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Re~u Ee 25 juiEEet 1988

DEXHEIMER, J., GBRARD, J., BOUBARGA, K., et JE vdsicuks et abuscules. Can. J. Bot. 68 : 50-55.

Dms les racines now infectbes, Ies plastes des eeUuEes corticales Cvolmnt soit en kucoplastes (Pkeet~mthus asustra&k), soit en mylsplastes (Prunus avium et Pirus ma&m). Bms l a celIuBes infwtka par t'endophyte des mycorhizs i3 vCsieules et arbuscules, et pour les &ois espkes Cmdiks, lles pEastes wnt de b&s longs leucoplastes s6creteurs pr&se tubules s@omab$iques &6s d$velop@. LPabsence dP@don est intepdtee, chez tes Wosac&s ligneuses, Ia pemrbatiow 4fig metabo%isme cabon6 sous 19action & 19endophpe. La diffgrenciation en kueoplastes dcrCtews pdsentmt uw r6seau de tubules s&oma~ques pounait Ctre leexpression d'une r6actim de ddfense.

DEXHEIMER, J., G~RARD, J. , BOUDARGA, K., and JEANMA~RE, C. 1990. k s plastes des celluIes-hates des mycsrhizes il v$sicules et abuscules. Can. J. Bot. 68: 50-55.

In nonmycshkal roots, the pIastids of eofiicd cells developd either into Ieucoplasts (Pdectrapathus awtralis) or into myloplasts (Prunw avieam md Piru~ mlm). In cells infected with the endophyte sf vesiculx-~buseu1m mycoHBEizas, in all three species studied, the pllastids were very long seeretov leucoplasts with a well-develop& stmmatie tubular wet. In woody Rosaceae, the absence of starch is &ought to result from a disturbmce in carbon metabolism caused by the endophyk. Differentiation into seeretory leucaplasts with a s&omatic tubular net may be the expession of a defense reaction.

L'ienvasim dkne cellule r a c in~ re et il%tablissement d9un abuscule induisent de pmfon&s pmrbations qui se tradui- sent par des ~msfomat ions remaquabEes de son orgmisation et Be son f~nctioanement~ Nsus mentisnnerons, en pmicuEier, l'augmentation consid6rable daa volume du cytoplasme (Cox et ~ ~ & e ~ 1976), de la surface plamdcmmique (Cox et T ide% 11976; Bexheimer et al. 11985), fa redis~bgation de ced&es ac~vit6s enzyma~ques (Mmx et al. 1982; Jemmake e6 al. 198%).

Les o r g ~ k s cytopkasmiques peuvewt aussi pr6seakr des modifications. C'est ainsi que divers auteurs (Kinden ef Brown 19485; StmBBu 1976; Scmne-iai et. Bmfmte-Fasds 1877; Bodmte-Faslo 1978) snt signal6 I'absence ou la r6duction & la h l l e des grains d'midow dms les pilstes, ce qui est hkpr6 t6 e $&mf I ' e ~ p ~ s s i o n de 19dt6ration du m&a- bHisme c de la pHmte-h6te sous 19effet daa symbiolte fongique ( S c m e ~ n i et Bonfmte-Fasolo 1982). Pdo l s , les glastes soat diRdrenci6s en ckomopIastes (Semnedni et B~nf~ak-FmoBo 1977). Le but du p&seent travail est de peciser k s rnsddit6s de

i19$volutim de B9srgmisati~n plastidide, dsune part en em- minmt des mycorhizes app-enmt & des espikes differewtes de ceIIes dkjk kHdiCes, et d9au&e part en camp des plastes dms des cellules de raciaes prelevCes sur des plmtes infect&-s ou non par un endoplizfle.

MatCriel et mCthdes M&trieH Le ehmpignon myesrhizag8ne est le Glomus a'satmradices, ssuche

LPA 8, qui a dtc5 isof6e de mcines d'ognons par le Lab~ratoke de physiopaaollogic v6g$de du centre BaEpisses de l 9 1 ~ m de Dijon. BIle est m~wtewue sur des racines d9AUium eepa cul&iv$s en p b dims de la tcme de jadin desinfeetee.

plmtes-h8tea9 noua awns utiliid une es&e herbact%, Plec&apathecs sustmlis Qkabia~eae)~ & deux Rosacges Iigneuses, Pru- nus avium E. et Bims mlus L. E5inocu1um est cons~m6 par des fragmewb de rzines d'oignon, renfemmt lkeadophyte et mglmges

A Ia tern des gas des planks il mycorhizer. La desidec~on des sub- s&a@ de culture a Ct& redide par trois passages & I'aut~iave, B 24 h d"n&malle (1 5 mh i3 120°C).

Les t6moins aont constitu6s de plmtes cultiv6es sw un substrat dms lquel nous n'avons pas ajoutC d'inoculum. Nous awns v6rifi6 que les mcines ne mnt pas infmges par uun endophfle.

Techniques eb cyto8ogk ks fragments & raeines, gr6levCs sur des plantes mycorhides ou

non, on$ $ti2 pdfixees pendant 7 Ea par du glutrnldChyde B 2,5% dams du tmpon phosphak @gaM 7,2) 2 la t e m f i m h ~ de ta glace fondmte. Ap&s un finsage soiiigneaax p a de lkea distilI&e, les objets sont pat- fixds par le tdkoxyde d50xmieam k 2% dm$ le tampon, pwdamt 1 h Zi O°C. h s objets sont ensuite deshyc$Pags p a E9ac6tom et inelus dans BXpon. k s coups sont mueillies sear des gilllies en cuiwe (double cslomtion par l'acetate d' le et le eitrate de glomb) ou en or (test PATA~). Le test P A T A ~ a 6t6 pra~qu6 seEon les mdditks que wous awns d&j& indiquks (Defieimer eB a&. 1979). @e test, clusiquement ut.iEis$ pour m e m en Cvidence les plysacchkdes, conbaste aussi tr&s faamen8 certaines membmes epoplasfiques, csrnrne le pls- m d e m e ou Ies membrmes des plates. Nous l'av~ns employ6 llorsque k s techniques de double coloration we domaient pas un conwaste suffismt pour bien delimiter le contour des pIastes et Ie r6seau de tubules smmatiques.

S%dr&oseopie Pour r&diser des c%icMs sdrbscopiaes pemeRmt de pr6eiser

190gmis&on ~Bimewsionwelle des plates, nous awns effeetud des coupes dpaisses (100-150 nm). Eltes ont Ct6 mueillies sur des @lies en or et con&astkes gar Ic test P A T A ~ . kes coups ont Ctd obsem6es avee une tension B5ac&16ra~on de 88 A 120 kV, selsw teur Cpaisseur. La diff6rence dbfienta~ow des cIich6s de ehaque couple st&6osco- pique est comwse eatre 10 et 15".

EVvsluticsn des plastes Bans les celluHes du cortex racinaire de pHantes sans endophyte se fait selsn deux modaIitCs diffdrentes .

Chez Plece~an6kees rmusfr&a%is, Ees ceuules mk~stkrnatiques renfement des proplastes de petite tailhe (fig. 1) qui ne

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AB~VIATIONS : am, amidon; E, endophyte; I, inclusion assmiophile; mi, mitochoan~e; P, paoi celluleit-e; pH, plaste; V, vacuole. fichelle des figures B B 10 : 1 pm.

FIG. 1 3. Cellules de PEeetreanbhnas australis. 1 . Cellrale mCist6ma~que. Double coloration par l19acCtate d'urmyle et Ic &ate de plomb. Le poplaste a une section faiblement allongCe de m$me tdlle que la mi tmhon~e. x 58 000. Fig. 2. Celluhe Qifferencide dms une racim sans chmpignon. Babbabk coloration p a I9asCtate d9wmyle et le cieate de plomb. Le plslaste pdsente uw stram trks dense dms iieqwl on distingue difficilernent les inclusions osmiosiles. Quelques lmelles et vCsicules B lurni8re elake. La grosse indusion claire dms la gartie infC~eux es~espond peut-Etre ii un petit grain d9midm. x 42 000. Pig. 3. Cdfule renfemmt U ~ B endophyte. Test PAT-A~. Trks grmd plaste emon16 autoaar de branches modes. Le strorna aewfeme un eomplexe de tubules plus ou rnoins neaement mxqu6s gar le test P A T A ~ . Remaquer awsi les platogllobanIes. x 45 W.

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FIG. 4 $ 6. Plastes de Rssact5e ligneuse, tests PA-PA~. Fig. 4. Gellule m6istkrnatatique. k propbaste a une taille cornpaable B celle des mitahondies. Son strorna contient quelques Imelles et v$dcuIes B csntenu clak. X 43 000. Fig. 5. Ce1Bule diffdreneike dms une pacine sans endophfle. Le plate a nne tai%le impeamte et renfeme & gras grains d9midc?n. X 23 000. Fig. 6. Gellule de mycorhize renfemmt un arbusculle mart et dduit aux pmis &s hypes. h s giastes son$ des amylsplastea. X '3200.

contiemen9 que de Tares larne%les et, pdois , des Inclusions plastes presentent aan dBongement sensible, Ieur strorna devient mondies9 de taille variable et foflement gssmiophiles. Lorsque tr&s dense et les inclusions osmiophiles ne se distinaguent que Bes cellules se differencient et que le syst8rne vacuolake, en tr&s difficilement. Ee strorna renfeme aasssi quelques Imekles se dheloppmt, refoule k cytqlasme en position par%taIe, les et de petites vCsicules ii contenu clair souvent en relation avec

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PIG. 7. Plate de Rosacke Iigmuse. Cellule de mycorhize. Test P A T A ~ . Le pla$e prksente un contour t&s dLongC et sinueux. Sow

la membrme plastidde interne (fig. 2). L s glastes des eel- Huks differencike sont des leucoplastes.

ier ou le Meisia, les cellules rn6ristCrna- tiques contiennent aussi des prsplasks dont les sections ont aan dim&we compmable B celui des mi tmhon~es . Le sborna mowm qudques lmelles et des 6lkments vCsiculeux dont le conknu est bmspment aux Cleckons (fig. 4). Dms les cellules

codicdes diff6renci6eg9 les plastes wnt devenus beaucoup pius gas. b u r strorna, dense, renfeme quatre 5 six g o s grains dvamidon (fig. 5).

C9eest dms k s mycorhizes de merisier ou de pornmier qne nous avons obsemd 1es trmsfomatisns plastidiales les plus remaquables. Les plastes prksentewt une fome 8x6s dlongCe et souvent sinueuse (20-58 ~ r n ) (fig. 7). En fait, compte tewu de cette maqhologie, ils sont sectiomks le plus muvent trims- versdement ou obliquement s$, ce qni p u t dsnner % ' hpression d9une fome plus rmassCe (fig. EL-$8). Aprh une double ccslo- ration, He stroma est dense et ne montre que peu de d6tai%s9 si ce nkst des plastoglobuks et padois des inclusions sombres, plus ou moins dlongks. Aprks rn test P A T A ~ , le smwa est beaucoup plus clair, les structures membrmaks sont contras- t & ~ et 1 ' 0 r g ~ s a ~ o n interne des plastes est r6v&l&e (fig. 7- 10). Conbakement aux plates des ceUules sms champignon, naus n9avons jamah obsewC de gains $'midon. Les pHasto- globules, plus su mohs nombreux suivmf lea sections, sent toujowes prCsents. Ils ssnt souvent disposes le long de grosses lmel%es relahvement courtes (fig. 8). Le stroma contient aussi un syst2rne membrmke tr2s complexe form6 de fins mbuIes, Le test P A T A ~ rCv&le qu9il existe deux types de tubules. Cer- tain~ ont une membrane nettement marquee, mais presentent une lumi&re claire, dors que d9au&es9 moins nombreux et de plus forte section, sont uifomCment contrast6s (fig. 8-1 0).

Les clieRCs st6rkoscopiques r6disCs sur des coups Cpaisses rkv&lent que les bbuEes sont mastornoads et foment un &seau dms le s&oma (fig. 8-18). Ce@e technique monatre aussi qu'il y a continuig enke les tubules a laami&re chire et ceux h contenu dense (fig. 9) et qu5l skgit d'un m$me syst2rne tubu- Haire avec des spCcidisatigsns locales. En fait, Ies parties i?~ contenu sombre sembleat $we des lieux dkccumdation d9une substmce dense evolumt ensuite en plastoglobules (fig. 9 et 10). Le rCseau hbulake est bourgeomC p a la membrme plas- tidiide interne et pdsente aussi des relations avec les Iamelles dn stxoma.

Dims les cellules coaicdes qui renfement un sbuseule mod, les plastes sont des myloplastes don$ le sboma renfeme plusiews grains d9 don. Ccs myloflastes ont une taille plus rkduite que celle des plasfes de celldcs qui n90snt pas kt6 idec- tees par 19endophyte (fig. 6).

k s plates des eellules de Piectranthus & B U S ~ P ~ ~ ~ S infectks par le chmpignon prtsentent sensiblement les rnemes caac- $&reg que ceux des eellules de P ier csu de Meisier. Pa- fois, les plastes, tr&s longs, wnt emoul&s autmr d9um section de brmche de 19abuscuHe (fig. 3). Toutefois, %e rkseau de tubules est moins dense et Ies plastoglobulcs, moins nom- heux, offrent un di tre plus impofimt. ConW&ement aux deux esp&ces prMdentes, lmsque I'mbuscule est mart, %es plastes n9Cvoluent j m ~ s en myloplastes.

Dms k s tmis esp8ce"g les cellules infectCes p a 19endophyte presentent une organisation plastidide &&s diffkrente de ceUe sbsewCe dais les ceilu%es sans c

Pour Scmnerini et Bomfmte-Fasolo (1977), chez Ornitho- g o l m eembel%atum, les plastes des cellules envahies par I'en- desphyte sant des chomopHastes. Pour ces auteurs, la couleur jauniifre des zones infeetees et Ha p6sence de cmt&no'%'des dms des ckomatopphies de mycorhizes ssnt des mgumemts en fzveur de cette. inteqretation. Bien que nous ayons aussi obsew6 que les zones infectCes presentent une coulew jauae

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Feo. 8 h 10. Plastes de mycorhize de Rosacke ligneuse, test P A T A ~ , elich6s st6doscepiques. Fig. 8. Le stroma est occupt par U"$E r6seau de tubules. Certain% presenten4 me lumi&re elaire, d9autres sont fortemeant r$actif-s au test P A T A ~ (paie inf6rieure du plaste central). h s plas- toglobules ssnt disposk de part et d'autre d'un 61Cment 16amell~re. x 18 000. Ag. 9. Dana cette partie d'un gllaste sh %e r6seau tubulaire esf msim dense, les connexions en%= les tubules h cantewaa clair et ks inclusions &actives (fufurs piastoglobaeles) sont 6videntes. k s tubules son& Cmis par la membrane piastidliak interne. X 18 Ofl0. Fig. 10. La p h e inf6rieure de la section contien$ des plastoglobuks et un rkseau de gros tubules i eoaatewar. reactif. X 1 8 @XI.

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p%e, wous consi&rons ces plastes eo e des 1eucoplastes dlongks, avec un r6stau de tubules sbomatiques tr5s d6ve- lopp6. Nous remaquerons d'ailleurs que Ia prkserace de cko- mopkstes h s l a cellules hfect&es par un endophyte des mycsrhizes B vCsicules et sbuscules n'est pas constank, puisque dam les mycorhizes 2 vCsicuBes d zbuscules de Eirio- defidron &!ipvera (Kinden et Brown 1975) et de Taus (StmHlu H976), iB a Ctt5 d$c& des proplastes, et dms ceIles de Vitis (Bonfmte-Fmolo E 9781, de petits my1op%astes.

S e m e ~ n i et Bonfate-F 982) intevr&tent l ' absence B ' m i h n dms les plastes l'indication d'nne rnodifi- cation du mCtabolisme des e la pImk-h6te en relation avec lle trmsferi de sucres vers I'endophyfe. Nons d'aceord avec eette hypoh$se konque 19dvo1ntion des plates dms des racines sans chmpignon abutit & la differencia~gpn d'mylopastes (Po ier ou Meisier)- h n q u e l'abuscule est rnort, l a leueoplastes se d6diffCrencient et se &msfoment en mylspasks, monbmt bien que l'absence d9amiQon est l i k 8 la presence de smctures fongiques actives. G p n d m t , dms dPau&es espkces, co e le Plectrkgnth~s aas@a&is ou lsOmi- thogalurn ambellaturn (Scanne~ni et Bodmte-Fasolo 1977). 19Cvsllution des plastes dms des =cines sans chmpignon conduit B des leucoplastes ne renfemmt jmais d'midon. L9absencc d9midm dms les plastes des celluks infectdes de ces es@ces ne peut donc &re mise en mla~on avw m e die- sation du rn6hboIisme glucidique . De plus s nsus Rmaquemns que si la diffkrenciation plastidide dms les cellgales h6tes r6snltait uniquement de ce p k s plastes seraiehnt blquds au s&de de prophstes, cela a 6t6 signal6 dms quelques especes (Taus , Ekio

La mo~hologie et I'organisation des leucoplmtes des m1- Iules-h6tes rappelent ceues qui snt tit6 obsewriies par ChenieIet et @xde (1988) dms les kucasplates des poils dcrkteurs des feuilles de Stachys lamta. Ces p i l s produisent des compses vo%afiIs, essentielalement des terp-knes. Divers travaux sat montrC que les plastes em dms leur synthhse QGleizes et al. 1983; niclet et Cmde 1985; h d l e y et al. 1986). smctwauw des leuco- plates des cellules-k8ks semblent indiquer qu'ils s9aagit de plastes sCcr6teug.s impliquks &ins la production de ces substmces.

@e.~ns terp&nes ant une action fongicide et sent des phy- toakxines. Ils sont prduits en qumtit6 imp taques pmsifahs, cornme par exernple le caskhe chez Riei- nus communis (Sitton ef West 1975; Dudley ef a&. 1986). Dms les mycorbzes h vksiicules et xbuseules, Ba phase intiale de l%tablissement d'un mhseuHe dm8 une cellule-h6te compsend la pedoration de la pami de la celllule et l'envhissemewt du cytoplame par Be champignon. Cetk phase initide pr6sent.e des andogies certaines avec une athque paas i t a i~ . D'autre part, chez .le Ricinus coaamunis, la production de casb&ne est Clicige sous B9action de fmgments pctiques de la pmoi cel- inlaire Iib6res par une enzyme fongique, l'endspolygdactn- ronae (Bruce et West 1982). Dms laes mywrhizes il vCsicuIes et zbuscdes, nous avons montrt5 (Dexheime~et al. 1978) que la matrice contient des fibrilles polysacch~diques gmduites p a la celule-b8te et Qont lla polyrnd~satioa est blgsquCe par I'endophfle, La differenciation des Ieumplasks s6cr6teurs des cellules-h6tes peaat donc Ctre inteqrCtk cornme 19expression d'une rdaction de defense de Ia celluIe vis 8 vis du symbiote

fongique, les fibilks plysacchddiques & ]la matrice jgsumt le r6fe dvk1iciteur Qe la synthkse des t$&nes.

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