II - Comment expliquer son mécanisme de mouvement ?
a) Dans quelles circonstances observe-t-on une transformation ?
La pluie, la grêle, le vent, l’approche d’un insecte ou même un simple effleurement ou un léger souffle suffisent pour que la plante actionne son mécanisme de défense et replie ses feuilles sur elle-même. En cas de choc localisé et très faible, la plante peut ne replier qu’une seule foliole tandis que si elle reçoit un gros choc, la réponse peut aller jusqu’à se propager à toute la plante.
Ce mécanisme est également actionné en fonction de la température du milieu dans lequel le Mimosa Pudica se trouve. En effet, il est préconisé de cultiver la plante dans une atmosphère d’environ 15 degrés Celsius car elle ne résiste pas aux températures élevées. Lorsqu’il fait chaud, elle actionne son mécanisme de défense pour éviter de perdre une quantité d’eau trop importante.
Ces phénomènes, appelés thigmonastie dans le cas d’une stimulation tactile ou thermonastie dans le cas d’une variation de température, sont donc des mécanismes de défense qui permettent à la plante de se protéger des agressions extérieures liées aux intempéries, au climat mais aussi aux éventuels prédateurs.
b) Quels phénomènes permettent d’expliquer cette transformation ?
- La turgescence
Le phénomène de turgescence permet d’expliquer l’ouverture des feuilles. C’est l’état d’une cellule vivante dilatée par l’eau qui y est entrée. Les feuilles contiennent des cellules qui fonctionnent un peu comme un sifflet cotillon : elles peuvent se gonfler d’eau ou se contracter.
Pour expliquer ce phénomène de turgescence, nous avons fait une expérience à partir des cellules de l’oignon rouge.
Tout d’abord, nous avons prélevé un fragment translucide d’épiderme. Nous l’avons étalé sur une lame, dans une goutte de colorant rouge neutre dilué, puis nous avons recouvert le tout d’une lamelle.
Au microscope, nous observons distinctement la membrane et le noyau cependant le cytoplasme est à peine visible. Il se situe entre la vacuole et la membrane mais il est très réduit.
Nous apercevons la vacuole, colorée en rouge, qui occupe un volume très important dans la cellule. Cela est dû à la présence de l’eau colorée qui est entrée par osmose dans la vacuole. L’osmose est un phénomène de transfert de l’eau qui passe du milieu le moins concentré vers le milieu le plus concentré, de part et d’autre de la membrane.
Ce phénomène, observé chez l’oignon rouge, est semblable à celui présent chez le Mimosa pudica. Cependant, il est beaucoup plus difficile à observer chez ce dernier, c’est pourquoi l'oignon rouge nous aide à mieux comprendre le mécanisme.
Phénomène de Turgescence observé chez l'oignon x400 colorant rouge neutre
Schéma annoté de la Turgescence
- La plasmolyse
Lorsqu’il se sent agressé, le Mimosa pudica se rétracte lui donnant un aspect fané ; c’est la plasmolyse qui est à l’origine de ce phénomène.
La plasmolyse est l’état cellulaire résultant d’une perte d’eau, notamment au niveau des vacuoles des cellules végétales. Elle est, elle aussi, provoquée par le phénomène d’osmose.
La cellule végétale entre en plasmolyse lorsqu’elle se trouve dans un milieu très concentré. Elle perd alors de l’eau au travers des membranes et il y a donc un dégonflement de la vacuole. La plante devient alors molle, d'où les feuilles et les tiges de la Sensitive qui tombent. Et, si cet état dure trop longtemps les cellules meurent.
Pour expliquer ce phénomène de plasmolyse, nous nous sommes également appuyées sur les cellules de l’oignon rouge.
Sur la lame déjà préparée au préalable, au contact de la lamelle, nous avons déposé 2 gouttes de solution concentrée de saccharose à 40%. Tandis que, de l’autre côté de la lamelle, on aspire la solution de rouge neutre avec un buvard. Ces cellules sont alors dans un milieu très concentré.Au microscope, on constate qu’au bout de quelques minutes les vacuoles sont devenues très petites ce qui est dû à la sortie d’eau vers le milieu extérieur, plus concentré. Ces cellules sont donc plasmolysées.Ces mouvements d’eau s’accompagnent de sortie d’ions chlorure et d’ions potassium. Les sorties d’ions potassium ont été mis en évidence dès 1960 et les sorties d’ions chlorure ont été mesurées en 1980.
Phénomène de plasmolyse observé chez l'oignon x400 colorant rouge neutre
Schéma annoté de la plasmolyse
- La déplasmolyse
Ensuite, nous avons déplasmolysé les cellules de l’oignon rouge. Pour cela, il ne faut pas attendre trop longtemps. Il suffit de replacer le fragment d’épiderme dans de l’eau déminéralisée et la vacuole reprend alors sa taille initiale. La déplasmolyse est assez compliquée à obtenir, surtout lorsque c’est la première fois qu’on pratique une telle expérience. Le résultat obtenu au microscope n’a donc pas été parfait mais suffisant pour pouvoir observer le mécanisme.
En ce qui concerne le Mimosa pudica, la réouverture de la plante se fait lorsque le calme est revenu. Pour notre plante nous avons dû la mettre dans un endroit fermé, sans présence humaine. La réouverture est bien plus longue que son repliement lors d’un choc. Elle met environ 10 à 30 minutes pour se rouvrir totalement contrairement au mécanisme de plasmolyse qui met seulement quelques secondes à se déclencher. La plante ne va pas s’ouvrir uniformément, certaines feuilles vont mettre plus de temps que d’autres.
