyhn- drique et que les rayons d 'un faisceau de lumi~re parallble la frappent sous tous les angles d'incidence possibles: parmi ces divers angles il y e n a u n qui ambne

la r6flexion totale, et certaines parties de la paroi reflbtent une fraction de la lumi~re que d 'autres parties ont pr6c6demment r6fract6es. Pour tirer des con- clusions valables fl faut se d6fier des observations faites sur des parties du chloroplaste trop rapproch6es dessurfaces sp4culai~es de ta paroi, et surtout des variations de luminosit6 qui apparaissent en concomitance avec celles de la paroi. On a observ6 que la luminosit6 la plus intense se manifeste dans les parties super- pos6es de la spire du chloroplaste, lesquelles correspondent ~ une plus grande 6paisseur de substance t ravers6e par la lumibre. E t cela est exact. Mais fl faut ajouter que ces parties viennent souvent ~ se trouver dans la positio n la plus favorable pour recevoir la lumi~re renvoy6e par les parois cellulaires. Si r o n voulait 6carter toute influence perturbatrice, peut-Stre devrait-on extraire le chloroplaste de la cetlule. Alors que je me proposais justement de le faire, les Spirogyra, ~pr~s les chaudes journ6es de Mars dernier, ont malhem'eusement disparu des bassins de notre Jardin Botanique. A vrai dire, il en est bien rest6 quelques rares filaments, mais si pauvres en chlorophylle qu'fls ne pouvaient gubre servir qu'£ confirmer le rapport direct de l'intensit6 de bir6fringence aveo leur contenu en pigment.

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380 Save lli, Remarques optiques sur les plastes

Toutefois le compor tement anormal n 'est pas partieulier ~ la Spirogyra; je l 'ai observ6 aussi, bien que moins ais6ment, dans ]es ehloroplastes d 'au t res algues des bassins de notre Ja rd in Botanique. En r~sum6 on n ' a pas du tou t 4 maxima identiques d ' intensit6 lumineuse au cours d 'une ro ta t ion de 360 °. E n tournan t lentement la platine on a 2 maxima d'6clairement qui se correspondent , et les 2 phases d '6clairement sont s6par6es par deux trbs longues phases que l 'on peut qualifier d 'obscures et qui ne permet ten t pas de d6terminer oh se t rouvent vra iment les positions d 'ext inct ion (qui devraient 6tre au nombre de 4); ou du moins cette d6termination est rendue ext r6mement diffiefle et incer- taine. On a ainsi deux secteurs de luminosit6 et deux secteurs d ' u n relatif obseur- cissement pendant un tour eomplet.

Ces observations ont encore a gtre compl6t6es et j 'espbre pouvoir le faire quand je disposerai d 'aut res Spirogyres. M a i s il est~permis, me semble-t-il, de sugg6rer, d 'ores et d6ja, que cette divergence d ' avec les eons6quences de la loi de l~alus dgpend du fair que les chloroplastes const i tuent un milieu t rouble: et e 'est 1~ peut-gtre le faeteur principal qui nous permet de nous a t tendre a t rouver en d6faut les lois nsuelles de l 'opt ique cristalline.

I N D E X B I B L I O G R A P H I QUE

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Remarques optiques sur les plastes