Recherche Avancée

Thèse soutenue

Une approche vers les semences synthétiques : contribution à l'amélioration de la qualité de l'embryogenèse somatique chez la carotte (Daucus carota L.) et à l'étude des propriétés physico-chimiques du support de l'encapsulation

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Auteur / Autrice : Christophe Bazinet
Direction : Jean-Noël Barbotin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences biologiques et fondamentales appliquées. Psychologie
Date : Soutenance en 1994
Etablissement(s) : Compiègne

Résumé

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Une des caractéristiques intrinsèques du règne végétal réside dans son aptitude à se propager via la multiplication végétative. Cependant, le potentiel embryogénique varie considérablement d'une espèce à l'autre. Et, malgré la faible proportion de la population cellulaire embryogénique (5%), il est possible d'obtenir une production massive en fiole d'embryons somatiques de toutes tailles (3 à 4000 embryons/ml) chez une espèce modèle telle que la carotte (Daucus carota L. ). Toutefois, le contrôle de cette embryogenèse somatique demeure difficile et il apparaît nécessaire d'optimiser l'enrichissement de la sous-population cellulaire embryogénique au sein de la suspension. L'exploitation de la différence de densité ou de la différence de vacuolisation entre les deux sous-populations cellulaires, permet d'obtenir un enrichissement supérieur à 50%, avec respectivement comme technique la méthode des gradients de densité discontinue (sorbitol et glycérol) et le cryotraitement (DMSO 5%). Le concept de semence artificielle implique la caractérisation du support de la bioencapsulation. Dans notre étude, le support étudié est l'alginate de sodium qui, par gélification ionotropique, forme un gel d'alginate de calcium. Après encapsulation dans l'alginate de calcium, les meilleurs taux de germination (définie comme étant l'émergence des embryons hors de la bille) (>90%) ont été obtenus avec une concentration respective en alginate et en chlorure de calcium (CaCl2) de 1% et 50mM. La viscosité mesurée (η), fonction du poids moléculaire, de la concentration et du degré de polymérisation, semble être un bon paramètre d'identification. Ainsi, pour un alginate commercial à 2% et de viscosité annoncée d'environ 14000 cPs, la viscosité mesurée est proche de 2000 cPs après autoclavage (15 min, 1 bar). La teneur en eau (>95%) et la courbe de désorption du support sont également des paramètres de caractérisation. Ils peuvent être déterminés, dans le cadre de la conservation des semences artificielles, via la technique de déshydratation du gel. Cette déshydratation doit être contrôlée et ménagée afin de préserver la viabilité et l'intégrité des embryons somatiques. Elle ne devra pas s'effectuer en dessous d'un seuil en aw dont la valeur moyenne est de 0,65. Les techniques utilisées seront la mesure de l'aw et l'analyse des courbes de sorption des supports et des embryons nus. L'encapsulation des embryons somatiques dans des billes d'alginate a un impact physiologique. Tout particulièrement, des contraintes mécaniques et diffusionnelles exercées par le gel en sont à l'origine. Ainsi pour des alginates de concentrations différentes (1% et 2%, 100mM CaCl2), nous observons un taux de germination différent (respectivement 90% et 50%) et une diminution de la respiration (respectivement 48% et 66%). Cet impact peut être également évalué grâce à la microscopie confocale qui permet d'observer in situ la viabilité de l'embryon nu ou enrobé. Toutefois, les taux de germination obtenus demeurent dans l'ensemble supérieurs à 80% après encapsulation. La conservation des semences synthétiques nécessite de stabiliser au préalable le développement des embryons. Des traitements physico-chimiques peuvent être employés (anoxie, déshydratation partielle, basses températures…). Les hormones de croissance naturelles à forte concentration (> 1 μM) induisent également un ralentissement du développement embryonnaire, de même que certains agents osmotiquement actifs: saccharose (150 gl-1) et polyéthylène glycol (PEG 15%)