Morphologie et l\u27origine plastidique des globules de caoutchouc chez Ficus carica et Ficus elastica

Bien que le caoutchouc tienne une place caractéristique dans le métabolisme végétal, son origine n’est pas encore suffisamment expliquée ni au point de vue physiologique ni au point de vue cytologique. Les recherches deBobilioff (Fre y-W y s- s 1 i n g 4) et de P o p o v i c i (9) ont démontré que le caoutchouc se forme dans les couches périphériques du protoplaste des vaisseaux lactifères, c’est-à-dire d’une manière intraplasmatique, comme les autres terpènes eux-aussi, et qu’il ne tombe qu’ulté- rieurement dans la cavité vacuolaire centrale, remplie du sérum de latex. Cependant, il n’est pas clair si le processus de la formation des globules du caoutchouc a lieu dans le cytoplasma indifférencié, comme c’est le cas chez des terpènes plus simples (huiles volatiles, résines), ou si ce processus se déroule en présence de la substance plastidique, comme chez les tétraterpènes ou chez l’amidon. C’est Frey-Wyssling (4) qui a le premier émis l’hypothèse que les globules du caoutchouc se forment aussi d’une manière plastidique, en fondant son hypothèse sur les faits suivants. 1° les globules du caoutchouc ont souvent une forme spécifique, de même que les grains d’amidon; 2° on peut distinguer souvent sur ces globules un noyau mou et une couche superficielle particulière, du caractère protéinique, qui peut représenter le résidu de la substance plastidique; 3° pendant la croissance de la plante les globules du caoutchouc montrent des signes d’un grossissement successif; 4° en éliminant le sérum du latex, les globules du caoutchouc ne peuvent pas être débarrassés d’un certain résidu protéinique (2—3%), ce qui prouve que cette quantité de la substance protéinique est fortement liée aux globules du caoutchouc. Mais malgré l’admissibilité considérable de l’hypothèse de F r e y-W y s s 1 i n g, il nous manquait, d’abord, des arguments cytologiques plus exacts. Une couche particulière superficielle d’une dureté plus grande que celle du noyau du globule est constatée chez plusieurs plantes (Hevea, Castilloa, Ficus carica, Broussonnetia papyrifera). [v. les travaux de Barron (1), Freundlich & Hauser (2), Memmler (7), Frey- Wyssling (4), M o 1 i s c h (8)]. Chez Ficus elastica seule une certaine couche adsorptive était constatée à l’aide de l’ultramicroscope (Freundlich & Hauser 2). Mais aucun de ces auteurs, à l’exception de Frey-Wyssling et, partiellement, de Memmler, ne mettait cette couche, comme aussi ses caractères protéiniques, en rapport avec la formation des globules du caoutchouc. L’hypothèse de Frey-Wyssling, fondée sur ces observations, s’est trouvée confirmée pour la première fois par les recherches de Prokofjev (11), qui a démontré l’origine plastidique des globules du caoutchouc chez Scorzonera tau- saghyz. En même temps que s’accomplissait la publication de ce travail de Prokofjev, je faisais, au printemps et en été 1946, mes propres recherches sur la morphologie et sur l’origine des globules du caoutchouc chez Ficus carica et Ficus elastica, dont voici les résultats, exposés sommairement: II. Méthodes et observations Recherches u11ra m i croscopiques (Dans ces recherches je me servais d’un ultracondenseur catoptrique de Reichert, avec immersion d’huile Reichert No 18b). Les préparations sont faites de manière suivante: Une petite goutte de latex sur un couvre-objet est desséchée à l’air. Puis, fixation dans le formol 10%, 5 minutes — lavage dans l’eau distillée — dessèchement de nouveau — éther ou benzol^ 5 minutes — dessèchement — glycérine. Ou: formol — l’eau — alcool — xylol — baume du Canada. Résultat: Fig. 2 (Ficus carica) et Fig. 4 (Ficus elastica). On voit sur les bords de la préparation, que, même après l’extraction au benzol, les enveloppes complètes ou incomplètes des globules du caouthouc, substantiellement différentes du caoutchouc, restent. Elles sont situées dans le sérum finement granulé. Coloration de l’enveloppe du globule de caoutchouc avec la rubine S. Préparation: On plonge l’enduit du latex frais sur le couvre- objet, dans la solution aqueuse saturée de l’acide picrique (fixation 5 min.). Puis, alcool 50%, 1 min. — rubine S, solution aqueuse 1 : 500, 1 heure —- lavage dans l’acide chlorhydrique 0,5%, environ 1 min. (contrôler la différentiation au microscope!) —- alcool 50%, court lavage — dessèchement à l’air -— baume de Canada. On colle la préparation, en évitant une trop forte pression. Résultat: Fig. 5 (Ficus carica), Fig. 6 (Ficus elástica). Presque sur chaque globule on distingue nettement une mince enveloppe rouge, complète ou incomplète. L’enveloppe même sur certains parties a des épaississements en forme de casque, de croissant ou granuleux, qui montrent une grande similitude avec les amyloplastes. Les enveloppes de Ficus elástica sont plus minces. Il y a des globules sur lesquels on ne voit aucune enveloppe (c’est du caoutchouc nu). Les globules sans enveloppe ou avec une enveloppe incomplète collent facilement ensemble. Il est un peu plus difficile de faire une bonne préparation de Ficus elástica à cause de la viscosité plus faible du sérum. Coloration double du globule de caoutchouc avec la chlorophylle et la rubine S. La coloration avec la chlorophylle est réalisée à l’aide d’un extrait chlorophyllien cru, preparé de la manière suivante: Par le trempage de l’herbe pendant 3—4 jours dans l’alcool 96% froid, on obtient un extrait chlorophyllien plus foncé. On filtre l’extrait et on le mêle, immédiatement avant l’usage, avec de l’eau (1 : 1). Ce mélange est inconstant, (il s’y forme facilement un dépôt), mais il suffit pour une coloration. Préparation: on fixe un enduit du latex frais dans l’acide picrique, comme au chapitre précédent. Puis, alcool 50%, 1 min. — solution chlorophyllienne 15 min. — lavage dans l’eau, 1 min. — rubine S, solution aquese 1 : 500, 15 min. — lavage dans l’eau distillée (pas HCl!) — glycerine. Résultat: le noyau du globule de caoutchouc est d’un vert intensif, l’enveloppe est d’une couleur rouge. Le contraste des coulers est d’un grand effet. L’observation doit se faire à la lumière du jour ou à la lumière d’une lampe munie d’un filtre bleu. Réduction du nitrate d’argent dans l’envelop- pe du globule de caoutchouc Préparation: On plonge, dans l’obscurité, un enduit de latex tout frais sur un couvre-objet, dans une solution aqueuse d’AgNO» 1%, et on le laisse dans la solution au moins 3 jours. Puis, on le lave dans l’eau distillée et on le laisse sécher à l’air, dans une pièce éclairée. Coller par le baume du Canada. Résultat: Les enveloppes des globules du caoutchouc, ensemble avec les épaississements casqueteux (de même comme figure 5 et 6), se colorent en brun, à cause de la présence de l’argent réduit. Si on prolonge l’exposition à la lumière, la coloration de la préparation devient plus forte. L’imprégnation est donc, en partie, un processus chimique, conditionné par l’activité chimique de l’enveloppe elle meme et, en partie, un processus photochimique. Recherches des stades initiaux de l’évolution des globules du caoutchouc chez Ficus carica Les fruits de Ficus carica pas encore mûrs sont coupés et plongés dans le formol 10% si rapidement que pas une goutte du latex ne peut s’écouler. Après un mois environ, on fait, avec un rasoir, des coupes longitudinales radiaires, tout près de l’orifice du fruit, c’est-à-dire du côté opposé au plan de coupage. Ensuite, coloration des coupes dans la solution aqueuse de rubine S 1 : 500, 24 heures —- lavage dans la solution aqueuse saturée d’acide picrique, 1—5 min. (pendant que se lèvent encore les petits nuages de la couleur!) —• alcool 50%, 15—30 min. —- alcool 96%, tout au plus 5 min. •— huile volatile de girofles (pas xylol!) -— baume du Canada. Résultat: Fig 7., 8. Dans les vaisseaux lactifères, surtout à leurs faites, on voit le cytoplasme peu coloré, sans une vacuole centrale bien exprimée. Dans le cytoplasma se trouvent les noyaux fusiformes et les nombreux petits corps plus ou moins ronds d’un rouge intensif. D’après leur forme et d’après leur coloration rouge, identique à la coloration des autres plastides dans la préparation, on peut conclure, que ces corps représentent des éléments de la substance plastidique. Déjà dans les plus petits granules on voit, par endroits, des commencements de la formation du caoutchouc, qui, sous la forme d’une petite quantité d’une substance transparente incolorée, adhère à ces corps. Dans les divers vaisseaux lactifères on voit les différents stades de la croissance et de la formation des globules de caoutchouc, au sein de ces corps plastidiques. Les vaisseaux lactifères plus larges sont remplis des globules de caoutchouc tout grandis. III. Conclusions L’examen des globules de caoutchouc tout à fait grandis de Ficus carica et Ficus elastica au ultramicroscope a démontré, qu’ils se composent, chez les deux plantes, de deux composants morphologiquement et substantiellement différents: d’un noyau de caoutchouc, et d’une enveloppe mince d’une autre matière. Les méthodes de la coloration avec la rubine S et la chlorophylle mettaient en évidence la différence substantielle de ces deux phases, comme aussi le caractère protéinique de l’enveloppe. Les détails structuraux (les épaississements en forme de casque) sur les enveloppes et leur disparition successive chez les globules plus vieux, montrent, qu’il s’agit ici d’un reste de la subtance plastidique de laquelle le caoutchouc s’est formé. La déposition de l’argent élémentaire, après l’imprégnation en obscurité au nitrate d’argent, laquelle se réalise dans toutes les parties de l’enveloppe protéinique, prouve que l’enveloppe du globule de caoutchouc frais possède une activité chimique, qui ressemble à l’activité des chloroplastes. La réduction de l’AgNO;, a, par suite, outre comme facteur d’une coloration, aussi un caractère microchimique, et elle est comme une preuve nouvelle de la nature plastidique de l’enveloppe protéinique. La présence de nombreux corps plastidiques dans les rameaux terminaux les plus minces des vaisseaux lactifères, comme aussi les divers stades successifs de l’accumulation du caoutchouc au sein de ces corps, et enfin, la réduction définitive de la masse plastidique sur une enveloppe, épaissie seulement par endroits, chez les globules de caoutchouc tout grandis, peuvent servir d’argument le plus sûr en faveur de l’origine plastidique du caoutchouc chez ces plantes. L’hypothèse de F r e y-W y s s 1 i n g (4) sur l’origine plastidique des polyterpènes et les observations subséquentes de Prokofiev (11), trouvent dans nos recherches leur confirmation entière. Je crois qu’on peut considérer comme un fait bien certain que le caoutchouc est d’origine plastidique. Il est aussi in- terresant que dans les nombreux latex, excepté les amylopla- stes déjà connus et les plastides du caoutchouc à présent mieux examinés par ces travaux, les plastides se montrent dans un grand nombre aussi comme centres de la formation des matières huileuses et protéiniques (Molisch 8). Ces observations démontrent aussi la signification de la substance plastidique et son rôle spécial dans la formation des composés haut-moléculaires et haut-polymérisés, sans égard à leur différence chimique, et, probablement, sans égard à leur rôle physiologique. On doit cependant souligner que la problématique biochimique et physiologique de la création des polyterpènes reste même après ces recherches ouverte. La place des polyterpènes dans le métabolisme et leur caractère excrétique, lequel paraît incontestable d’après les investigations deBobilioff, Spen- ce, Mac Callum et Mochkina (F r e y-W y s s 1 i n g 4, 5) et d’après l’opinion de Frey-Wyssling, se montre à présent aussi dans une lumière spéciale. Il serait, en tout cas, indispensable de trouver une explication plus détaillée au phénomène en quelque sorte paradoxal, que les énormes possibilités énergétiques de la substance plastidique s’épuisent dans la création des excreta purs. La suggestion de Frey-Wyssling (4) sur le rôle des plastides en liaison avec l’etat d’agrégation des composés créés représente jusqu’ici l’unique apport à l’eclaircissement de ce problème. La présence d’un résidu plastidique sur les globules du caoutchouc, dispersés dans le sérum du latex, pose aussi la question, ce que représente en réalité le latex. Est-ce-que on le doit considérer comme un suc vacuolaire, ou comme une forme diluée spéciale du cytoplasme? Bien qu’en ces derniers temps l’opinion prévaut que le latex est un suc vacuolaire, le manque du tonoplaste et, dès maintenant, aussi la présence des produits et des résidus plastidiques, laquelle n’est pas connue pour les sucs vacuolaires, exigeront une certaine clarification de ce problème. Il est probable que ces observations sur l’origine plastidique du caoutchouc pourront favoriser une solution dans ce domaine, et ouvrir ainsi la voie à une caractérisation meilleure et plus évidente du latex en général