Le programme de 1°S défini par le B.O. n°7 du 31 08 2000 indique "Le développement du végétal est influencé par la répartition des hormones en interaction avec les facteurs de l'environnement". Les 2 exemples abordés ci-dessous peuvent être beaucoup développés par ailleurs. Ils concernent les effets de l'auxine sur l'épicotyle de Pois et les effets de l'acide gibbérellique sur l'hypocotyle de Laitue.
Le matériel utilisé est disponible par exemple chez Pierron de même que le protocole
Action de l'auxine sur l'épicotyle de Pois
Action de l'acide gibbérellique sur l'hypocotyle de Laitue
Action de l'auxine sur l'épicotyle de Pois
Expérience réalisée avec le matériel Pierron ( graines de pois, auxine et solution tampon avec mode d'emploi pour 97 F, hormone seule 60 F) montrant le rôle de l'auxine sur la croissance différentielle entre les 2 faces d'un organe.
Il est indispensable de bien laver les graines au préalable (48 heures dans l'eau courante) et d'en semer un nombre suffisant à l'obscurité (croissance plus ou moins homogène, risque d'échec lors de la manipulation)
Si on fend longitudinalement certains organes jeunes (épicotyles), les deux moitiés se recourbent vers l'extérieur. Les cellules de la région médullaire comprimées dans l'organe intact s'allongent brusquement au moment de l'incision. Celles de l'épiderme qui étaient sous tension diminuent au contraire de longueur. Plongées dans l'eau pure ou une solution tampon, par suite du retard de croissance qui affecte les cellules de l'épiderme, les deux moitiés restent écartées l'une de l'autre et la courbure de chaque segment a toujours lieu vers l'extérieur.
En présence d'auxine, il y a stimulation différentielle des cellules de l'épiderme et de celles des tissus corticaux externes, ainsi les deux moitiés se courbent l'une vers l'autre. L'angle de courbure peut servir de mesure d'activité.
On place dans des boites de Pétri sur du papier filtre 5 fragments épicotylaires de pois (après 6 jours de germination, les plantules font de 6 à 8 cm) fendus sur 4 cm par le milieu de la tige à partir de la première feuille. Les compositions des milieux de culture sont donnés ci-dessous pour des concentrations croissantes de l'hormone. Au point de vue pratique, il n'est pas nécessaire que chaque élève (ou binôme) réalise toutes les manipulations
Boîte 1 : solution tampon
Boîte 2 : à 10-7M
Boîte 3 : à 10-6M
Boîte 4 : à 10-5M
Boîte 5 : à 10-4M
Boîte 6 : à 2x 10-4M
Boîte 7 : dilution à 10-3M
Après 6 à 24 heures, on peut mesurer l'angle de courbure. Il dépend de la concentration hormonale.
On peut conserver ces résultats plusieurs jours, donc faire l'observation la semaine suivant la manipulation.
Le travail pratique des élèves peut donc recouvrir 2 aspects:
Action de l'acide gibbérellique sur l'hypocotyle de Laitue
Expérience simple réalisée par exemple avec le matériel Pierron (un sachet de graines de laitue, une dose d'acide gibbérellique pour 100mlLde solution mère pour 12 binômes environ avec le mode d'emploi pour 84 F l'hormone peut être achetée seule pour 60 F).
L'allongement de l'hypocotyle de germination de laitue est inhibé par la lumière. Il existe une concentration optimum à laquelle l'acide gibbérellique lève cette inhibition. Une forte concentration en acide gibbérellique est par contre toxique.
A partir d'une solution mère d'acide gibbérellique, on effectue des dilutions successives et on place les germinations étiolées de laitue en présence de ces dilutions. On observe alors l'effet de cette hormone sur la croissance de l'hypocotyle et on en déduit la quantité optimale nécessaire pour lever l'inhibition de la germination par la lumière.
Il faut semer les graines à l'obscurité et à 25° dans des boites de Pétri sur 3 disques de papier filtre imbibés de 6 mlLd'eau distillée.( Préparateur ou professeur) 3 jours avant la séance.
1° séance : Les élèves repiquent 5 germinations ayant une radicule comprise entre 6 et 8 mm par boîte de Pétri dans les 8 boites.
Une boîte témoin avec 6ml d'eau distillée à la lumière, une autre à l'obscurité.
6 autres boîtes sont humidifiées avec des dilutions à 100, 10, 5, 2, 1 et 0,1 mg/L ( les dilutions seront faites préalablement par le professeur ou le préparateur, vu le coût du produit). Les divers repiquages peuvent être faits par tous les groupes ou on peut répartir les repiquages en n'en faisant faire que 2 ou 3, ce qui fait une économie d'hormone et de travail répétitif )
Les boites sont placées à la lumière.
Action de l'acide gibbérellique sur l'hypocotyle de Laitue
2° séance : Au bout de 7 jours, on peut mesurer la longueur des hypocotyles. Le test réalisé montre que la durée est juste bonne. Il est possible de les mesurer sur du papier millimétré (image ci-dessus) en ayant soin de choisir les germinations bien droites et de placer sur la même ligne, la limite des racines par rapport à la tige, bien visible à cette date car il y a encore les cotylédons flétris. (attention, sur l'image ci-dessus, il existe des ombres portées...)
On peut faire tracer une courbe de la longueur des hypocotyles en fonction de la concentration en gibbérelline. C'est une courbe en cloche.
La quantité de gibbérelline optimum nécessaire à la levée d'inhibition de la germination des hypocotyles est de 1g/L lors du test réalisé.
Remarques : Les auxines et les gibbérellines sont les principales hormones de croissance. Ces 2 hormones ont un rôle complémentaire . Même si les gibbérellines ne sont pas citées expressément dans le programme, la manipulation nous permet d'illustrer un autre point.
Le programme nous incite à traiter de l'établissement du phénotype en rapport avec les facteurs de l'environnement.
Cette expérience peut être intéressante, car elle est facile à réaliser. Elle permet aux élèves de faire un travail de précision, de leur faire construire un graphe et de leur faire trouver les relations entre l'environnement (lumière, obscurité) et une inhibition levée par une hormone.
Quelques sites relatifs aux hormones végétales
Plantules modèles : conditions de germination, photographies, vidéos concernant Maïs, Blé, Soja et Pois sur le site du GTD de sciences biologiques (Roger Prat)
Auxine et croissance : sur le site du GTD de sciences de la vie
Interaction de l'auxine et de la lumière dans le développement des plantes : régulation lumineuse de gènes de réponse à l'auxine. (Delarue M) Laboratoire de Physiologie du développement des Plantes Jussieu
Le développement des végétaux : Régulation (généralités, auxine, cytokinine, acide abscissique, éthylène, gibbérellines)
Edition Didier : Protocoles expérimentaux relatifs à la mise en évidence du rôle de l'auxine
Synthèse des hormones de croissance végétale (académie d'Amiens)
Pour envoyer des remarques éventuelles : Nicole et Daniel Raithouze . Mai 2001