II) Comment le mouvement de la Dionée facilite-t-il sa nutrition ?
Quelques acquis sur la dionée...
Il faut savoir que la totalité des cellules qui compose la dionée baigne dans le liquide interstitiel, celui-ci contenant de nombreux ions de natures différentes.
Le milieu intracellulaire et ce liquide sont tous deux riches en ions, mais avec des concentrations très différentes :
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Un milieu extracellulaire composé essen-tiellement de cations (en particulier des ions calcium Ca2+)
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Un milieu intracellulaire riche en anions (ions chlorure Cl-)
Ainsi chaque cellule définit deux compartiments étanches, le cytoplasme/milieu intracellulaire et le milieu extracellulaire, dont les charges sont différentes, ce qui constitue un potentiel membranaire : cette-dernière est polarisée.
Plus précisément, le potentiel de membrane est rendu possible par les mouvements ioniques trans-membranaires contrôlés par les canaux ioniques.
Par souci de clarté, nous avons réalisé le schéma d'une cellule de dionée en mettant en avant son potentiel membranaire.
2) Mécanisme de fermeture détaillé
Schéma d'une cellule de dionée
(taille des ions non respectée)
Le mécanisme de fermeture en détail
Tout d’abord, l’agitation d’un des poils sensitifs provoque une perturbation du potentiel. Celle-ci peut s’expliquer au niveau chimique. En effet, lors d’une perturbation, des canaux ioniques s’ouvrent. Les ions de charge positive et de charges négatives s’attirent pour rétablir la charge. La membrane plasmique se dépolarise. C’est alors au tour de la pompe échangeuse d’ions de jouer son rôle : elle va rejeter les ions calcium hors du milieu intracellulaire et faire pénétrer les ions chlorure dans ce milieu, tout cela afin de redistribuer les charges positives et négatives de part et d’autre de la membrane : la membrane se re-polarise. Tout ce phénomène crée une onde électrique qui se propage alors dans toutes les cellules du piège par la membrane plasmique : il se produit une réaction en chaîne qui permet à cette onde électrique de ne pas perdre en intensité.
Après une deuxième perturbation dans un intervalle de 20 secondes, une deuxième onde électrique se propage également dans toutes les cellules du piège par la membrane plasmique, le piège se ferme alors. Mais cette observation macroscopique s’explique au niveau microscopique.
En effet, lorsque l’onde électrique parvient aux cellules motrices de la face interne (la face rouge), une nouvelle enzyme s'active : la pompe à protons. Une fois actionnée, cette pompe, située au niveau de la membrane plasmique des cellules motrices sur la face interne du piège, va libérer de l’acidité en relâchant des cations H+ (ce qui diminue le potentiel d'hydrogène). L'acidification est donc transférée de l'intérieur des cellules de la face interne du piège à la membrane plasmique des cellules de la face externe du piège.
Cette acidité, dans les cellules de la face externe du piège, va provoquer une diminution des forces ioniques et ainsi agir sur les liaisons fibres-parois de ces cellules. En effet, il faut savoir que ces liaisons assurent l’assemblage de fibres (polymères) pour constituer une paroi cellulaire solide. Ces liaisons vont donc disparaitre et ainsi les fibres se retrouveront désorganisées. En conséquence : les parois externes vont se ramollir.
Du fait de ce ramollissement, les cellules de la paroi s’étendent grâce à une entrée d’eau dans leur vacuole ; c'est le phénomène d’osmose. En effet, la concentration en soluté étant plus forte dans le milieu intracellulaire (le milieu est donc dit hypertonique) que dans le milieu extracellulaire (dit hypotonique), l'eau aura tendance à pénétrer dans le milieu intracellulaire - ce qui est rendu possible grâce à la nouvelle perméabilité de la cellule. De ce fait, le volume des cellules augmente.
Ce ramollissement est suivi d’une resolidification des parois du lobe. Lors de ce phénomène, les cellules vont s’allonger : c’est ainsi qu’elles exerceront, après re-solidification, de la pression sur la paroi de la face externe du piège. Celle-ci étant supérieure à la pression de la face interne du piège, les pièges du lobes se courberont vers l’intérieur.
En effet, on peut remarquer au niveau macroscopique que la fermeture du piège ne consiste pas en un mouvement des feuilles en elles-mêmes mais plutôt en un changement rapide de la courbure de chacun des lobes. Ceux-ci passent de l'état initial convexe (piège ouvert) à l'état final concave (piège fermé).
Le processus de fermeture de la dionée en quelques mots
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Première perturbation du potentiel
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Une première onde électrique se propage
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Deuxième perturbation du potentiel dans un intervalle de vingt secondes
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Une deuxième onde électrique se propage dans toutes les cellules du piège
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Une nouvelle enzyme est activée dans la cellule motrice : la pompe à protons
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Transfert d’ions H+ de la face interne à la face externe et acidification des cellules de la face externe du piège
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Diminution des forces ioniques et donc désorganisation des fibres
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Ramollissement des cellules de la face externe du piège
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Entrée d’eau dans leur vacuole (phénomène d’osmose)
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Allongement de ces cellules et resolidification de leurs parois cellulosiques
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Sous l'effet de la pression exercée, les machoîres du lobe se courbent et le piège se referme
Animation récapitulative
Nous avons choisi, afin de mieux faire visualiser le processus complet de la fermeture de la dionée, une animation remarquable réalisée par J.Ph. Rosello en 2004. Celle-ci décrit le fonctionnement au niveau microscopique de la drosera (espèce partageant la même famille que la dionée) ; cependant, il correspond au mécanisme de fermeture de notre objet d'étude.
Elle représente efficacement les 11 étapes qui constitue notre synthèse du mécanisme de fermeture du piège (voir ci-dessus).
L'animation vous permet de simuler les deux stimulations des poils sensitifs de la dionée en cliquant sur le cadre annoté "stimulation mécanique extérieure". On observe après quatre perturbations (c'est là une erreur : deux suffisent, du moins dans le cas de la dionée) l'activation de la pompe à protons, qui acidifie alors le milieu extra-cellulaire, provoque la baisse des forces ioniques au niveau des parois... etc.
Conclusion - Remerciements