MICROANALYSE X DES ÉLÉMENTS DIFFUSIBLES EN BIOLOGIE …
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HAL Id: jpa-00223779 https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00223779 Submitted on 1 Jan 1984 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. MICROANALYSE X DES ÉLÉMENTS DIFFUSIBLES EN BIOLOGIE VÉGÉTALE J.-P. Garrec To cite this version: J.-P. Garrec. MICROANALYSE X DES ÉLÉMENTS DIFFUSIBLES EN BIOLOGIE VÉGÉTALE. Journal de Physique Colloques, 1984, 45 (C2), pp.C2-491-C2-494. 10.1051/jphyscol:19842111. jpa- 00223779
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MICROANALYSE X DES ÉLÉMENTS DIFFUSIBLES EN BIOLOGIE
VÉGÉTALESubmitted on 1 Jan 1984
HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.
L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.
MICROANALYSE X DES ÉLÉMENTS DIFFUSIBLES EN BIOLOGIE VÉGÉTALE
J.-P. Garrec
To cite this version: J.-P. Garrec. MICROANALYSE X DES ÉLÉMENTS DIFFUSIBLES EN BIOLOGIE VÉGÉTALE. Journal de Physique Colloques, 1984, 45 (C2), pp.C2-491-C2-494. 10.1051/jphyscol:19842111. jpa- 00223779
Colloque C2, supplément au n02, Tome 45, février 1984 page C2-491
MICROANALYSE X DES ÉLÉMENTS D I F F U S I B L E S EN B I O L O G I E VÉGÉTALE
J.-P. Garrec
DRF/Laboratoire de Biologie VEgétaLe, Centre drEtudes Nucléaires de Grenoble, 85 X , 38041 Grenoble Cedex, France
Résumé - Nous décrivons l e s pr incipales méthodes permettant l a microanalyse X des éléments d i f f u s i b l e s dans l e s végétaux, aussi bien au niveau his tologique que cytologique.
Les appl icat ions l e s plus in té ressan tes son t s igna lées , à savoir d'une par t l ' é t u d e de l a r é p a r t i t i o n des éléments d i f f u s i b l e s dans l e s orga- nismes symbiotiques, e t d ' a u t r e p a r t l ' é t u d e des var ia t ions de ces éléments dans l e s organes végétaux mobiles.
Abstract d i f f u s i b l
- We describe the main methods permitting the X ray microanalysis of e elements i n p lan ts , a t the h i s to log ica l and cytological leve? . The more i n t e r e s t i n g appl icat ions i n plant biology a r e t o be found
in the study of the loca l iza t ion of the d i f f u s i b l e elements i n symbiotic or- ganisms and espec ia l ly noting changes i n these elemnnts occuring when t h e organs move.
En biologie , l a connaissance de l a r é p a r t i t i o n des éléments minéraux à l ' é c h e l l e des organes, des t i s s u s e t des c e l l u l e s e s t de plus en plus nécessaire . Or, de nouvelles p o s s i b i l i t é s d ' inves t iga t ion e x i s t e n t maintenant grâce aux micro- sondes électroniques.
Lors de l ' u t i l i s a t i o n de l a microanalyse X en biologie , l e problème essen- t i e l e s t celui de l a préparation des échant i l lons . En e f f e t , l e s échant i l lons biolo- giques doivent r é s i s t e r dans l ' a p p a r e i l à un vide poussé e t à un bombarbement d ' é lec t rons . De même, pour qu'une analyse a i t une s i g n i f i c a t i o n , i l f a u t que l a d i s - t r ibu t ion des éléments présents dans l ' é c h a n t i l l o n observé s o i t l a même que c e l l e e x i s t a n t i n vivo. En p a r t i c u l i e r , l ' é t u d e des éléments d i f f u s i b l e s ou peu f ixés t e l s que Na, K , Cl, P e t S principalement, pose de gros problèmes. L'analyse de ces é lé - ments nécessi te l ' u t i l i s a t i o n de techniques de préparation des échant i l lons biolo- giques totalement d i f f é r e n t e s de c e l l e s u t i l i s é e s classiquement en microscopie électronique (1) .
Ces techniques de préparation des échant i l lons permettant de g a r a n t i r l e maintien en place des éléments d i f f u s i b l e s doivent également permettre de l e s mesu- r e r quantitativement. En e f f e t , pour l e s éléments d i f f u s i b l e s , l a quant i f i ca t ion e s t souvent aussi importante que l a l o c a l i s a t i o n .
I l e s t posSible de c l a s s e r ces techniques de préparation en deux catégo- r i e s : s o i t pour des études au niveau his tologique (études concernant l a r é p a r t i t i o n des éléments dans ,les d i f fé ren tes p a r t i e s d'un t i s s u biologique où l a plus p e t i t e zone analysable e s t une c e l l u l e e n t i è r e ) , s o i t pour des études au niveau cytologique (études concernant l a r é p a r t i t i o n des éléments dans l e s d i f f é r e n t s compartiments e t organi tes des ce1 l u l e s ) .
Pour l ' é t u d e des ions d i f f u s i b l e s , i l e s t impératif d ' u t i l i s e r des métho- des de f ixa t ion des t i s s u s par congélation qui so ien t l e s plus rapides possibles . Sur l e tableau I , nous avons ra pelé l e s ca rac té r i s t iques des.deux principaux gaz 1 iquides u t i l , ses pour l a congéTation des échant i l lons biologiques.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19842111
Azote Gaz. l
f@ z x - - ca lé fac t ion
Remarques : Le propane l iqu ide malgré une température de congélation p lus f a i - b l e (-188'~) possède une v i t e s s e de congélation plus grande que c e l l e de l ' azo te fondant (-210'~) grâce à s a meil leure conductibi- l i t é thermique.
De plus il r e s t e l iqu ide s u r une plus grande plage de température avant que l e phénomène de ca lé fac t ion ne s e produise (couche i s o l a n t e de gaz).
Les principales techniques de préparation des échantillons végétaux sont schématisées dans les tableaux I I e t IIIselon l ' échel le à laquelle i l e s t envisagé de f a i r e l 'étude : tableau I I pour des études au niveau histologique, e t tableau I I I pour des études au niveau cytologique.
En b i o l o g i e végétale, deux sor tes d'études où l e r ô l e e t l ' impor tance des éléments d i f f u s i b l e s sont essen t ie l s ne peuvent pratiquement ê t r e abordées que grâce à l a microanalyse X. Ce sont respectivement l e s études sur l e s r é p a r t i t i o n s des éléments dans l e s organismes "symbiotiques" (mycorhizes, l ichens, p lantes para- s i t e s ) e t l e s études sur l e s va r ia t ions des éléments d i f f u s i b l e s dans l e s organes végétaux mobiles (pu lv inus, stomates, t i g e s vo lub i les ) .
Dans l e s f i gu res cidessous, nous donnons respectivement l a r é p a r t i t i o n de K, mais aussi de Ca e t Mg dans les d i f f é r e n t e s couches anatomiques du l i c h e n CZado- nia eZongata (2 ) , a i n s i que l e s va r ia t ions de K e t C l l e long d'une traversée en t re des stomates ouverts e t des stomates fermés de Vicia faba (3).
Cladonia elongata :coupe transversale de podétion. Fig. 9. -Schéma; c : cortex; cg : couche gonidiale; m : méduUe; st : stéréome; cc : cavité centrale. Fig. 10. -Image X de la localisation du calcium.
Cladonio elongata :coupe transversale de podétion. Fi. 11. - Image X de la localisation du potassium. Fig. 12. - Image X de la localisation du magnésium.
C2-494 JOURNAL DE PHYSIQUE
Stomates de Vicia Saba
(Observation e t analyses à basse température sur por to i r f r o i d -120°C)
Variation du potassium e t du chlore l e long d'une t raversée matér ial isée par l a l igne horizontale :
Stomate fermé Stomate ouvert
Conclusion :
Dans l e cas des éléments d i f f u s i b l e s , l a microanalyse X e s t souvent l a seule méthode actuellement disponible pour déterminer des concentrations dans e t e n t r e des t i s s u s , des ce1 1 ul es ou des organi tes ce1 1 ul a i res .
Grâce aux progrès récents des méthodes de préparation des échant i l lons biolo- giques e t en p a r t i c u l i e r grâce aux congélations rapides, i l e s t maintenant possible de l o c a l i s e r mais aussi de q u a n t i f i e r avec un minimum d ' e r r e u r l e s éléments d i f fu - s i b l e s dans l e s t i s s u s biologiques.
En physiologie végétale, c e t t e technique a é t é part icul ièrement développée e t a donné de nombreux r é s u l t a t s nouveaux dans l e cadre des études s u r l e s organes vé- gétaux mobiles où l ' o n v o i t q u ' i l e x i s t e de f o r t e s var ia t ions d'éléments d i f f u s i b l e s au cours des mouvements.
Références :
(1) GARREC J . -P. , Microanalyse X des éléments d i f f u s i b l e s en biologie "Microanalyse en Biologie" é d i t é par QUINTANA C . e t HALPERN S . , Soc. Fr. de Microsc. Electron. Paris (1983) 141-150.
( 2 ) ASTA J . e t GARREC J . -P. , Etude de l a r é p a r t i t i o n du calcium, potassium, magné- sium e t phosphore dans l e s d i f f é r e n t e s couches anatomiques de dix l i chens , par analyse d i r e c t e à l a microsonde électronique. Crytog., Bryol. Lichénol., L(1980) 3-20.
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MICROANALYSE X DES ÉLÉMENTS DIFFUSIBLES EN BIOLOGIE VÉGÉTALE
J.-P. Garrec
To cite this version: J.-P. Garrec. MICROANALYSE X DES ÉLÉMENTS DIFFUSIBLES EN BIOLOGIE VÉGÉTALE. Journal de Physique Colloques, 1984, 45 (C2), pp.C2-491-C2-494. 10.1051/jphyscol:19842111. jpa- 00223779
Colloque C2, supplément au n02, Tome 45, février 1984 page C2-491
MICROANALYSE X DES ÉLÉMENTS D I F F U S I B L E S EN B I O L O G I E VÉGÉTALE
J.-P. Garrec
DRF/Laboratoire de Biologie VEgétaLe, Centre drEtudes Nucléaires de Grenoble, 85 X , 38041 Grenoble Cedex, France
Résumé - Nous décrivons l e s pr incipales méthodes permettant l a microanalyse X des éléments d i f f u s i b l e s dans l e s végétaux, aussi bien au niveau his tologique que cytologique.
Les appl icat ions l e s plus in té ressan tes son t s igna lées , à savoir d'une par t l ' é t u d e de l a r é p a r t i t i o n des éléments d i f f u s i b l e s dans l e s orga- nismes symbiotiques, e t d ' a u t r e p a r t l ' é t u d e des var ia t ions de ces éléments dans l e s organes végétaux mobiles.
Abstract d i f f u s i b l
- We describe the main methods permitting the X ray microanalysis of e elements i n p lan ts , a t the h i s to log ica l and cytological leve? . The more i n t e r e s t i n g appl icat ions i n plant biology a r e t o be found
in the study of the loca l iza t ion of the d i f f u s i b l e elements i n symbiotic or- ganisms and espec ia l ly noting changes i n these elemnnts occuring when t h e organs move.
En biologie , l a connaissance de l a r é p a r t i t i o n des éléments minéraux à l ' é c h e l l e des organes, des t i s s u s e t des c e l l u l e s e s t de plus en plus nécessaire . Or, de nouvelles p o s s i b i l i t é s d ' inves t iga t ion e x i s t e n t maintenant grâce aux micro- sondes électroniques.
Lors de l ' u t i l i s a t i o n de l a microanalyse X en biologie , l e problème essen- t i e l e s t celui de l a préparation des échant i l lons . En e f f e t , l e s échant i l lons biolo- giques doivent r é s i s t e r dans l ' a p p a r e i l à un vide poussé e t à un bombarbement d ' é lec t rons . De même, pour qu'une analyse a i t une s i g n i f i c a t i o n , i l f a u t que l a d i s - t r ibu t ion des éléments présents dans l ' é c h a n t i l l o n observé s o i t l a même que c e l l e e x i s t a n t i n vivo. En p a r t i c u l i e r , l ' é t u d e des éléments d i f f u s i b l e s ou peu f ixés t e l s que Na, K , Cl, P e t S principalement, pose de gros problèmes. L'analyse de ces é lé - ments nécessi te l ' u t i l i s a t i o n de techniques de préparation des échant i l lons biolo- giques totalement d i f f é r e n t e s de c e l l e s u t i l i s é e s classiquement en microscopie électronique (1) .
Ces techniques de préparation des échant i l lons permettant de g a r a n t i r l e maintien en place des éléments d i f f u s i b l e s doivent également permettre de l e s mesu- r e r quantitativement. En e f f e t , pour l e s éléments d i f f u s i b l e s , l a quant i f i ca t ion e s t souvent aussi importante que l a l o c a l i s a t i o n .
I l e s t posSible de c l a s s e r ces techniques de préparation en deux catégo- r i e s : s o i t pour des études au niveau his tologique (études concernant l a r é p a r t i t i o n des éléments dans ,les d i f fé ren tes p a r t i e s d'un t i s s u biologique où l a plus p e t i t e zone analysable e s t une c e l l u l e e n t i è r e ) , s o i t pour des études au niveau cytologique (études concernant l a r é p a r t i t i o n des éléments dans l e s d i f f é r e n t s compartiments e t organi tes des ce1 l u l e s ) .
Pour l ' é t u d e des ions d i f f u s i b l e s , i l e s t impératif d ' u t i l i s e r des métho- des de f ixa t ion des t i s s u s par congélation qui so ien t l e s plus rapides possibles . Sur l e tableau I , nous avons ra pelé l e s ca rac té r i s t iques des.deux principaux gaz 1 iquides u t i l , ses pour l a congéTation des échant i l lons biologiques.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19842111
Azote Gaz. l
f@ z x - - ca lé fac t ion
Remarques : Le propane l iqu ide malgré une température de congélation p lus f a i - b l e (-188'~) possède une v i t e s s e de congélation plus grande que c e l l e de l ' azo te fondant (-210'~) grâce à s a meil leure conductibi- l i t é thermique.
De plus il r e s t e l iqu ide s u r une plus grande plage de température avant que l e phénomène de ca lé fac t ion ne s e produise (couche i s o l a n t e de gaz).
Les principales techniques de préparation des échantillons végétaux sont schématisées dans les tableaux I I e t IIIselon l ' échel le à laquelle i l e s t envisagé de f a i r e l 'étude : tableau I I pour des études au niveau histologique, e t tableau I I I pour des études au niveau cytologique.
En b i o l o g i e végétale, deux sor tes d'études où l e r ô l e e t l ' impor tance des éléments d i f f u s i b l e s sont essen t ie l s ne peuvent pratiquement ê t r e abordées que grâce à l a microanalyse X. Ce sont respectivement l e s études sur l e s r é p a r t i t i o n s des éléments dans l e s organismes "symbiotiques" (mycorhizes, l ichens, p lantes para- s i t e s ) e t l e s études sur l e s va r ia t ions des éléments d i f f u s i b l e s dans l e s organes végétaux mobiles (pu lv inus, stomates, t i g e s vo lub i les ) .
Dans l e s f i gu res cidessous, nous donnons respectivement l a r é p a r t i t i o n de K, mais aussi de Ca e t Mg dans les d i f f é r e n t e s couches anatomiques du l i c h e n CZado- nia eZongata (2 ) , a i n s i que l e s va r ia t ions de K e t C l l e long d'une traversée en t re des stomates ouverts e t des stomates fermés de Vicia faba (3).
Cladonia elongata :coupe transversale de podétion. Fig. 9. -Schéma; c : cortex; cg : couche gonidiale; m : méduUe; st : stéréome; cc : cavité centrale. Fig. 10. -Image X de la localisation du calcium.
Cladonio elongata :coupe transversale de podétion. Fi. 11. - Image X de la localisation du potassium. Fig. 12. - Image X de la localisation du magnésium.
C2-494 JOURNAL DE PHYSIQUE
Stomates de Vicia Saba
(Observation e t analyses à basse température sur por to i r f r o i d -120°C)
Variation du potassium e t du chlore l e long d'une t raversée matér ial isée par l a l igne horizontale :
Stomate fermé Stomate ouvert
Conclusion :
Dans l e cas des éléments d i f f u s i b l e s , l a microanalyse X e s t souvent l a seule méthode actuellement disponible pour déterminer des concentrations dans e t e n t r e des t i s s u s , des ce1 1 ul es ou des organi tes ce1 1 ul a i res .
Grâce aux progrès récents des méthodes de préparation des échant i l lons biolo- giques e t en p a r t i c u l i e r grâce aux congélations rapides, i l e s t maintenant possible de l o c a l i s e r mais aussi de q u a n t i f i e r avec un minimum d ' e r r e u r l e s éléments d i f fu - s i b l e s dans l e s t i s s u s biologiques.
En physiologie végétale, c e t t e technique a é t é part icul ièrement développée e t a donné de nombreux r é s u l t a t s nouveaux dans l e cadre des études s u r l e s organes vé- gétaux mobiles où l ' o n v o i t q u ' i l e x i s t e de f o r t e s var ia t ions d'éléments d i f f u s i b l e s au cours des mouvements.
Références :
(1) GARREC J . -P. , Microanalyse X des éléments d i f f u s i b l e s en biologie "Microanalyse en Biologie" é d i t é par QUINTANA C . e t HALPERN S . , Soc. Fr. de Microsc. Electron. Paris (1983) 141-150.
( 2 ) ASTA J . e t GARREC J . -P. , Etude de l a r é p a r t i t i o n du calcium, potassium, magné- sium e t phosphore dans l e s d i f f é r e n t e s couches anatomiques de dix l i chens , par analyse d i r e c t e à l a microsonde électronique. Crytog., Bryol. Lichénol., L(1980) 3-20.
