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Mise en évidence du phototropisme : une méthode simple pour obtenir du matériel utilisable

Texte, réalisation des préparations et photographies : Jean-Pierre Rubinstein
Adaptation et mise en ligne : Gilles Camus

Jean-Pierre Rubinstein est membre du service BioMédia de l'Université Pierre et Marie Curie

I. Les difficultés pour obtenir un coléoptile droit

Les premières études sur le phototropisme ont été faites par Darwin en 1880 sur Phalaris canariensis. D’autres graminées ont été utilisées par la suite, en particulier l’Avoine, mais aussi le Blé. Ce dernier matériel est facile à obtenir dans des épiceries spécialisées. Des espèces de Blé sont proposées pour être consommées en germination. Ce matériel présente l’avantage de pouvoir germer et de ne pas être traité ce qui évite une intoxication possible de l’expérimentateur.

Mais pour que l'interprétation des résultats d'expériences sur le phototropisme soit aisée, il faut partir de coléoptiles droits. Or obtenir un coléoptile de Blé verticale, n’est pas aussi facile qu’il y parait. La description des étapes de la croissance du grain permet de le comprendre. Le grain de blé germe, ce qui se traduit par l’apparition de racines. La nature du substrat (gélose à 2%, vermiculite, papier filtre, coupelle remplie d’eau) est suffisamment rigide pour s’opposer à la pénétration aisée des racines.

Figure 1 : Germination de grains de Blé déposés sur de la gélose	Figure 2 : Germination d’un grain de Blé déposé sur de la vermiculite. Remarquer la bascule du grain.	Figure 3 : Coléoptile courbé

En croissant, les racines vont exercer, tel un vérin, une force qui va soulever la jeune plantule. Le jeune coléoptile, solidaire du caryopse, s’incline. Sous l’influence de la gravité et pour rétablir une croissance verticale, le coléoptile se courbe pour se redresser (voir Figs. 1, 2, 3).

Les premières expérimentations ont fait appel à des montages qui permettent une croissance verticale du coléoptile à l’obscurité (voir Fig. 4). Ce ou ces dispositifs sont difficiles à réaliser et ne sont de plus pas disponibles dans une salle de classe.

Figure 4 : Montage expérimental permettant d'obtenir des coléoptiles verticaux.

L’objet de cet article est de proposer la description d’un montage facile à réaliser pour obtenir des coléoptiles droits et verticaux. Afin d’aider à la sensibilisation à la prévention des risques, tel qu’il est prévu dans le décret n° 2006-41, nous avons inséré dans cette fiche des règles de sécurité.

III. Matériel

• Blé tendre (ou avoine…). Les cultivars de Blé tendre (Triticum turgidum) s'achètent en magasin de produits diététique ou de magasin « bio ». Imbibition de 2 à 24 heures.
• Paire de pince courbe à bout arrondi
• Barquette en plastique de 25 ml (attention : les entreposer avec le matériel expérimental loin de toute source de nourriture, changer l’emballage, y inscrire "matériel pour culture de végétaux". Ces boites peuvent s’acheter chez des distributeurs de matériel de restauration, leur aspect ne différent pas du matériel de laboratoire.)
• Vermiculite (mica expansé à la chaleur). Dimension linéaire moyenne du grain : 1 à 4 mm. Le produit est distribué par sac de 100 litres (poids 13 kg environ. Prix indicatif : environ 20€ TTC le sac, ou 5€ TTC par kg). Voir Jeulin, Pierron, des jardinneries, des horticulteurs, des entreprises d’isolation (c’est un usage de la vermiculite). Précaution d’emploi : d’une manière générale éviter de brasser ce produit pour ne pas générer de poussière.
• Boite à chaussure.
• Papier noir de faible grammage (magasin de fourniture de dessin)

IV. Méthodes

• Imbiber  la vermiculite. La vermiculite doit flotter sur un excès d’eau.
• Remplir les barquettes, égoutter l'excès d'eau.
• Tasser la vermiculite avec les phalanges. Entraînez-vous, il faut que la vermiculite soit suffisamment tassée pour que le grain garde sa position, mais il faut éviter de trop la compacter pour ne pas gêner la croissance du coléoptile ni l’oxygénation du milieu.
• Déposer les grains sur une feuille de papier ou sur le couvercle renversé d’une boite de Petri (voir Fig. 5). Avec la pince à bout courbé, insérer les grains verticalement de telle façon qu’on ne voit plus le sommet du grain. Avec le conteneur de 25 ml on peut disposer 3 rangées de 3 grains.
• Lorsque tous les grains sont insérés dans la vermiculite, tasser celle-ci légèrement.
• Laisser pousser deux jours et demi à trois jours à une température de 20 à 24°C pour obtenir des coléoptiles utilisables. Il faut prévoir une mise en culture échelonnée pour être sur d’avoir du matériel à la bonne taille. (voir Fig. 6).
• Examiner les germinations dans une semi obscurité. Remarque : Si on a un grand nombre de boites de germination à préparer, il est souhaitable de les réunir par lot d’environ 5 boites dans une plus grande boite étanche à la lumière. Ceci permet d’examiner l’état de croissance des germinations des 5 boites de germination sans exposer inutilement les autres semences à la lumière. 

Figure 5 : Orientation d'un grain de blé.	Figure 6 : Jeune coléoptile qui va bientôt être utilisable pour la mise en évidence du phototropisme. La plantule  est dans un plan perpendiculaire  à la surface de la vermiculite.

Pour la chambre d’expérience, une boite à chaussure convient parfaitement. Il est intéressant de la tapisser de papier noir mat ce qui évite une réflexion de la lumière. On peut réaliser une expérience témoin dans la même boite si on a pris soin de la séparer en deux par une cloison (voir Fig. 7).

Figure 7 : A gauche les coléoptiles témoins, à droite ceux qui seront exposés à la lumière.

Professeur Lafleur

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