ANATOMIE VÉGÉTALE: HISTOIRE, OBJET D'ÉTUDE, MÉTHODES - LA BIOLOGIE - 2025

L' anatomie des plantes au sens strict est la base fondamentale pour l'étude d'une grande variété de tissus végétaux, étant un outil d'une grande importance en botanique et dans les sciences biologiques en général. Cette discipline se concentre principalement sur l'étude cellulaire des tissus par microscopie depuis leur origine jusqu'à leur développement.

Tous les tissus reproducteurs étudiés ensemble dans le domaine de l'embryologie végétale et de la palynologie sont souvent exclus. La manière dont les cellules sont assemblées et disposées les unes avec les autres est d'un grand intérêt pour l'anatomie végétale.

Source: pixabay.com

L'anatomie végétale est étroitement liée à d'autres domaines tels que la physiologie des plantes et leur morphologie. Les caractéristiques observées dans la plupart des cas sont différentielles entre les groupes de plantes et sont utilisées pour établir des relations phylogénétiques.

L'histoire

À ses débuts, l'anatomie végétale comprenait également l'étude de la morphologie des plantes et de leurs caractéristiques externes. Cependant, depuis le milieu du XXe siècle, les études d'anatomie se sont exclusivement limitées à l'étude des organes internes et des tissus internes, la morphologie étant une discipline à part.

Les premiers travaux sur l'anatomie végétale et la botanique, réalisés à l'aide du microscope, sont dus à Marcello Malpighi et Nehemiah Grew. En 1675, Malpighi avait publié son ouvrage Anatome plantarum, où il décrit à travers des illustrations des structures végétales telles que les stomates des feuilles.

De son côté, en 1682, Grew publia un ouvrage avec des illustrations très fiables sur les tissus végétaux, qui démontrent l'exactitude de ses observations. Cet ouvrage s'intitulait L'anatomie des plantes.

À partir des années 1960, le développement de la microscopie a représenté une grande avancée dans tous les domaines de l'anatomie végétale.

La microscopie et son utilisation en anatomie végétale

L'étude des structures végétales a connu un développement étroitement lié à la création et à l'évolution de la microscopie. Depuis leur invention au 17ème siècle, les microscopes sont devenus l'outil intellectuel qui a façonné de nombreux domaines de la science biologique.

L'un des premiers domaines à privilégier avec le développement de la microscopie a été la botanique, en particulier dans l'étude anatomique. Les scientifiques expérimentaux Robert Hooke et Leeuwenhoek ont ​​été reconnus comme l'un des premiers à observer au microscope et à décrire diverses structures au cours du 17e siècle.

Dans les travaux de Malpighi et Grew, la microscopie a joué un rôle fondamental, permettant le développement de ces deux précieux ouvrages botaniques, faisant de ces scientifiques importants du XVIIe siècle les pionniers de l'anatomie végétale et de la micrographie botanique.

Depuis lors, l'étude de l'anatomie végétale s'est développée en parallèle avec la microscopie. Ce dernier évoluait en fonction des besoins de connaissance de l'homme.

La microscopie est actuellement un outil essentiel dans l'étude des structures végétales, où elle est utilisée de la simple loupe aux microscopes électroniques de technologie avancée.

Qu'étudie l'anatomie végétale?

L'anatomie végétale est responsable de l'étude de tous les tissus et formes d'organisation de ceux-ci, présents dans les plantes. Cela indique qu'il évalue à la fois les tissus et l'organisation cellulaire interne et l'étude des structures externes.

Parmi les structures évaluées figurent: les feuilles, les tiges, les écorces, les racines, les extrémités des tiges et des racines, les méristèmes et tissus après différenciation cellulaire, la disposition des cellules dans les organes, entre autres.

Méthodes et techniques

Les techniques appliquées à l'étude de l'anatomie des plantes sont très variées. Chacun d'eux dépendra du tissu ou de l'organe étudié.

En général, les préparatifs permanents aux études microscopiques sont indispensables en tant que source d'informations élémentaires tant dans la recherche que dans l'enseignement. Cependant, pour la fixation d'échantillons de divers tissus anatomiques, une série de techniques de base doit être exécutée pour leur observation ultérieure.

Ces derniers sont appliqués car les tissus et leurs composants sont difficiles à différencier clairement avec des observations directes.

Toutes les plantes sont constituées des mêmes tissus basiques, dermiques, fondamentaux et vasculaires. Au sein de ces tissus, la manière dont les cellules sont organisées diffère considérablement entre les plantes et, par conséquent, les méthodes anatomiques pour les traiter sont différentes.

En général, le matériel botanique à étudier doit répondre à certaines caractéristiques, par exemple que les structures sont complètement saines et développées. En plus de cela, ils ne doivent pas présenter de dommages structuraux externes ou internes et leur coloration est typique de l'espèce étudiée et que le spécimen sur lequel les échantillons sont prélevés est représentatif.

Fixation

Le processus de fixation vise à préserver les tissus et leurs caractéristiques morphologiques aussi proches que possible du moment où le tissu était vivant. Ceci peut être réalisé avec des fixateurs physiques ou chimiques. Les plus utilisés sont les fixateurs simples tels que l'éthanol, le méthanol ou l'acétone, qui se fixent par déshydratation.

Ils fonctionnent très bien pour les petits échantillons et peuvent même préserver la pigmentation des tissus. Des aldéhydes tels que le formaldéhyde, le glutaraldéhyde et l'acroléine peuvent également être utilisés. D'autres fixateurs coagulants comprennent l'éthanol, l'acide picrique, le chlorure de mercure et le trioxyde de chrome.

Des mélanges de fixation sont également utilisés, parmi lesquels il existe plus de 2000 formules publiées, les plus fréquentes étant la FAA, les fixateurs à l'acide chromique, les mélanges Farmer et Carnoy, entre autres.

Toujours pendant ce processus, une attention particulière doit être portée au temps de fixation et à la température à laquelle elle est effectuée, car des processus tels que l'autolyse peuvent être accélérés.

Par conséquent, il est recommandé de le réaliser à basse température et à un pH proche de la physiologique du tissu pour éviter la formation d'artefacts dans les tissus qui se prêtent à des interprétations anatomiques erronées.

Déshydratation

Il consiste en l'élimination de la teneur en eau des tissus végétaux préalablement fixés. Ceci est souvent fait avec un gradient croissant d'agents déshydratants qui peuvent ou non être des solvants de paraffine, la paraffine étant l'un des principaux agents à inclure.

La déshydratation par solvant de la paraffine est réalisée principalement avec de l'éthanol dans une série de 30, 50, 70 et 95%.

Après ce processus, les tissus sont transférés dans un agent déshydratant de solvant de paraffine. Ces agents rendent généralement les tissus translucides. Les agents les plus courants sont le xylène et le chloroforme. Une série de concentrations est également utilisée pour ces réactifs.

Infiltration / inclusion de tissus dans la paraffine

Cette opération est réalisée pour remplacer le milieu de déshydratation par le milieu d'infiltration / inclusion. Cela donne au tissu une rigidité suffisante pour effectuer des coupes fines et fermes, en raison du durcissement temporaire des tissus et des cavités qu'il présente. Le matériau le plus utilisé est la paraffine histologique.

Microtomie

Les échantillons inclus dans les blocs de paraffine sont sectionnés à l'aide d'un microtome, ce qui rend les coupes suffisamment fines pour être observées au microscope. Toutes les structures morphologiques sont conservées après découpe de manière à faciliter l'étude du tissu.

En général, les coupes ont une épaisseur de 1 à 30 microns. Il existe plusieurs types de microtomes fréquemment utilisés, notamment le microtome de table, la congélation, le cryostat, la rotation des lames et l'ultramicrotome. Certains d'entre eux avec des lames de diamant ou de verre spécialisées.

Coloration

Les coupes histologiques sont colorées pour faciliter l'observation et l'analyse des différents composants cellulaires.

Les colorants et les techniques de coloration sont appliqués en fonction des structures à observer plus facilement. Les colorants les plus couramment utilisés en botanique sont la safranine "O", le FCF vert rapide, l'hématoxyline, l'orange G, le bleu d'aniline et le bleu de toluidine. Le choix d'un colorant ou d'un autre dépend de l'affinité ionique du colorant avec la structure à teindre.

Des colorants de contraste tels que la combinaison de safranine "O" et de FCF vert rapide peuvent également être utilisés. La safranine colore la cutine en rouge, les parois lignifiées, les nucléoles, la chromatine et les tanins condensés, et la subérine brun rougeâtre. Alors que le FCF tache, les parois cellulosiques semblent bleuâtres et un ton vert violacé sur le cytoplasme.

D'autre part, les tissus teints au bleu de toluidine vont du bleu foncé / rougeâtre au bleu clair / rose.

Tests histochimiques

Des tests histochimiques permettent de révéler des molécules ou familles de molécules présentes dans le tissu étudié et d'évaluer leur distribution tissulaire «in situ».

Ces tests peuvent être réalisés en utilisant des réactions chimiques pour détecter des glucides libres ou conjugués et des tests histochimiques enzymatiques dans lesquels l'activité enzymatique cellulaire est détectée même après fixation chimique du tissu.

Le produit final de cet ensemble de techniques se termine par l'évaluation de la coupe histologique préparée avec des outils de microscopie. Des microscopes optiques ou électroniques peuvent être utilisés, soit à balayage, soit à transmission. Beaucoup de ces caractères sont très petits (ultrastructuraux ou micromorphologiques).

D'autres techniques incluent la macération des tissus végétaux pour séparer leurs composants et les observer individuellement. Un exemple en est la macération de tissus tels que le bois, qui facilite l'observation des éléments trachéaux et d'autres structures et en fait une analyse détaillée.

Références

1. Beck, CB (2010). Une introduction à la structure et au développement des plantes: l'anatomie des plantes pour le XXIe siècle. La presse de l'Universite de Cambridge.
2. Blanco, CA (éd.). (2004). La lame: morphologie externe et anatomie. Universidad Nac. Del Litoral.
3. Megías, M., Molist, P., et Pombal, M. (2017). Atlas d'histologie animale et végétale. Tissus végétaux. Département de biologie fonctionnelle et des sciences de la santé. Faculté de Biologie Université de Vigo. Espagne. 12pp.
4. Osorio, JJ (2003). Microscopie appliquée à la botanique. Cours théorique-pratique. Division académique des sciences biologiques. Université autonome Juárez de Tabasco.
5. Raven, PH, Evert, RF et Eichhorn, SE (1992). Biologie végétale (Vol. 2). J'ai inversé.
6. Sandoval, E. (2005). Techniques appliquées à l'étude de l'anatomie végétale (Vol. 38). UNAM.