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Changements d'activitésmétaboliques et induction dela tubérisation in vitro chez lapomme de terreArlette Blanc a , Line b , Martial Rossignol b & AnnickAmbroise ba Laboratoire de Cryobiologie , Paris VI, 12 rueCuvier, F-75005 , Parisb Laboratoire de Morphogenèse végétaleexpérimentale, Bât 360 , Université Paris-Sud ,F-91405 , Orsay CedexPublished online: 27 Apr 2013.

To cite this article: Arlette Blanc , Line , Martial Rossignol & Annick Ambroise (1995)Changements d'activités métaboliques et induction de la tubérisation in vitro chezla pomme de terre, Acta Botanica Gallica: Botany Letters, 142:4, 311-320, DOI:10.1080/12538078.1995.10515248

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Acta bot. Gallica, 1995, 142 (4), 311-320.

Changements d'activites metaboliques et induction de Ia tuberisation in vitro chez Ia pomme de terre

par Arlette Blanc (1), Line et Martial Rossignol (2) et Annick Ambroise e) ( 1) Laboratoire de Cryobiologie, Paris VI, 12 rue Cuvier, F-75005 Paris e) Laboratoire de Morphogenese vegetate experimental e. Biit 360, Universite Paris-Sud, F-91405 Orsay Cedex

Resume.- Ce travail a permis de preciser les phenomenes intervenant, au cours de !'induction de Ia tuberisation, dans les vitroplants de pomme de terre. Deux types de marqueurs enzymatiques ant ete utilises dans le but d'etudier Ia cine­tique des sequences qui conduisent au declenchement du phenomena : !'inver­tase cytoplasmique acide (activite 1), gibberelline dependante et done liee a Ia croissance de Ia plante ; les peroxydases solubles (activite Per) liees en tant qu'AIA-oxydases, au metabolisme total de Ia plante. De Ia synthase de nos propres resultats ainsi que des resultats d'autres auteurs sur le sujet, il ressort que "l'effet jour court", J.C, apparait comme un stress metabolique entrainant un etat de senescence precoce et un arret de Ia croissance de Ia plante. L'effet causal primaire est un defaut de production photosynthetique, et plus particulie­rement de saccharose, dont le taux suffisamment eleve (au-dessus d'un certain seuil, specifique au varietal) doit etre maintenu pour permettre un metabolisme optimal. Metabolisme lie a Ia reduction de I'ATP grace a une bonne fixation de I' AlA sur Ia membrane interne de Ia cellule. La consequence du stress est une reponse adaptative de Ia plante aboutissant, en trois etapes successives, a !'in­duction de Ia tuberisation. Dans cet article, sont etudiees les deux premieres etapes du processus.

Summary.- This work is an attempt to precise the events preceding tuber in­duction of potato plants in vitro submitted to short days, SD. Enzymatic markers (saccharose activity, I, and peroxydase activity, Per). measuring metabolic se­quences taking place during the process, were used for. From the synthesis of our own results and of different anthers ones on the subject, it appears that the "SD effect" leads, as a metabolic stress, to a rapid senility state and to the stem growth stopping. The prime causal effect is a photosynthetic production shorta­ge, mainly in saccharose, a high rate of which (beyond the specific or varietal break-even point) being necessary to make firm both the fixation of AlA on the cell membrane and the ATP reduction. The stress consequence is an adaptative response of potato plants conducting in three successive stages to the tuber induction. The two first stages of the process are discussed on in this paper.

Key words : Solanum tuberosum L. - tuberization - induction - short days -saccharose - peroxydases - AlA.

©Societe botanique de France 1995. ISBN 1253-8078.

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INTRODUCTION

Depuis les premieres etudes relatives aux diverses phases de Ia tuberisation (Yama­moto et Noda, 1950 ; Madec et Perennec, 1954 ; Krijthe, 1955), les travaux se sont succedes pour tenter d'elucider le determi­nisme du changement de programmation de Ia plante :de Ia croissance axiale a !'initia­tion du tubercule et a son developpement. II est apparu tres vite, (Driver et Hawkes, 1943 ; Noda et Yamamoto, 1952 ; Grego­ry, 1956 ; Chapman, 1958) que I' action du milieu pouvait a voir un role preponderant, en particulier les jours courts et Ia tempe­rature. Le lieu de formation du stimulus serait dans les feuilles ( egalement dans le tubercule-mere pour un certain nombre d'auteurs dont Madec et Perennec (1959) et il serait transmis vers les parties Souter­raines par "une hormone specifique" pour induire Ia tuberisation.

Hormone specifique ou molecule-si­gnal? La recherche de l'une ou !'autre a fait couler beaucoup d' encre. Plusieurs hor­mones vegetales endogenes ont tour a tour ete presentees comme responsables de !'in­duction : substances gibberelliques (GA), auxine (AlA), cytokinines, acide abscissi­que (ABA). On a pu finalement mettre en evidence (Koda et Okazawa, 1983 ), qu' au cours du developpement du stolon et du tubercule, les changements dans les equili­bres des regulateurs de croissance endoge­nes sont en relation avec les changements morphologiques et cytologiques observes. D'autres substances ou facteurs physico­chimiques se sont reveles avoir une action stimulante sur le processus de Ia tuberisa­tion: lumiere, sucres du milieu de culture, facteurs azotes, taille et nature des ex plants (Ewing, 1981 et 1985 ; Blanc et al., 1986 ; Garner et Blake, 1989 ; Charles et al., 1992).

Une etude morphogenetique et physio­logique des differents phenomenes accom­pagnant !'induction de Ia tuberisation chez Ia patate douce, Ipomea batatas (L.), avait

mis en evidence (Sihachakr et al., 1982) une augmentation tres neue de Ia photosynthe­se et de Ia conductance des tissus au C02•

Enfin, plus recemment, Koda et Oka­zawa (1988) ont isole deux substances aci­des de feuilles de pomme de terre, qui acti­vent I' induction de Ia tuberisation. II sem­ble que ces substances, tout comme les phe­nolamides (Paynot et al., 1983) doivent etre considerees comme Ia consequence du sti­mulus, plutot que comme I' element causal.

Un consensus apparalt cependant a Ia lecture des differents travaux cites : !'induc­tion de Ia tuberisation est Ia consequence d'une deficience metabolique entralnant un ralentissement puis un arret de Ia croissan­ce de Ia tige au point que tous les auteurs parlent d'antagonisme entre Ia croissance axiale et Ia tuberisation.

C'est Ia raison pour laquelle nous nous sommes interesses a l'activite de deux en­zymes qui sont liees a Ia principale hormo­ne de croissance, I' AlA. L'une, !'invertase, comme fournisseuse d'energie par l'in­termediaire de Ia degradation du saccha­rose (provenant de !'amidon) en glucose+ fructose. L' autre le complexe des isope­roxydases, douees d'une activite AIA-oxydase, qui joue un role dans le controle de Ia teneur des tissus en AlA.

A. Blanc (1983), utilisant a Ia suite de Teppaz-Misson et al., (1979) l'activite de !'invertase, avait pu mettre en evidence !'existence d'un gradient decroissant de !'apex a Ia base du germe de pomme deter­re. Ce gradient represente les potentialites de croissance des bourgeons. Nous avons repris cette technique pour "baliser" les dif­ferentes sequences qui marquent les chan­gements metaboliques (teneur en sucres rectucteurs et proteines solubles). Nous lui avons associe I' etude des variations de I' ac­tivite des peroxydases solubles (degrada­tion de AlA) pendant !'induction puis !'ini­tiation de Ia tuberisation chez Ia pomme de terre induite en jours courts in vitro. Ceci fait !'objet du present article.

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MATERIEL ET METHODES

a) Le materiel vegetal II s'agit d'une variate tetraploide, semi-precoce, a

chair ferme Ia BF15, obtenue par I'INRA a partir du croi­sement Belle de Fontenay x Flava (inscription au catalo­gue en 1947). Elle est multipliee in vitro au laboratoire de Morphogenese vegetate experimentale d'Orsay de­puis une quinzaine d'annees.

b) Obtention des boutures de nmuds La multiplication est assuree toutes les six a sept

semaines par bouturage de nmuds sur milieu de Murashige et Skoog (1962) modifie par G. Charles (1992), au niveau des macro-elements (le rapport N03/NH4+qui est de 1,9 dans le MS passe a 5,2 dans le milieu G3 de Charles, avec sels mineraux et Fe EDTA additionne des vitamines de Morel (Morel et Wet­more, 1951), de 25gi"' de saccharose et 7gi"

1 d'agar:

(milieu G3 G. Charles, these 1992). Les conditions de culture sont les suivantes : temperature 2o•c ± 1, pho­toperiode 14Hf', intensite lumineuse 55 mE.m-2.sec·', humidite relative 50 %. Sur des plantas de 50 jours, on isole les nceuds non ramifies : le premier lot est consti­tue par les nceuds "apicaux" ou a, b, c, il s'agit des trois premiers nceuds a partir du sommet de Ia tige portant des feuilles etalees - les trois nceuds suivants d, e, I ne sont pas utilises - le deuxieme lot est constitue par les nceuds qualifies de "basaux" ou g, h, i (Fig. 1 ).

c) Mise en culture (temps 0) Au temps 0, une partie de ces deux lots est mise en

culture, l'autre sera destinee aux dosages. Le lot mis en culture est place sur un milieu dit "de tuberisation : il s'agit du milieu gelose de White (W), compose des macroele­ments de White+ microelements de Nitsch+ Fe EDTA + Vitamines de Morel, additionne de 60 gi"' de glucose. Les explants sont places du jour 0 au 6eme jour a Ia lumiere avec une photoperiode de jours courts de 8h de lumiere r'. En suite il seront transferes a l'obscurite, pour laciliter l'explicitation de Ia tuberisation.

d) Prelevement pour dosages d'l, P et Per Pour chaque dosage, neuf nceuds sont necessaires

a chaque niveau soil : 3a + 3b + 3c pour le niveau "api­cal" et 3g + 3h + 3i pour le "basal". Les dosages sont repetes deux lois pour les activites de !'invertase et des proteines solubles (prelevements a Oj, 2j, 4j, 6j, 7j, 9j, 12j, 15j) et quatre lois pour les activites des peroxydases (prelevements 2j, 4j, 6j, 7j, 9j, 12j, 15j, 18j, 25j). Ce ma­teriel vegetal preleve pour les dosages a ete conserve a -18•c pour etre analyse plus lard. Tousles dosages I, P et Per ont ete effectues en serie dans les memes condi­tions. lis portent sur Ia totalite de !'explant et des neoformations (tiges, feuilles, racines, stolons, tubercu­les).

e) Les methodes de dosage • Activite de !'invertase B-fructofuranosidase (= I) On mesure l'activite de !'invertase cytoplasmique

acide de provenance vacuolaire (Blanc, these 1983). Le

materiel est pese, puis broye au potter a 4•c dans du tampon phosphate citrate (0,2M ) pH 5 + mercaptoethanol 5mM.

Apres centrifugation a 4 •c durant 15mn a 6000 Vmn, on recueille le surnageant qui renferme !'invertase solu­ble acide. On centrifuge une seconde lois a 6000 Vmn pendant 20 mn pour eliminer les debris cellulaires. Le glucose est forme apres incubation de l'extrait (enzyme), pendant 1 heure, a 3o•c en presence de saccharose. La reaction est arretee en ajoutant successivement du sulfate de zinc puis de Ia baryte. Le sulfate de baryum apparu est elimine par centrifugation. Le glucose conte­nu dans le surnageant est dose par Ia methode GOD­POD (Jorgensen et Andersen, 1973 adaptee par Tep­paz-Misson eta/., 1979). La gamme etalon et le calcul de 1'1 sont expliques dans Blanc, (these 1983): l'activite de !'invertase acide est exprimee en ~mol de glucose liberees par heure a 3o•c, multipliee par le coefficient d'extraction : poids frais/volume de dilution. Ce dernier est de l'ordre de 1/10.

- Les proteines solubles totales Elles sont dosees par Ia methode de Lowry et a/.,

(1951) sur les extraits precedents. Le contenu en proteines est exprime en mg x poids frais/volume dedi­lution.

- Activite des peroxydases solubles Les bases de Ia methode sont decrites dans Methods

in Enzymology, ed. Wood. Le materiel frais est pese puis broye a froid dans du tampon (KNaP) obtenu en ajou­tant a 43 ml d'une solution A (KH,P0

4 avec 0,9078 g dans

100 ml H20 soil 0,0667 M), 57ml de Ia solution B (Na,HP04 , 2H,Oavec2,387g/100 ml d'eau soit0,134 M). Le pH est ajuste a 6,7. On centrifuge 15mn a 12000 g, puis on mesure l'activite du surnageant.

Le principe est le suivant. L'extrait dose est mis en presence de gaiacol avec du peroxyde d'oxygene.

peroxydase + 4H20 2 ~ peroxydase oxydee gaiacol + 4 x (peroxydase oxydee) ~ tetragaiacol On mesure Ia cinetique de I' apparition du tetragaia-

col (couleur rouille) a 470 nm. En pratique, le melange s'effectue dans l'ordre

indique et directement dans Ia cuve du spectrophoto­metre.

Extra it Temoin Tampon d'extraction 950~1 1000~1 Gaiacol 1000~1 1000~1 Extrait 50~1 H,O, 1000~1 1000~1 Total 3000~1 3000~1

- Calcul de l'activite des peroxydases solubles Le coefficient d'extinction du tetragaiacol est E = 26,6

cm·'mM·' La formation d'une molecule de tetragaiacol consomme quatre molecules d'H

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2 d'ou Ia relation :

(Per)= t. D.O./mn·' x 4 x volume cuve x 1 x 1000

E vol. ech. x 1000 coef. d' extr.

Dans nos essais, le coefficient d'extraction est de 1/10 et Ia prise d'essai de 50 ml pour une cuve de 3000 mi. On a done :

(Per)= t. D.O./mn·' x 90,23 en ~mol de H20jg de M.F./mn·•

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Fig. 1.- Origine des differents explants mis en culture. A gauche: technique de bouturage des nceuds assurant leur multiplication in vitro. A droite : bouture de 50 jours permettant le preiEwement des nceuds a.b.c. : apicaux et g.h.i. : basaux.

Fig. 1.- On the left : protocol for in vitro propagation by subculture of node cuttings. On the right : nodes were taken from the apical (a.b.c.) and basal (g.h.i.) parts of cuttings aged 50 days.

RESULTATS

I - Variations de l'activite de l'invertase (I) et du contenu en proteines solubles (P)

Le traitement inductif applique aux nreuds a, b, c et g, h, i au jour 0 est double. D'une part, de nature chimique : Ia mise en culture s'effectue sur un milieu favorisant Ia tuberisation (milieu W pauvre en azote), d'autre part de nature physique: applica­tion d' une photoperiode de jours courts, du 0 au 6emejour (8h lumierej"1

). L'effet in­ductif est accentue au moment du transfert des cultures (fin du 6eme jour) a I' obscuri­te; cette demiere est maintenue jusqu'a Ia fin de I' experience (6eme au 15eme jour).

On constate ce qui suit : 1) Activite invertasique (I) (Fig. 2) L'evolution de cette activite enzymati-

que (gibberelline-dependante) est liee aux potentialites de croissance axiale de I' ex­plant.

Une forte activite I (ou son augmenta-

tion) traduit une aptitude a croitre, tandis qu'une faible activite (ou une reduction de I) indique un ralentissement - ou meme un arret - de cette croissance axiale.

L' examen des resultats ex primes dans le figure 2 permet les remarques suivantes:

a) du jour 0 au 2eme jour, on observe une nette augmentation de I pour les nreuds apicaux, moindre pour les g. h. i.

b) Avant et pendant I' application du trai­tement par Ia lumiere (6 J.C. + transfert a l'obscurite), l'activite de l'invertase pour les nreuds a. b. c. est toujours tres nette­ment superieure a celle des g. h. i. (le dou­ble ou meme le triple). Ceci traduit Ia dif­ference de maturite (ou l'age physiologi­que des nreuds). La croissance des ex plants issus de ces demiers nreuds (g. h. i.) sera relativement plus faible.

c) L'evolution de 1'1 pendant )'applica­tion du traitement par Ia lumiere (jusqu'au 7eme jour) est parallele pour les deux ty­pes de nreuds. Entre le 7eme et le 12eme jour, les nreuds les plus anciens ont une

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Fig. 2.- Activite de !'invertase (1). Les valeurs de 1/10 sont portees en ordonnees, en fonction du temps en nombre de jours . .t. nceuds a. b. c. e nceuds g. h. i. II s'agit de Ia valeur moyenne (sur 2 ou 4 dosages) et de l'ecart-type. I est exprimee en 1Jmoles de glucose liberees (par incubation de l'extrait pendant 1 heure ii30°C en presence de saccharose), rapportees au poids frais/volume de dilution.

Fig. 2.- Saccharase activity (I). The values of 1/10 were estimated according to the number of days . .t. nodes a. b. c. • nodes g. h. i. The means and standard errors of saccharase activity (I) were calculated from 2 or 4 dosages, and expressed as IJmoles of glucose released/fresh weigh/diluation volume, after 1 hour of incubation of the extract with saccharose at 30°C.

I inverse de celle des nreuds plus jeunes. C' est dans cette peri ode que 1' on peut pla­cer I' induction de la tuberisation

Apres le 12eme jour, les variations vont dans le meme sens: celui d'une diminution de 1' I pour les deux types de nreuds pour arriver a une valeur identique au 15eme jour.

Remarquons qu'il existe un pic de I en­tre le 4eme et le 6eme jour, mais il est peu marque dans notre materiel, parce que nous n'avons pas analyse des nreuds d. e. f. pour lesquels 1' effet puits serait maximal. Ce pic precede le pic de P et de Per (entre 6eme et ?erne jour). Ces pies, I (4 a 6 jours) et les deux pies P et Per (6eme au 7eme jour) correspondent a la reponse de la plante au stress : augmentation momentanee de la

conductance des tissus au C02 (cf Discus­

sion).

2) Proteines solubles totales (P) (Fig. 3) • du jour 0 au 4eme jour. On observe

qu'au jour 0 (avant le traitement inductif), Ia teneur en P est significativement plus elevee (a= 0,05) chez les nreuds apicaux (difference de maturite). Pendant les qua­tre premiers jours, !'augmentation du con­tenu en proteines pour 1' ensemble de nreuds est multipliee par un facteur de 3 a 4.

• du 4eme au 6emejour, !'augmentation de P diminue fortement pour les nreuds basaux, alors que 1' on observe une perte en proteines pour les nreuds apicaux, le 4eme jour constituant un pic .

• apres le 6eme jour, la reponse des nreuds est differente selon qu'ils sont api­caux ou basaux. Les nreuds apicaux pre­sentent un pic au 7eme jour suivi d'une chute brusque du 7eme au 9eme jour, tan­dis que 1' on observe un plateau entre le 6eme et le 9eme jour pour les nreuds ba­saux.

Fig. 3.- Evolution du contenu en proteines totales solubles (P) exprimee en mg proteines x poids frais/volume de dilution de l'extrait. On porte en ordonnee Px 10·' (memes figures que precedemment).

Fig. 3.- Evolution of content of total soluble proteins (P), expressed as mg proteins x fresh weigh/ dilution volume of the extract. The values of P are x 10·2 on the Y axis (same legends as previously).

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• Entre le 9eme et le 15eme jour, les comportements des nreuds sont opposes : avec une augmentation du 9eme au 15eme jour pour les nreuds apicaux, et une dimi­nution pour les nreuds basaux.

Notons gu'entre le 9eme et le 12eme jour la courbe des P est inversee par rap­port a celle de 1'1. Pour les nreuds apicaux. diminution de I du 9eme au 12eme jour et augmentation de P, et pour les nreuds ba­saux durant la meme periode, il y a aug­mentation de I et diminution de P.

II - Variations de l'activite des peroxy­dases solubles (Per) (Fig. 4)

Le nombre peu eleve de mesures peut expliquer la variabilite des resultats obte­nus. 11 semble cependant qu' entre le 4eme et le 9eme jour, il y ait une difference en­tre les nreuds basaux et apicaux, la valeur de Per etant plus elevee pour les nreuds apicaux.

L' evolution moyenne de Per pour 1' en­semble des nreuds est parallele a celle des proteines solubles.

- (0 jour) pas de resultat. - (du 2eme au 4eme jour) alors qu'l a

chute et meme stoppe entre le 2eme et le 4eme jour, les valeurs de P et Per s' ele­vent tres fortement. Perte d'activite entre le 4eme et le 6eme jour, pic d' activite au ?erne jour pour les nreuds apicaux et au 9eme jour pour les nreuds basaux. Chute de l'activite Per a partirdu 7eme jour pour les nreuds apicaux, et a partir du 9eme jour pour les nreuds basaux; ensuite perte len­te et continue a partir du 12eme jour pour les nreuds basaux.

DISCUSSION

Nos propres observations sur 1a cinetique de l'activite des deux enzymes choisies, ajoutees a celles faites precedemment par d'autres auteurs, nous renseignent sur le role de ces enzymes et sur la nature du bouleversement qui est a 1, origine de 1, in­duction.

Fig. 4.- Aclivite des peroxydases solubles totales (Per). Elle est exprimee en 11mol d'H,0

2 consommees par

minute et par gramme de matiere fraiche. On porte Per/10 (moyenne de 4 ou 8 dosages).

Fig. 4.- Activity of total soluble peroxidases (Per), expressed as 11M H20 2 utilized/min./g fresh weigh.

En ce qui conceme le role joue par les peroxydases, il a ete montre (Mazliak, 1982) que le traitement de tissus de tabac par 1' AlA stimule la synthese de composants basiques doues d'une activite AIA-oxydase. De plus le traitement des racines de lentille a stimule la synthese de novo, d'au moins deux protei­nes-enzymes specifiques : les isoperoxyda­ses P5 et P6 (Mazliak, 1982).

D' autre part, une experimentation, faite en 1978 par Jacobs et Hertel (citee dans Maz-1iak, 1982) et dont le but etait de rechercher la retention de l'auxine sur des membranes de coleoptiles de ma"is en relation avec un gradient de saccharose (de 15 a 45 % ), met 1' accent sur le point important suivant : le pic de fixation de 1' AlA correspond a 1a concen­tration en saccharose la plus elevee. Cette concentration correspond egalement au pic de fixation de 1' ANP (acide naphthyl-phtha-1amique) et au systeme transporteur de Ca2+ -ATP dependant. Or, ces deux demiers sont consideres comme des marqueurs du plasmalemme. Resultats confortes par ailleurs par Scherer et Morre, 1978 (cites par

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Mazliak, 1982): "On peut stimuler. in l'itro, par un traitement auxinique, l'activite ATPase de frac­tions membranaires".

En d'autres termes, !'enzyme peroxydase. qui est liee a I'AlA (en tant qu'AlA-oxydase). est liee en fait au metabolisme total de Ia plante. Tan­dis que !'invertase cytoplasmique acide (gibbe­relline dependante) est liee plus specialement a Ia croissance de Ia plante, qui depend elle-meme de Ia photosynthese, pour Ia pi ante en terre. Pour les explants in vitro, Ia photosynthese est faible en raison du manque de structuration des chloro­plastes. Les feuilles des plantes in l'itro sont de ce fait demandeuses du complement en sucres (effet puits. Fig. 5) ((f Cappelades et al., 1990).

Tous ces renseignements nous permettent de com prendre I· action des jours courts sur les fonc­tions metaboliques de Ia plante entrainant un vieillissement suivi d'une reponse adaptative de cette derniere (induction de Ia tuberisation). II s'agit d'un stress metabolique correspondant a une deficience d'activite ATPasique, provenant d'une concentration cellulaire en sucre insuffi­sante. elle-meme liee a une photosynthese jour­naliere eta un "effet-puits" ecourtes.

F1g. 5.- "Effet-puits" dans les conditions de croissance in vitro. Fig. 5.- "Sink effect" under in vitro conditions of growth.

Les symptomes sont comparables a ceux d'une anoxie, bien que Ia cau­se du stress et son positionnement spatio-temporel par rapport au cycle de Krebs (respiration) soient diffe­rents dans les deux cas. Dans le cas de l'anoxie classique. il provient d'une mauvaise phosphorylation oxy­dative, phophorylation au cours de laquelle I' energie degagee lors du passage des atomes d'hydrogene le long d'une chaine de transporteurs est utilisee pour synthetiser plusieurs molecules d' ATP, en meme temps que sont formees les molecules d'eau par combinaison des atomes d'hydroge­ne avec !'oxygene. La consequence est un manque d'energie libre. libe­ree par reduction de I' ATP. et impli­quee dans les diverses reactions me­taboliques de Ia plante. Dans le cas de l'effet du conditionnement enjours courts. c' est Ia reduction de I' ATP. entrainant I' activation du Ca2 qui se fait mal. en raison d'une mauvaise fixation de I' AlA sur son site de fixa­tion membranaire. Ce qui se traduit par une perturbation metabol ique comparable a Ia precedente, comme l'indique le schema synthetique pro­pose par L. et M. Rossignol (commu­nication interne. 1994. Fig. 6 ).

La premiere reponse de Ia cellule au stress est de rem placer I' energie manquante en "cassant" par I' interme­diaire des isoperoxydases Per (AlA­oxydases) les molecules d' AlA qui se sont accumulees. La fixation momen­tanee d' AlA sur le site membranaire n. a ete rendue possible que grace a un autre subterfuge : I' augmentation temporaire de Ia photosynthese et de l'effet-puits des na:uds de niveaux moyens (d. e. f) ((f texte page 314), grace a une elevation de Ia conduc­tance stomatique et cellulaire au C02

(Sihachakr et al., 1982- observation faite a partir de boutures d'Jpomoea hatatas) entre le 4eme et le 6eme jour.

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A. BLANC, L. & M. ROSSIGNOL ET A. AMBROISE 319

Ceci apparalt nettement dans nos n!sul­tats. A une baisse d'activite invertasique I (liee a une deficience en saccharose), cor­respond une augmentation d'activite pe­roxydasique. Ainsi, de 2 a 8 jours :

- de 2 a 6 jours : a un plateau d' activite de I (croissance de I stoppee), correspond un fort accroissement de Per.

- de 6 a 8 jours : une chute brutale de I entralne une augmentation de Per immedia­te pour a, b, c (pic au 7eme jour), et retar­dee pour g, h, i (pic au 8eme jour).

Cette premiere reponse (reprise momen­tanee de I' activite de I) n' est observable qu' en jours courts J .C. ( elle ne s' observe pas en jours longs J.L., voir. G. Charles, 1992). Elle est maximale au niveau des nreuds des niveaux superieurs les plus de­mandeurs, particulierement ceux qui cor­respondent au niveau d de Ia plantule (Fig. 5). Ce n'est qu'au moment de I' emer­gence des stolons que Ia demande en sucre des nreuds basaux (g, h, i) devient supe­rieure a celle des nreuds apicaux (de 8 a 12 jours).

La deuxieme periode (deuxieme repon­se au stress) est celle de l'induction de Ia tuberisation comprenant I' allongement des stolons et I' initiation du tubercule (mise en place des structures de reserve). C' est aus­si Ia peri ode au cours de Iaquelle I' enzyme invertase (accompagnant Ia croissance) ce­dera Ie pas a I' enzyme saccharose-syntha­se (accompagnant Ia tuberisation).

CONCLUSION

En conclusion, et pour resumer I' enseigne­ment tire de notre etude, on peut dire que le phenomene de Ia tuberisation peut etre as­simile a un mecanisme de reponse adapta­tive aux effets stressants de facteurs exter­nes inducteurs. Le stress, consecutif a une perturbation du metabolisme, se traduit par un vieillissement accelere et un arret de croissance des boutures. La reponse adap-

tative se fait en deux temps et a deux ni­veaux:

• phase initiale au niveau des feuilles non senescentes douees de capacites pho­tosynthetiques : augmentation de Ia conduc­tance stomatique et cellulaire entralnant une augmentation de Ia photosynthese et, in vitro, de I' effet puits (particulierement, ni­veaux moyens de Ia bouture). L'augmenta­tion de Ia photosynthese est accompagnee de I' accroissement de I' activite invertasi­que (1), suivi d'un complement d'energie fourni par une augmentation d'activite des AIA-oxydases (Per), lequel est peut­etre utilise pour Ie transport des sucres sous forme de glucose et de fructose (deuxieme phase).

• deuxieme phase : inversion de I' etTet­puits Ie long de Ia tige de Ia bouture. L'ef­fet-puits et I' activite invertasique diminuent au niveau des nreuds apicaux et moyens, alors qu'ils augmentent au niveau des nreuds basaux g, h, i. Du 8eme au 12eme jour, I' activite I de ces derniers atteint des valeurs superieures a celle des niveaux su­perieurs de Ia tige. Cette periode, au cours de Iaquelle l'activite de l'invertase cede Ie pas a celle de Ia saccharose-synthase eta Ia fin de laquelle Ia chute de I' activite des pe­roxydases des niveaux superieurs a ete stop­pee, correspond a Ia phase inductrice de Ia tuberisation. Le metabolisme est surtout anabolique ; oriente vers Ia production de proteines solubles dont Ia quantite augmen­te dans les tissus des nreuds a, b, c (cf. Fig. 3).

• La troisieme phase, enfin, concerne Ie stockage des reserves (sucres et proteines telles que patatine ... ) dans des structures appropriees du tubercule. Elle depasse le cadre de notre etude.

Remerciements - Nous tenons a remercier ici Mesda· mes Colette Gaisne et Marie-Jeanne Defoug pour Ia qualite de leur assistance technique (dactylographie. trai­tement et illustration du texte).

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