RÉPARTITION DES COMPOSÉS PECTIQUES CHEZ LES VÉGÉTAUX

Les recherches de Manain (5) ont montré que la répartition des composés pectiques est très générale, chez les végétaux, et ont mis en évidence leur importance, dans l'architecture de la plante. A part certaines familles de Champignons, on les retrouve dans tous les Lissus dont la membrane n'est pas incrustée par la lignine ou la subérine. Ils existent, par conséquent, chez les Phanérogames, les Cryptogames vasculaires, les Muscinées et les Thallophytes ; ce n'est que par exception que certaines membranes en sont dépourvues, celles des poils de certaines plantes, par exemple.

De tous les composés pectiques, la pectose et l’acide pectique sont les plus répandus. -

LEUR LOCALISATION DANS LA PAROI CELLULAIRE a) La membrane propre de la cellule

Dans la membrane formant l'enveloppe de chaque cellule, la pectose est intimement unie à la cellulose.

La pectose est insoluble dans le réactif de Scnwerzer. On peut done, grâce à celte propriété, s'assurer de sa présence dans la membrane. Après qu'on en a complètement éliminé la cellulose par l'oxyde de cuivre ammoniacal, celle-ci conserve encore sa forme et sa structure, grâce à la présence de la pectose. Mais ce principe est, on le sait, très allérable ; sous l'action de l'acide chlorhydrique étendu et froid, qu'on doit employer pendant l'opération, 1l devient rapidement soluble dans le réaclif de ScuwElzeR, el sa présence ris-

que ainsi de passer inaperçue, si l'on n'emploie pas certaines précautions indispensables.

On décèle la présence de la pectose en débarrassant d’abord les tissus du pectate de calcium formant, comme on le verra, la lamelle moyenne. Pour cela, des feuilles de Houx, par exemple, sont traitées par l'alcool chlorhydrique pour mettre en liberté l'acide pectique, en même temps que du chlorure de calcium prend naissance. L'acide pectique est ensuite dissous dans un bain d'oxalate d'ammoniaque, où il est très soluble. Les tissus ainsi dissociés, par destrucion de leur substance intercellulaire, forment une pulpe qu'on lave avec soin el qu’on laisse séjourner pendant quelque temps dans l'eau de chaux, afin de rendre la peclose, qui a subi l'action de l'acide chlorhydrique moins soluble dans le réactif de Scuwerzer. On fillre et on place le résidu pendant une ou deux minutes dans l'oxyde de cuivre ammoniacal; on étend d'eau, on décante à plusieurs reprises, puis on neutralise par l'acide acétique étendu. Les cellules examinées au microscope après trailement par un des réaclifs 1odés de la cellulose ne manifestent aucune coloration ; c'est à peine si l’on peut distinguer dans l’intérieur des cellules quelques granulalions cellulosiques. D’autres préparations, par contre, traitées par les colorants des composés pecliques, manifestent très nettement, dans la membrane dépourvue de cellulose, la présence d'un corps neutre qui se transforme rapidement en composés pectiques solubles dans les alcalis, la pectose elle-même y étant insoluble, C'est ce corps que MaxGin (5,48) considère comme de la pectose, sans pouvoir, en raison de sa grande instabilité, préciser davantage ses propriétés. La pectose associée à la cellulose est surtout abondante dans les Jeunes tissus, dans le méristème primitif ou les méristèmes secondaires ; elle y représente sans doute, dans la toute jeune membrane, le corps déjà entrevu par Diprez et considéré par lui comme étant de la nature des gommes.

b) La lamelle moyenne (1)

L'acide pectique existe ordinairement dans la plante, à l’état de combinaison avec les bases terreuses, et principalement avec la chaux. C'est exclusivement dans la lamelle moyenne que se ren-

(1) Le terme de lamelle moyenne est pris ici dans son sens le plus large.

contre le pectale de calcium, signalé pour la première fois dans les tissus végétaux par Payen. C’est là le ciment unissant les cellules les unes aux autres. Il représente bien la substance intercellulaire telle que la concevait Moaz, la gangue dont la dissolution entraîne la mise en liberté des cellules.

Cette substance intercellulaire est très développée et très curieuse chez certaines Algues comme le Caragaheen ou les Laminaires. Elle y atteint une épaisseur considérable, se gonfle et se transforme rapidement en mucilage dans l'eau Chezles Laminaires, Tscuiren (8,188) y aurait décélé des traces de cellulose colorable par l'acide sulfurique 1odé,

C'est elle aussi qui fournit en partie le mucilage, dans les albumens mucilagineux de Ceralonia siliqua (Caroubier) el d'autres plantes. Elle se confond alors avec les couches voisines, de sorte qu'il est difficile de l'en distinguer.

Dans tous les cas, toujours très mince dans les parois jeunes, puisqu'il est même difficile de la mettre en évidence, la lamelle moyenne s'épaissit pendant que vieillissent les tissus.

Connaissant, d'une part, la localisation dans la paroi de deux composés pectiques essentiels, la pectose et le pectate de calcium, et d'autre part les liens de parenté chimique qui unissent les deux corps, il est facile d'expliquer la marche de cel épaississement. Il suffit d'admettre avec MaxGx (/. c. 77), que sous l'influence du protoplasma, la pectose contenue dans l'enveloppe cellulaire se transforme progressivement en acide pectique et en pectate de calcium, et on sait avec quelle facilité s'opère cette transformation.

Grâce à la pression osmotique, ces produits sont peu à peu refoulés à travers la membrane et s'accumulent à l'extérieur. Il s’ensuit donc, comme on l'a vu déjà, que la membrane, homogène dans le début, différencie peu à peu ses diverses parties et, tandis que les composés pectiques s'accumulent à l'extérieur, les nouvelles couches formées par apposition demeurent, au contraire, riches en cellulose.

La constitution de la lamelle moyenne, telle qu'on vient de la décrire, est celle qu'on observe dans les parenchymes dont elle forme en quelque sorte la charpente.

On connaît moins bien la nature de la lamelle moyenne des tis-

sus lignifiés ou subérifiés ; les quelques réactions qu'elle manifeste et dont nous allons parler, indiquent pourtant une consütution différente.

Dissolution de lu lamelle moyenne. — Dissocialion des tissus

On sait depuis très longtemps que la lamelle moyenne de tous les tissus est soluble dans le réactif de Scuvzze [mélange de chlorate de potassium 3 p. et d'acide nitrique faible (D — 1,16) 20 p.]; elle se dissout dans les liqueurs alcalines caustiques, à chaud, mais moins facilement toutefois, que dans la macération de ScnuLze. Elle peut être parfois soluble dans l'acide sulfurique, jamais cependant dans les tissus lignifiés, comme on peut s'en convaincre en traitant par cet acide des coupes faitesà travers le bois. On voit se dissoudre les couches primaires et secondaires, mais la substance intercellulaire persiste, sous forme d’un réseau très délicat.

Parfois même la lamelle moyenne est soluble dans l’eau, comme cela se voit chez les Floridées et les Fucacées.

En ce qui concerne les parenchymes, la connaissance dela constitution de leur lamelle moyenne a permis d'arriver à la dissociation de leurs éléments, sans avoir recours aux anciens procédés. Puisqu'elle est formée de pectate de calcium, il suffit de dissoudre ce sel, soit en transformant le pectate insoluble en pectates doubles solubles, ou de mettre l'acide pectique en liberté. On y arrive:

1° Par l’ébullition prolongée des tissus dans l’eau pure qui gélifie à la longue l'acide pectique ;

2° Par l’ébullition prolongée, dans une solution de soude ou de potasse caustique à 2 ou 50/0, qui donne des pectates doubles solubles ;

3 Par l’action successive et à froid d’un acide faible qui doit agir durant un temps assez long, et met alors l'acide pectique en liberté, et par l’action des dissolvants de celui-ci : alcalis, sels alcalins (carbonates, phosphates, silicates, etc.), eau ammoniacale, sels ammoniacaux à acide organique (oxalates, citrates, etc.) [V. Technique] ;

4 Enfin, la dissociation des tissus peut être effectuée par des microorganismes quise nourrissentdes composés pectiques, comme le Bacillus amylobacter, ou Bacillus butyricus, le Sphaceloma Ampelinum (MaNGIN, 6), parasite de la vigne dans l’anthracnose macu-

lée, le Granulobacter pectinovorum Frises. On a cru pendant longtemps à l'existence d'une variété de cellulose attaquable par le 2. amylobacter. Van Tigcnem (9) admettait que, dans certaines membranes, c'est la variété altaquable par lui qui constitue la substance intercellulaire (40, 559), et expliquait, de cette facon, la dissociation des cellules.

En réalité, c'est la substance intercellulaire, formée de composés pectiques, qui est dissoute et met ainsi les cellules en liberté. La cellulose elle-même n'est attaquée que plus tard, et encore l'atlaque est-elle différente suivant les celluloses. Il en est que le B. amylobacter respecte complètement.

D'une manière générale, le B. amylobacter, éminemment anaérobie, se nourrit de matières ternaires : sucre, acide lactique, cellulose, ele., et donne, dans cette fermentation, de l’acide butyrique, de l'hydrogène et de l’anhydride carbonique. Si la matière fermentescible est soluble, comme l'acide lactique, elle est directement transformée par lui. Si elle est insoluble, comme les composés pectiques et la cellulose, il la liquéfie d’abord, grâce sans doute à la sécrétion d'une diastase. Abandonne-t-on dans l’eau des tranches de pomme de terre ou des graines de haricot, on voit les cellules se disjoindre d’abord, par liquéfaction de la lamelle moyenne; ce n'est qu'ensuile que le microbe, dissolvant à son tour la membrane cellulosique, pénètre dans l'intérieur des cellules, où il n’attaque que très peu l'amidon.

Le B. amylobacter n'a aucune action sur les membranes lignifiées ou subérifiées, non plus que sur certaines variétés de cellulose (fibres du Lin ou du Chanvre). C'est sur celle particularité qu'est basée l'opération du rouissage, les fibres textiles, non atlaquées elles-mêmes, se trouvant isolées par macéralion dans l'eau el destruction des parenchymes interposés.

C'estencore le même microbe qui, se nourrissant du parenchyme des feuilles mortes, les réduit à leurs nervures.

Dans le cas du rouissage, la destruction des composés pectiques a lieu par l'intervention d'un microbe spécial, isolé pour la première fois par Frises et étudié tout récemment par W. BEYerINGK el A. van Deznen (19), le Granulobacter pectinovorum. Il détermine la fermentation des composés pectiques, et notamment de la pectoses au moyen d'une enzyme nouvelle, la peclosinase.

La vraie nalure de la lamelle moyenne

Il ressort des travaux de Mana que la lamelle moyenne est consliluée par du pectate de calcium servant de ciment aux cellules. Ce qui tend à le prouver, c'est que si des coupes sont mises à macérer dans l'alcool chlorhydrique et traitées ensuite par l'oxalate d’ammoniaque, elles se disloquent complètement, par suite de la dissolution de la substance intercellulaire. L'acide chlorhydrique a mis l'acide pectique en liberté, et celui-ci, qui, insoluble, maintient encore l’adhérence des cellules, ne les laisse se dissocier que lorsqu'il est dissous par l’oxalate d'ammoniaque.

Devaux, cependant (46), toutrécemment, combat cette manière de voir et entre autres arguments fait remarquer que si l’on avait réellement affaire à du pectate de calcium,il sedissoudrait plus rapidement dans l'acide chlorhydrique; tandis qu'on est obligé, pour obtenir un commencement de dissociation des tissus, de prolonger la macération pendant un certain temps, quelquefois même durant plusieurs heures. Il en conclut que le phénomène est d'une tout autre nalure.

Il pense que, contrairement à l'opinion généralement admise depuis Frémy, la pectose est attaquable à froid par les acides et se transforme, par un phénomène probablement hydrolytique, en un corps intermédiaire entre la pectose et la pectine. La transformation se ferait par degrés comme dans tout acte hydrolytique, et le produit final, peu soluble dans l’eau froide, se dissoudrait plus rapidement dans l’eau chaude, dans les alcalis ou les sels alcalins.

Ainsi se trouveraient expliquées et la lenteur avec laquelle agit l'acide chlorhydrique et la dissolution finale de la lamelle moyenne.

Pourtant, en outre que lopinion avancée par Mana parait appuyée sur une observalion rigoureuse des faits et sur une longue expérience de l'histologie de la membrane, des recherches relativement récentes faites, non plus dans le domaine de la Botanique, mais dans celui de la Chimie pure, semblent lui donner une pleine confirmation.

Je veux parler des travaux de BerrRanD et MALLÈvRE (4). On sait que ces chimistes, en étudiant les composés pectiques des fruits, ont montré que la coagulation de la pectine, qui a lieu grâce à

l'intervention d'un ferment soluble, la peclase, ne peut se faire qu’en présence de sels de calcium. Le coagulum est du pectate de calcium.

Si l'on compare ces résultats avec ceux de Mann, on y voit une concordance parfaile, el l'on est amené à voir aussi, dans la transformation, à l'intérieur de la lamelle moyenne, des produits pecliques émanés du protoplasma, un véritable phénomène de coagulation s'opérant peut-être aussi par le concours d’une pectase. Au surplus, il ne serait pas impossible que cette pectase fût conduite Jusqu'à la lamelle moyenne, c'est-à-dire à l'endroit où elle doit être ulilisée, par des filaments protoplasmiques de la même nature que les plasmodesmes, si bien étudiés par Garpiver et STRASBURGER, el qui sont chargés d'apporter aux membranes de certains albumens les diastases servant à les dissoudre.

Il est vrai que Duccaux (8, 333) croit que les sels de calcium agissent plutôt en favorisant la coagulation par leur simple présence, qu'en prenant une part directe à la formation du coagulum. Mais 1l n’en considère pas moins la chaux comme « un agent spécifique particulièrement actif dans les phénomènes de coagulation ». D'ailleurs, en admettant que les conclusions de BERTRAND et MALLEve dussent être modifiées, aucune expérience ne prouve que, dans certaines conditions, la chaux ne puisse s'unir à l'acide pectique pour donner un coagulum encore plus concret que l'acide pectique seul.

En résumé, les travaux de Payen et d'autres ont établi la présence de la chaux dans les lissus végétaux. Cette présence se trouve expliquée par les recherches, de BERTRAND el MaLrÈvrE et même par les considérations de Ducraux. Devaux à lui-même insisté ailleurs sur la grande affinité des composés pectiques pour les métaux.

L'idée d’une combinaison pectique de la chaux paraît donc suffisamment fondée, et l'opinion de Max@rx semble conserver Loute sa valeur.

Les méats inlercellulaires

Le pectate de calcium exsudé, comme on l'a dit, à la surface externe de la membrane, forme le revêtement de celle-ci du côté des méats intercellulaires, où il n’est que le prolongement de la lamelle moyenne. Quant à la formation des méats, elle est expli-

quée par la facilité avec laquelle l'acide pectique se transforme en produits isomères facilement gélifiables.

Tant que les cellules sont en voie de cloisonnement, leur membrane, n'ayant à supporter qu'une pression osmotique relativement faible, s'accroît en conservant sa forme première, et le contour des cellules, intimement appliquées les unes contre les autres, demeure polyédrique. Mais, lorsque le cloisonnement a cessé, le protoplasma qui remplissait la cavité cellulaire gagne peu à peu la périphérie, pendant que l'eau s'accumule dans l'intérieur. La turgescence de la cellule augmente donc, dans une proportion notable, et cette augmentation de pression se fait précisément au moment où l'accroissement en surface se ralentit. Il en résulte un état de tension, dans lequel la limite d’élasticité de la membrane est bientôt atteinte, et celle-ci, tendant à prendre son volume maximum, arrondit ses angles, en même temps que le peclale de calcium se gélifie en ces mêmes points, pour permettre le décollement des membranes. Les méats prennent naissance du même coup, etc'est par un processus tout à fait analogue mais souvent exagéré, par la traction des tissus voisins, que se forment les lacunes.

Pendant la formation des méats se constitue aussi ce que MAxGin (5,65,75) appelle les cadres d'union des cellules.

Lorsque deux cellules voisines, tout d'abord polyédriques et intimement unies par une grande surface polygonale, s'arrondissent grâce à leur turgescence et tendent à devenir sphériques, leur surface d'union diminue de plus en plus.

De polygonale qu’elle était, cette surface devient un cercle qui se rétrécit de plus en plus et, à la limite, se réduirait à un point.Cette limite n'est en général pas atteinte et les cellules d'un parenchyme adhèrent les unes aux autres, par une surface de grandeur variable.

Circulaire, si la forme générale des cellules est une sphère, la surface d'adhérence sera plus où moins allongée, plus ou moins elliptique, si la croissance des cellules s’est faite irrégulièrement. Pendant que ces phénomènes se produisent, les pectates gélatinisés forment à la surface des méats un enduit plus ou moins fluide, qui, par capillarité, s'accumule à leurs angles, de même qu'un liquide pris entre deux lames de verre faisant un certain angle, s'accumule à leur intersection.

Il en résulte, tout autour des surfaces d'adhérence, la formation d'un bourrelet où cadre d'union des cellules, qu'ont tour à tour décrit Russow et Scnenk, puis SauvAGEAU et ManGrn.

Il arrive parfois que les deux membranes en contact se décollent et l’on aperçoit alors cette surface mise à nu, munie de ses ponctualions et bordée par le cadre d'union plus ou moins saillant.

Une autre particularité non moins intéressante, présentée par les méats, ce sont les excroissances qui se dressent sur la face externe des cellules, sous forme de bätonnets, ou plus souvent encore sous forme de boutons. Elles paraissent produites par l'accumulation, en certains points de la paroi cellulaire, des produits pectiques qui transsudent vers les espaces intercellulaires, Comme la lamelle moyenne et comme le revêtement des méats, les bâtonnets sont formés de pectate de calcium, suivant Mana (5,61). Ils ne sont donc sûrement pas de nature protoplasmique comme avaient cru pouvoir l'admettre Russow, TerLersky el BERrHoLD.