Le phénomène de l’imbibition

Nous détachons une mince section transversale de la tige d’un jeune Laminaria. Lorsque Pobjet est placé dans l’alcool, l’examen microscopique laisse difficilement apercevoir les détails de structure; ceux-ci n’apparaissent nettement qu’après l’addition d’eau. Nous pourrons alors établir une distinction entre la couche corticale externe, dont les cellules possèdent des membranes brunes, et la couche corticale interne qui forme la masse principale du tissu et dont les membranes cellulaires sont incolores. Au milieu de la section transversale, nous trouvons un tissu médullaire constitué par des cellules utriformes. Lorsqu’on laisse pénétrer de l’eau dans les fragments de Laminaria placés dans l’alcool, on peut observer au microscope qu’ils subissent une augmentation considérable de volume au moment de la pénétration de l’eau. On peut encore montrer cette augmentation de volume en mesurant en millimètres : d’une part, des morceaux de pétioles secs de Laminaria; d’autre part, des morceaux trempés dans l’eau. La substance du Laminaria est donc susceptible de gonflement et le phénomène qui le détermine est désigné sous le nom d’imbibition. L’accroissement de volume ou le gonflement que subissent les morceaux de laminaire au contact de l’eau n’est cependant pas illimité. Cette circonstance est particulièrement importante ; elle nous montra, en effet, qu’un morceau de laminaire, qui possède en général des propriétés analogues à celles des autres productions végétales organisées, présente au contact de l’eau,

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à la température ordinaire, des propriétés toutes différentes, semblables à celles que nous offre, par exemple, la gomme.

On plonge dans l’eau un morceau de feuille de Laminaria dont le poids à l’état sec est connu, et on le retire du liquide à des intervalles réguliers (toutes les 8 minutes, par exemple), pour le dessécher avec du papier à filtrer et le peser. On remarquera ainsi que la pénétration de l’eau dans l’organe pendant chaque unité de temps est d’abord rapide, qu’elle se ralentit graduellement et finit par s’arrêter. Si on suspend à l’air libre, au moyen d’un fil de platine, le morceau de feuille de Laminaria imbibé d’eau et qu’on détermine son poids de temps à autre (environ toutes les demi-heures), on trouve que l’évaporation de l’eau, qui était d’abord considérable pendant chaque unité de temps, diminue de plus en plus

Quelques semences de pois débarrassées de leurstéguments sont placées dans l’eau à 5° G. environ. On en met ensuite autant que possible le même poids dans l’eau à 20° C. Au bout de 4 heures, on pèsera de nouveau les graines après les avoir desséchées. On verra ainsi que les graines absorbent plus d’eau à une haute température qu’à une basse. Une haute température accélère, par conséquent, Je gonflement. En plaçant des quantités égales de pois sans téguments : d’une part, dans l’eau; d’autre part, dans une solution à 10 ou 20 % de sel marin, on pourra facilement établir, par des pesées effectuées au bout de quelques heures, que le gonflement ne se produit pas aussi rapidement dans les solutions de sel que dans l’eau pure.

Pour étudier l’augmentation de volume que les graines ou les fragments de bois de diverses plantes éprouvent pendant le gonflement, on place d’abord les matériaux d’étude à l’état sec dans un cylindre étroit en verre, dont Je volume jusqu’à un point de repère situé dans la partie supérieure est exactement connu. Aumoyen d’une burette, on verse ensuite de l’alcool dilué dans le cylindre jusqu’au point de repère. En considérant la quantité de liquide versée, il sera aisé de calculer le volume des matériaux d’étude. Dans la détermination du volume des graines ou des bois gonflés, on n’emploiera pas de l’alcool dilué, mais de l’eau. Dans les recherches comparées sur l’augmentation de poids et de volume des organes végétaux pendant le gonflement, on pourra souvent constater, surtout lorsqu’on expérimente sur les bois, que l’augmentation réelle de volume des matériaux d’étude ne correspond nullement au volume d’eau qui a été absorbé. Ce fait se comprendra facilement si l’on songe que l’augmentation de volume du bois gonflé ne se produit que par suite de l’imbibition au moyen d’eau de la substance ligneuse solide, tandis que le remplissage de liquide du lumen des éléments ligneux ne peut produire d’augmentation de volume des matériaux d’étude. Les expériences dans lesquelles on détermine en même temps les augmentations de poids et de volume d’un seul et même morceau de bois, présentent encore un autre intérêt. Elles prou-

DEUXIÈME DIVISION

vent, en effet, que Pimbibition ne peut être confondue, en aucun cas, avec la capillarité. Lorsque des liquides passent dans des tubes capillaires, ils envahissent des cavités préformées; la capillarité, par conséquent, ne détermine pas une augmentation de volume des corps qui attirent le liquide. Lorsqu’il y a imbibition, les molécules du liquide pénètrent entre les micelles du corps gonflé, ce qui provoque une augmentation de volume dans les corps qui gonflent.

Le bois gonflé se dilate mieux suivant la direction du rayon et de la circonférence que suivant la direction de Paxe. On pourra aisément constater ce fait en prenant les dimensions, en millimètres, d’un morceau de bois cylindrique, assez grand , d’abord à l’état sec, puis lorsqu’il est gonflé. Pour ces expériences, on fera usage de morceaux de bois ayant 100 mm. de longueur et 80 mm. de diamètre.

On pourra, dans les grains d’amidon, par exemple, obtenir des gonflements très énergiques, qui amèneront finalement la destruction delà structure moléculaire, par l’action des hautes températures, des acides ou des alcalis. Quand l’amidon de pomme de terre est déposé sur un porte-objet et chauffé avec précaution dans une flamme à gaz ou à alcool, en remplaçant l’eau qui s’évapore, il se produit une notable augmentation de volume des grains, et vers 70° G. environ, ils sont gonflés en masses transparentes comme du verre, dont les limites sont difficiles à reconnaître.

En faisant passer de la lessive de potasse ou de l’acide sulfurique du bord de la lamelle à des grains d’amidon placés dans l’eau sur le porteobjet, et en veillant à ce que le réactif n’agisse que petit à petit sur les matériaux d’étude, on remarque que la stratification des grains apparaît très nettement au début de l’action. Elle disparaît ensuite, et les grains augmentent considérablement de volume en formant des masses transparentes. Lorsque les particules d’eau pénètrent dans les corps susceptibles d’imbibition, il doit nécessairement se produire une condensation des micelles par suite de l’attraction énergique qu’ils exercent sur le liquide. Mais lorsqu’une telle condensation se produit, il y a dégagement de chaleur. On peut montrer, en effet, que le phénomène de Pimbibition est lié à un dégagement de chaleur. J’ai placé dans des

Fig. 40. — Appareil servant à démontrer qu’il s’effectue un travail extérieur pendant le gonflement.

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cylindres en verre 100 gr. d’amidon de pomme de terre ou 100 gr. de farine de pois, d’une température connue, avec une quantité relativement petite d’eau, de même température à peu près. La température du mélange s’est élevée aussitôt d’l°,5 C. environ. L’élévation de température était de 5° G., comme j’ai eu l’occasion de le voir, lorsque l’amidon de pomme de terre était mélangé d’un peu d’eau, après avoir été desséché sous l’action de la chaleur et s’être refroidi.

Le phénomène de l’imbibition est le résultat d’un travail intérieur et d’un travail extérieur. Le premier écarte les micelles les uns des autres. Au moyen du second, les résistances extérieures qui s’opposent à l’accroissement de volume du corps gonflé, peuvent être vaincues. Dans mon cours de physiologie végétale, je faisais usage de l’appareil que représente la fig. 40, pour démontrer que dans le gonflement, il y a production de travail extérieur. Dans le vase de verre G, on place un morceau de bois H, de telle manière que ses faces transversales soient dirigées verticalement. Une pièce en fer E, de poids connu, est placée sur le morceau de bois. A cette pièce est fixé un fil de fer D, au moyen de cire àcacheler. Une règle graduée en millimètres est disposée verticalement auprès de l’appareil. Si on remplit d’eau le vase G, la pièce de fer est soulevée par suite du gonflement du bois, et l’extrémité supérieure du fil de fer s’élèvera peu à peu le long de la règle graduée (t).