Niveau

Classe de 2de

Contenu notionnel

Les organes sont constitués de cellules spécialisées formant des tissus. L’existence d’une matrice extracellulaire permet l’adhérence cellulaire.

Description de l’activité

Dans un premier temps, une activité manipulatoire de préparation et d’observation microscopique de tissus de tomate est proposée aux élèves. Deux types de cellules sont ainsi découverts à partir de l’étude de ce fruit : des cellules de l’épicarpe (« peau ») et des cellules du mésocarpe (« pulpe »).

Coupes histologiques de tomate réalisées en classe par des élèves et photographiées à l’aide d’un smartphone

Au-delà de la différence de taille des cellules, l’attention des élèves est portée sur le contour des cellules.

Les cellules de l’épicarpe sont jointives et présentent une paroi épaisse, alors que celles du mésocarpe sont dissociées et possèdent une paroi fine.

Des documents complémentaires sont alors mis à disposition des élèves pour comprendre l’importance de la paroi des cellules végétales dans l’adhérence des cellules.

Document 1 : Mûrissement des tomates.

Observation au microscope d’un prélèvement de pulpe d’une tomate verte (à gauche) et d’une tomate mûre (à droite). Seules les parois sont schématisées.

Document 2 : Fermeté de tomates à différents stades de maturité.

La fermeté a été évaluée à l'aide d'un appareil qui mesure la force (en Newton) nécessaire pour introduire une sonde de 2 mm dans le péricarpe.

(D'après La transgénèse végétale - Elsevier Eds)

Document 3 : Activité des polygalacturonases au cours de la maturation.

Les polygalacturonases, synthétisées au cours de la maturation des fruits, sont des enzymes responsables de la dégradation des pectines composant la paroi végétale.

ln vitro, il est possible de ramollir des fragments de fruits non mûrs par ajout de polygalacturonases.

(D'après La transgénèse végétale - Elsevier Eds)

La mise en relation de ces documents permet d’établir une relation entre la présence de parois, l’adhésion des cellules et les propriétés mécaniques des tissus.

- En effet, l’épicarpe est résistant à l’étirement, car les cellules sont étroitement associées entre elles par des parois épaisses.

- Au contraire, les cellules du mésocarpe se dissocient à mesure que la paroi des cellules s’autodigère au cours de la maturation, sous l’action d’enzymes, les polygalacturonases.

Durée

1h-1h30 en fonction du temps consacré à la phase de préparation et d’observation microscopique.

Modalités

- observation en parallèle au sein d’un binôme des deux types de cellules.

Remarque : L’observation des deux types cellulaires peut être l’occasion de revenir sur la notion de cellules spécialisées. En effet, ces cellules, au-delà de leurs différences structurales dont il est ici question, présentent une pigmentation rouge (jouant un rôle dans la reproduction sexuée en favorisant la dissémination des graines) qui résulte de la présence de lycoprènes dans des chromoplastes.

- le protocole ne présente pas de difficultés particulières et ne nécessite aucun colorant spécifique. Il est toutefois conseillé de ne pas trop écraser la pulpe de tomates qui est souvent peu consistante.

Points de vigilance, limites et compléments

- Les différentes préparations microscopiques réalisées sur des péricarpes de tomates de maturité variable n’ont pas permis de différencier distinctement la structure dissociée ou non des cellules. L’observation initiale de l’épicarpe est donc à privilégier.

- l’étude ultérieure de la structure moléculaire de la paroi doit être envisagée ainsi que la présence d’une matrice extracellulaire chez les animaux.

Auteur : Mathieu Goirand