Niveau :

Première spécialité SVT/enjeux contemporains de la planète/Les écosystèmes : des interactions dynamiques entre les êtres vivants et entre eux et leur milieu.

Compétences :

Connaissances

Dans un écosystème, les êtres vivants (biocénose) interagissent entre eux et sont en interaction avec leur milieu de vie (biotope). Ces interactions conditionnent la répartition des êtres vivants. Ces interactions biotiques peuvent être de plusieurs type (compétition, exploitation, coopération)

Capacités

Mise en œuvre d’un protocole de coloration
Observation microscopique de racines mycorhizées
Communiquer : réaliser une image numérique titrée légendée d’un arbuscule

Situation problème :

D. Mousain, directeur de recherche à l'INRA, a étudié la croissance de l’appareil aérien de pins maritimes dans les Landes ; L’expérience s’est déroulée en conditions partiellement contrôlées (serre ; vases de végétation contenant de la terre désinfectée à la vapeur). Les semis de pins maritimes âgés de 3,5 mois sont inoculés ou non par des cultures mycéliennes sauvage ou de culture (colonnes 3 et 4)

Les terres utilisées

1 – Terre issue d’un podzol humique : sols acides typiquement sous les conifères

2 - “boulbène” : Terre composée de sable, de limons argileux rougeâtres et de cailloux, sol caractéristique de l'Aquitaine.

3a - Terre issue d’un sol développé sur sable dunaire pauvre en matière organique (teneur : 0,55 % de la terre fine).

3b - Terre issue d’un sol développé sur sable dunaire très pauvre en matière organique (teneur : 0,08 % de la terre fine). Les moyennes sont exprimées en g de matière fraîche par plante et les intervalles de confiance sont indiqués.

L’association du pin avec un champignon (mycorhize) améliorant toujours sa croissance, quel que soit le sol, on suppose que le champignon apporte des éléments nutritifs aux pins et le champignon n’étant pas chlorophyllien on peut supposer l’apport en retour de matière carbonée issus de la photosynthèse par le pin.

Pour le vérifier : on va rechercher la preuve de lien étroit, au niveau cellulaire (d'où l'utilisation du microscope) entre la plante chlorophyllienne et le champignon.

Description de l’activité :

Observation de racines mycorhizées : identification des éléments caractéristiques
Mise en évidence des contacts étroits entre les tissus racinaires de l’arbre et les filaments du champignon (arbuscules intra-cellulaires au contact de la membrane cytoplasmique)
Déduction des échanges plante chlorophyllienne-champignon

Méthode de coloration :

Principe de la méthode : Il s’agit de décolorer toutes les cellules en conservant leurs parois, puis de colorer les parois des cellules du champignon grâce à un colorant de la callose, un glu- cane majeur de celles-ci.
Les champignons concernés sont des Eumycètes du groupe des Gloméromycètes ou Glomales. La coloration est celle du « bleu coton »

Méthode simplifiée, Matériel et protocole proposé : Télécharger l’activité dans l’onglet DOCUMENT.

Résultats obtenus :

Photos réalisées par des élèves de racine de plantain colorées au bleu coton

Au microscope X600, hyphe et arbuscules, (surface d'échange racine/champignon) à l'intérieur d'une cellule de racine.

Microscope x150, hyphes et arbuscules

 Difficultés envisagées :

Au niveau du protocole de coloration :
- conditions de sécurité à respecter (bain-marie à 90°C)
- durée de coloration longue avec un minutage dépendant de l’état des racines solution possible : les élèves peuvent réaliser seulement la dernière étape de coloration.

Documents et ressources complémentaires + autres pistes + bibliographie et sitographie

Nom des auteurs : Monique Barbier et Emile Laguna