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Nodosités de légumineuses


Date de la dernière modification
: 25-04-2017

UNE FORME DE SYMBIOSE

   Il existe essentiellement 2 sortes de bactéries fixatrices d'azote : les formes libres (Azotobacter p.ex.) et des formes  symbiotiques (*)  comme  Rhizobium,  associées  aux  légumineuses  et  à  certains  arbres (aulnes ...).

   Depuis l'Antiquité, les légumineuses (haricots, trèfle, luzerne ...) sont connues pour leur faculté d'améliorer les sols, car elles fixent l'azote de l'air. En réalité, cette fixation est due à des bactéries du genre Rhizobium leguminosarum, présentes dans les nodosités (**) des racines.

   L'observation au microscope de ces bactéries montre 3 aspects morphologiques différents :

- des formes jeunes, allongées, très mobiles

- des formes adultes, ramifiées en Y, qui fixent activement l'azote de l'air et produisent des sécrétions azotées utilisées par la plante

- des formes vieilles, ovoïdes, progressivement digérées par la plante.

(*)   La symbiose est une association entre 2 êtres vivants, à bénéfice réciproque. Dans le cas que nous étudions, Rhizobium prélève dans la plante les glucides nécessaires à sa nutrition carbonée, tandis que la plante profite des substances azotées produites par la bactérie.

 (**) Nodosité : renflement présent sur les radicelles, dont le parenchyme central est fait de cellules géantes envahies par des bactéries (tissu bactérien).


MATÉRIEL

* Racines de haricot ou de glycine (par ex.) avec nodosités.
* Microscope, objectif à immersion et huile, lames, lamelles, aiguille lancéolée, iode, bleu de méthylène, rouge neutre.
* Si possible, microtome de Ranvier.

PRÉPARATION DE LA LAME  

Trois méthodes donnant des résultats très différents.

1° La plus simple, qui donne des résultats plus ou moins bons.

Avec l'aiguille lancéolée, on prélève par grattage, un peu de matière d'une nodosité et on fait un premier étalement avec le plat de l'aiguille.

On ajoute une goutte de colorant et, après 2 minutes environ, on place la lamelle et on procède à un nouvel écrasement en appuyant délicatement sur la lamelle avec le manche de l'aiguille.

Prélèvement

Coloration et étalement du fragment de nodosité

2° Avec un microtome de Ranvier

On trouve dans le commerce des microtomes de Ranvier ou du même type à un prix très raisonnable (moins d'une centaine d'euros) et qui permettent, avec un peu d'habitude, de pratiquer des coupes avec un rasoir, d'une vingtaine de microns d'épaisseur. Le fragment de nodosité de doit pas dépasser 1 à 2 mm et sera inclus entre 2 demi-moelles de sureau ou dans de la paraffine. Il  existe des résines plus sophistiquées, mais plus chères.

Les coupes très fines obtenues seront délicatement placées dans une coupelle contenant le colorant.
Puis on procèdera comme ci-dessous pour l'observation en immersion.

3° Avec un microtome rotatif (à main)

C'est avec cet ancien mais très performant modèle que j'ai réalisé mes premières coupes à l'Université Louis Pasteur de Strasbourg. Plus tard, pendant mes premières années d'enseignement, j'ai eu la surprise d'en trouver un semblable dans le labo d'un collège. Une fois qu'on a compris et maitrisé les différents réglages, réalisé une inclusion en paraffine, on obtient un film de coupes, qui se soudent naturellement les unes aux autres.
Avec un pinceau fin, on les récupère délicatement pour les placer dans une coupelle avec le colorant. Ce microtome permet d'obtenir, à chaque tour de manivelle, une coupe d'environ 5 microns d'épaisseur.   Aujourd'hui, il  existe des appareils bien plus élaborés, performants et faciles d'utilisation.

OBSERVATION   Au fort grossissement, on distingue  

* De grosses cellules déformées, contenant une quantité importante de bactéries du genre Rhizobium.

* Des grains d'amidon fortement colorés en bleu si l'on a utilisé l'iode.

* Avec le rouge neutre, on peut voir bouger certaines de ces bactéries (elles sont munies d'un cil non visible).

REMARQUE IMPORTANTE :

Pour une bonne observation, il est recommandé d'utiliser un grossissement x 1000, avec un objectif x 100 à immersion. Dans ce cas, on ne met pas de lamelle, mais on absorbe le colorant avec un buvard, on laisse sécher, ou on fait un rapide séchage à la flamme, puis on place une goutte d'huile à immersion.

Bactéries du genre Rhizobium vues au microscope (x 1 000)

BIOTECHNOLOGIE :

   Actuellement, on utilise pour certains semis, un mélange de graines et de bactéries du genre Rhizobium. La production s'en trouve rapidement et considérablement améliorée, alors que l'utilisation des engrais azotés est très réduite.

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