CHAPITRE PREMIER

Phénomènes de Métachromasie

Dans la technique des colorations utilisées en histologie, il est assez fréquent de constater un changement de teinte du colorant lorsqu'il est fixé par certains éléments cellulaires. C'est là le phénomène de la métachromasie. On dit alors que la coloration prise est métachromatique ou que la coloration de certains corps de la cellule se fait avec métachromasie.

Chez les végétaux, cette action se constate principalement au contact de granulations, fréquentes dans les cellules des Champignons ou des Algues, et que l’on nomme pour cette raison « corpuscules métachromatiques ».

Chez les animaux, on peut citer des corpuscules ayant les mêmes propriétés dans certains ieucocytes (Mastzellen).

Bien que le mot de métachromasie ait été employé surtout pour un phénomène de virage de teinte produit dans des préparations fixées et colorées, on l’a appliqué également au même changement produit en coloration vitale dans des préparations d'objets vivants. Ainsi M. Guilliermond dans ses recherches sur les Levures signale la coloration métachromatique à l’état frais des corpuscules métachromatiques par le bleu de méthylène. M. Langeron signale aussi le virage sur le vivant avec le rouge neutre dans certaines vacuoles.

Nous croyons qu'il est essentiel de faire la distinction entre la métachromasie en coloration vitale et la métachromasie après fixation. Ce sont là deux ordres de faits absolument séparés et qui n'ont entre eux qu'un rapport assez vague,

car des éléments qui se colorent métachromatiquerent dans la cellule vivante ne se colorent plus ainsi lorsqu'ils sont fixfs et inversement. Ainsi, dans une cellule d’albumen de Ricin, la substance fondamentale du grain d’aleurone se colore vitalement en violet par le bleu de crésyl, tandis que le cristalloïde prend une teinte bleu et que le globoïde demeure incolore. Après fixation, au contraire, le globoïde se tient en violet métachromatique avec le même colorant.

La distinction est donc importante et nous insistons sur la nécessité de la faire, car, en général on parle de métachromasie sans indiquer s’il s'agit de préparations fixées ou d’un examen vital.

Nous laisserons de côté la question de la métachromasie après fixation ; ses causes sont très discutées et il ne semble pas qu’une théorie satisfaisante ait été donnée jusqu'à présent.

Métachromasie dans les colorations vitales

Elle à été très peu mentionnée ‘chez les animaux par les auteurs qui ont employé le rouge neutre comme colorant vital. Ainsi M. Prowazek, ne la signale pas dans ses colorations vitales d’Infusoires.

Elle est reconnue par M. Guilliermond dans'les vacuoles des Levures en 1905 ; M. P.-A. Dangeard signale dans tous les Champignons qu'il colore vitalement ; les vacuoles colorées par le bleu de crésyl prennent une teinte rouge violacée ou bien il se précipite à leur intérieur des corpuscules de couleur rouge, métachromatique. Il reconnaît le premier une coloration vitale métachromatique chez les Phanérogames (jeunes bourgeons d’Asparagus, ete.).

M. Guilliermond refait les observation vitales de M. P.-A. Dangeard chez les Phanérogames, mais il n’observe pas au début la métachromasie et il met en doute l'opinion de ce dernier. Pour lui, la coloration vitale chez les Phanérogames est due aux composés phénoliques contenus dans les vacuoles ctil n°y à pas de rapport à établir avec ce qui se produit chez

les Champignons : en effet, la coloration vitale produite n’est pas métachromatique comme chez ces derniers.

Nous montrons en 1920, que la réalité d’une coloration vitale métachromatique des vacuoles chez les Phanérogames ne saurait être discutée. Nous l’observons dans les cellules embryonnaires des jeunes bourgeons de Conifères et nous précisons dans quelles cellules elle se produit : elle a lieu dans les cellules jeunes de méristème et nous pensons pouvoir en donner la raison : la coloration métachromatique des vacuoles serait due au contenu neutre ou légèrement alcalin de celles-ci ; au contraire, dans les vacuoles adultes, le contenu vacuolaire étant devenu acide il se fait une coloration vitale sans métachromasie.

Nous retrouvons le même phénomène dû à la même cause, dans le cas de l’évolution de l’aleurone du Pin maritime les vacuoles qui dérivent des grains d’aleurone ont d’abord un contenu alcalin et se colorent métachromatiquement, ce n'est qu avec l'apparition des composés phénoliques dans les vacuoles que le contenu vacuolaire devenant acide, la métachromasie cesse.

De même chez le Ricin, la substance fondamentale des grains d’aleurone est métachromatique en coloration vitale ; celle de l’assise protéique des Graminées est dans le même cas. Les jeunes vacuoles des cellules les moins différenciées du Rosier sont également métachromatiques.

Nous avons donc signalé un grand nombre de circonstances où les vacuoles des Phanérogames sont métachromatiques. C’est généralement dans les cellules embryonnaires que l’on trouve des vacuoles ayant ces propriétés, tandis que les vacuoles adultes ont en général un suc acide qui ne produit pas de virage des colorants vitaux.

Ce sont les expériences suivantes qui ont conduit à indiquer la cause de la métachromasie en coloration vitale.

Expériences sur des solutiens « in vitro »

Lorsqu'on emploie le rouge neutre comme colorant vital et qu’on le voit teindre la vacuole dans laquelle il pénètre en jaune orangé ou en brun rouge, on peut en déduire que cette vacuole à un contenu alcalin.

En effet, le rouge neutre est un indicateur coloré d’une extrême sensibilité. Ses solutions dans l’eau distillée sont roses ; or, l’eau distillée du commerce est neutre au tournesol. Si on ajoute quelques gouttes d’acide, la solution conserve sa teinte rosé qui devient toutefois légèrement violacée.

Dans l’eau ordinaire (eau de la Vifle de Paris) qui est légèrement alcaline, le rouge neutre donne une solution orangée avec faible concentration, rouge brun avec forte concentration.

Si l’on opère avec de l’eau distillée dans laquelle on dissout des quantités croissantes de potasse, on constate que pour obtenir une teinte comparable à celle que donne l’eau de ville, il faut se servir d'une solution au millième. Pour apprécier les teintes, on fait dissoudre une petite quantité de rouge neutre en poudre dans les solutions diverses expérimentées. Inversement pour qu'une solution de rouge neutre dans l’eau de ville reprenne la teinte rose de la solution dans l’eau distillée, il faut ajouter à la solution dans l’eau de ville au moins deux décigrammes d’acide chiorhydrique pur par litre en vue de la neutraliser.

Ces expériences mettent en évidence l'extrême sensibilité du rouge neutre comme indicateur coloré ; nous allons nous en rendre compte d’une façon plus précise en comparant les résuliats donnés par les indicateurs usuels.

Hélianthine. — Donne une solution orangée soit avec de l’eau distillée, soit avec Leau de la Ville. On ne peut remarquer aucune différence de teinte tandis que le rouge neutre accuse très nettement un changement de couleur. Si on ajoute une

goutte d'acide à la solution dans l’eau distillée, il se produit une teinte rose vif.

Phénophtal&ne. — Poudre blanche, insoluble dans l’eau ordinaire et dans l’eau distillée. Dans une solution de potasse au millième donne une teinte rose qui se décolore, complètement par l’adjonction d’une goutte d'acide. Même résultat avec une solution de carbonate de soude au millième.

Tournesol. — Le tournesol prend une teinte bleue aussi bien dans l’eau distillée que dans l’eau ordinaire. L’eau distillée se montre neutre au tournesol ; l’eau de ville se montre au contraire légèrement alcaline comme on le constate en y plaçant un papier rouge qui bleuit.

Rouge Congo. — Donne üne solution orangée soit avec l’eau distillée, soit avec l’eau de ville. On peut cependant remarquer une très légère différence de teinte entre les deux solutions ; celle qui est faite avec l’eau ordinaire étant un peu violette, mais la différence est tout à fait légère (une goutte d’acide produit un virage immédiat au bleu).

Ces comparaisons nous montrent que la sensibilité du rouge neutre est telle qu'il peut indiquer des indices d’alcalinité très faibles, tout juste sensibles au tournesol.

Comme sa teinte varie vers l’alcalinité du rose vers l’orangé et le jaune paille avec passage par toute une série de teintes intermédiaires, il est précieux pour déceler de très faibles changements dans le cas de solutions ayant une minime teneur en acide ou en alcali ; c’est le cas précisément des vacuoles végétales.

Au contraire, si la teneur des solutions de rouge neutre devient riche en alcali, la teinte de la solution passe au jaune paille, puis devient complètement incolore.

Les expériences faites « in vitro » permettent d'interpréter ainsi les résultats des colorations vitales. Il résulte de nos essais au moyen du rouge neutre dans les vacuoles végétales que la teneur de celles-ci en alcali n’atteint jamais la concen-

en.

tration pour laquelle le colorant deviendrait jaune paille on se décolorerait. Les vacuoles reconnues comme étant les plus basiques correspondent d’après leur teinte à un degré d’alculinité égalant ou dépassant légèrement celle de l’eau de ville (ce qui correspond, nous l'avons vu, à une solution de potasse au milième).

Lorsqu'au contraire les vacuoles colorées vitalement au rouge neutre apparaissent roses, on peut être certain que leur suc est soit neutre (neutralité de l’eau distillée) soit acide. L'on peut même, lorsque la teinte est rosée, un peu violacée, pronostiquer l'acidité d’une façon certaine avec un peu d’habitude. On voit donc quels services peut rendre le rouge neutre pour la connaissance de la réaction du suc vacuolaire.'

Avec ce colorant, nous avons pu établir qu'il y avait des cas nombreux où le vacuome était alcalin, ce qui était mal connu jusqu’à présent ; le degré d’alcalinité peut même être précisé assez exactement.

Il existe en dehors du rouge neutre plusieurs colorants vitaux qui présentent des phénomènes de virage de teinte. Nous avons comparé leur métachromasie à celle du rouge neutre, ce qui nous à permis d'établir que la même explication pouvait être appliquée à certains d’entre eux. La métachromasie est due dans divers cas à des différences de réaction.

Bleu de crésyl. — Ce colorant donne une solution bleue dans l’eau distillée et dans l’eau ordinaire, il en est de même dans une solution acide. Une solution de potasse au centième dans l’eau distillée donne au bleu de crésyl une teinte violacée qui redevient bleue par adjonction d’un acide. Le même virage se produit avec une solution de potasse au millième. Une solution au dix millième par contre ne donne plus aucun virage de teinte appréciable. Une solution de carbonate de soude au centième ne donne pas le virage non plus.

Bleu de Nil. — Donne une solution bleue dans l’eau distillée et dans l’eau de ville. Prend une teinte violette ou rosée en

présence des bases. Une solution de potasse au dix millième dans laquelle on verse quelques gouttes d’une solution de bleu de Nil, dans l’eau distillée, prend une teinte violette ou rose. Ce virage s’observe avec une solution de potasse au vingt millième. Il ne s’en produit pas avec du carbonate de soude au centième.

Bleu de toluidine. — Les solutions de ce colorant dans l’eau distillée sont d’un beau bleu, comparable à la teinte que donne le bleu de crésyl; il en est de même si la poudre colorante est dissoute dans l’eau ordinaire et l’on ne peut pas reconnaître une différence de teinte entre les deux solutions.

Si au contraire, le bleu de toluidine est placé dans une solution de potasse au millième, il donne une teinte violette qui correspond tout à fait à celle que l’on observe dans les cellules colorées métachromatiquement. Il ne donne plus aucun virage et se colore en bleu dans une solution au dix millième ; à cette dose, l’alcalinité est donc trop faible pour produire un effet appréciable.

Nous avons vu plus haut que le degré d’alcalinité de l’eau ordinaire (eau de Paris), correspondait à peu près à une solution de potasse au millième ; cependant l’eau ordinaire ne produit pas de métachromasie tandis que la solution de potasse la montre très nettement. Il faut en déduire que le degré d’alcalinité n'intervient pas seul, mais aussi la nature de l’alcali.

Comme pour le bleu de crésvl, le virage est réversible et la solution violette dans la potasse diluée redevient bleue par adjonction d’un acide.

Bleu de méthylène. — Le bleu de méthylène se conduit d’une façon différente des précédents colorants, car il ne vire pas par l’adjonction d’une faible quantité de base.

Vert Janus. — Les solutions de ce colorant ne changent pas de teinte ni avec la potasse ni avec les acides (acide acétique, sulfurique, critique gallotannique). On obtient seulement une teinte violet pâle avec l'acide azotique,

en.

Conclusions

De l’ensemble des faits observés, soit en coloration vitale, soit «in vitro», il résulte que les teintures vitales peuvent servir à déterminer la nature acide ou alcaline des vacuoles. Le rouge neutre en particulier permet d'atteindre une grande précision. Les phénomènes de métachromasie en coloration vitale correspondent certainement dans la plupart des cas à des virages de teinte produits dans le suc cellulaire lorsqu'il est légèrement alcalin. Ceci est vrai non seulement pour le rouge neutre, mais aussi pour d’autres colorants, tels que le bleu de crésyl, le bleu de Nil, le bleu de toluidine.

Le bleu de méthylène se distingue des précédents en ce qu'il ne vire pas dans les solutions alcalines «in vitro ».

Nous avons cependant observé le virage à l’intérieur des vacuoles alcalines (coloration vitale chez Taxus baccata). On ne peut donc faire autrement que d'attribuer la métachromasie du bleu de méthylène en coloration vitale à une propriété particulière encore inconnue des vacuoles alcalines.

Le vert Janus ne présente pas non plus de métachromasie in vitro (sauf très léger virage avec l’acide azotique) ; or, ce colorant vital présente parfois une teinte rosée dans les vacuoles où il pénètre. M. P. A. Dangeard a signalé ce fait dans les jeunes pétales de Geranium où il observe que le système vacuolaire se colore au moyen du vert Janus et prend « une teinte rose qui passe plus ou moins au vert ».

Nous avons eu l’occasion d'observer des faits analogues qui seront décrits au chapitre suivant.

Les colorations métachromatiques du vert Janus n'ayant pas pu être reproduites «in vitro » dans des conditions satisfaisantes, il en résulte que nous n'avons aucun moyen pour l’instant de savoir quelle est la cause de cette métachromasie.

Comme conclusion, nous retiendrons que certains colorants vitaux, tels que le bleu de méthylène et le vert Janus, peuvent présenter une métachromasie d’un caractère particulier dont

GE

l'explication ne peut être trouvée dans les propriétés acides ou alcalines des vacuoles.

Pour les véritables colorants vacuolaires (rouge neutre, bleu de crésvl, bleu de Nil, bleu de toluidine) la nature de la réaction du suc cellulaire entre en jeu au contraire d’une façon fort nette et la disparition de la métachromasie qui se produit à un moment donné de l’évolution cellulaire, permet de noter le moment de l'apparition au sein de la vacuole d’une substance qui détruit l’alcalinité (cas de l’apparition des composés phénoliques).

Un des faits les plus marquants de notre étude des vacuoles est lié à cette question de la métachromasie. On sait, en effet, que le cytoplasme vivant possède une réaction alcaline tandis que les vacuoles ont généralement un suc acide. Or, nous avons montré sur de nombreux exemples que certaines vacuoles avaient une réaction alcaline ; en particulier les cellules de méristémes ont toujours un vacuome qui a ces propriétés et cela est vrai non seulement pour les cellules embryonnaires des Gymnospermes, mais encore pour celles que l’on observe chez les Phanérogames (Rosier, Iris).

Ainsi la présence d’un vacuome alcalin est peut-être un caractère constant des cellules jeunes. Lorsque la cellule vieillit au contraire, ses vacuoles deviennent toujours, soit neutres, soit acides.