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 LA GERMINATION DES GRAINES


Une des propriétés exclusives les plus étonnantes des êtres vivants est leur capacité à se reproduire.

Chez la plupart des végétaux, la reproduction sexuée aboutit à la formation d'une graine à l'origine d'un nouvel individu. Les végétaux formant des graines sont appelés spermaphytes (étymologiquement : plantes à graine) et comprennent les plus nombreuses des plantes (arbres et autres plantes à fleur).

Toutefois, la graine n'est pas seulement une étape comme une autre dans le cycle vital des spermaphytes. Elle constitue également un organe de dissémination et de résistance. Par son intermédiaire, ces plantes sont capables de compenser leur immobilité et de coloniser de nouveaux territoires. Transportées par le vent ou les animaux elles peuvent parcourir des distances considérables et germer à des milliers de kilomètres de leur région d'origine. C'est ainsi que l'on retrouve au fort de Vincennes des plantes originaires de l'Extrême-Orient russe. Elles y ont été amenées sous forme de graines collées aux chenilles des chars allemands durant la seconde guerre mondiale.

La dissémination serait bien moins efficace si les graines ne présentaient aussi une résistance stupéfiante aux conditions extrêmes. La plupart d'entre elles peuvent ainsi séjourner plusieurs heures dans l'azote liquide à - 170°C sans que leur pouvoir de germination en soit affecté.

Enfin, la longévité de certaines graines est également remarquable et atteint dans certains cas quelques centaines d'années. Néanmoins, de nombreuses graines dont le contenu s'altère facilement ont une faible durée de vie.

Cette incroyable résistance a permis aux plantes à fleur de s'étendre sur toute la surface de la Terre et même l'activité humaine n'a pas raison de leur colonisation : il n'est pas rare de voir pousser une plante dans une fente de béton et il est probable qu'elles recouvriraient rapidement toute trace d'activité humaine si l'Homme venait à disparaître...

La résistance exceptionnelle de ces organes de dissémination est due à l'existence d'une vie ralentie, parfois même totalement suspendue. Aucun signe d'activité vivante n'est alors détectable. Cette vie latente est rendue possible par une déshydratation poussée de l'organe car toute activité métabolique est suspendue en absence d'eau. Toutefois, étant en quelque sorte lyophilisées les molécules gardent intactes leur propriétés qu'elles pourront recouvrer à condition d'être remises en solution dans l'eau (constituant de 75 à 95 % des cellules vivantes).

De plus, les graines sont le plus souvent entourées de téguments solides et imperméables empêchant tout échange avec le milieu extérieur. Or sans échanges, on ne peut plus parler de vie. La graine sèche est donc un système fermé, en vie latente. Elle est constituée schématiquement d'un embryon, la future plante, et d'un tissu de réserve le tout emballé par les téguments.

La germination d'une graine, dont le déterminisme est souvent très complexe, dépend de nombreux paramètres internes et externes. Une des principales conditions de la germination est la présence d'eau : elle permet l'imbibition des tissus déshydratés conduisant à la mise en solution des molécules. Si les autres conditions sont remplies (température, lumière, état de la graine etc.), le redémarrage du métabolisme va suivre avec son cortège d'activités cellulaires induisant de profondes transformations dans la graine. L'embryon va alors se développer en une racine, une tige et des feuilles à partir des ébauches dont il était constitué. Devenu secondairement autotrophe, il va entamer sa croissance jusqu'à l'état adulte où, à son tour, il pourra se reproduire.

Ainsi, si la plante adulte est autotrophe (ne prélève que des substances minérales dans son milieu), l'embryon ne contient pas de chlorophylle et doit faire appel aux réserves de la graine pour entamer son développement. Comme un animal, il a besoin de substances organiques pour se nourrir : il est hétérotrophe.

Les réserves des graines sont constituées de glucides (amidon principalement), de lipides (graisses) et de protéines en proportions variables. Ainsi, les graines amylacées comme les céréales contiennent principalement de l'amidon. La consommation des réserves de la graine par l'embryon va fournir l'énergie et les matières premières pour former la jeune plantule. Notons incidemment qu'elles fournissent également la base de la nourriture aux quelques milliards d'êtres humains.

EXPERIENCE

METTONS EN EVIDENCE LA MOBILISATION DES RESERVES

Matériel nécessaire

Deux récipients larges et bas de quelques cm de diamètre (boîtes de Pétri), gélatine alimentaire, maïzena, teinture d'iode (en pharmacie), serviette en papier, grains de Maïs, lentilles, haricots ou autres semences.

Comment procéder ?

Mettre à tremper les graines dans l'eau au moins 24 h (selon le degré de déshydratation, ce délai peut être plus ou moins allongé). Disposer une serviette en papier pliée au fond du récipient et l'imbiber d'eau. Placer dessus les graines à l'issue du délai d'imbibition et maintenir le papier humide tant que l'on n'aperçoit pas sortir la petite radicule, signe de la fin de la germination.

Mettre à bouillir environ 100 mL d'eau déminéralisée. Séparément, délayer une demi cuillerée de maïzena dans un peu d'eau. Verser goutte à goutte ce mélange dans l'eau bouillante en mélangeant en permanence.

Ajouter 2 g de gélatine alimentaire coupée en morceaux et laisser sur le feu jusqu'à dissolution de la gélatine. Laisser refroidir un peu et verser le mélange dans le récipient large et bas. Placer le récipient au réfrigérateur jusqu'à ce que la gélatine ait pris.

Mélanger quelques gouttes de teinture d'iode à un volume d'eau déminéralisé suffisant pour recouvrir la surface de la gélatine. Bien mélanger et étaler uniformément ce liquide à la surface de la gélatine. L'amidon se colorant en bleu en présence d'iode, le contenu du récipient va prendre une teinte bleue. Eliminer l'excès de liquide et rincer à l'eau. Couper les graines en cours de germination en deux moitiés symétriques. Les disposer avec la section posée sur la gélatine. Laisser agir 24 h.

Qu'observe-t-on ?

Sous chaque demi semence, on observe une auréole décolorée plus ou moins étendue selon le type de graine et l'avancement de la germination.

Que s'est-il passé ?

L'embryon contient une amylase, enzyme permettant la dégradation de l'amidon constituant principal des réserves. L'amidon étant un polymère de glucose, ce dernier est ainsi mis à disposition des cellules qui en extraient l'indispensable énergie. Dans l'expérience, l'amylase diffuse dans la gélatine et dégrade l'amidon qui y est emprisonné provoquant la décoloration du milieu.

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