Fiche de révision : Cultures in vitro végétales

📋 Plan du Cours

1. Principe des cultures in vitro
2. Propriétés des cellules végétales
3. Composition des milieux de culture
4. Eau et éléments minéraux
5. Rôles des éléments minéraux

📖 1. Principe des cultures in vitro

🔑 Notions clés & Définitions

• Culture in vitro végétale : Multiplication végétative accélérée en laboratoire, réalisée à partir d’explants sur un milieu synthétique, en conditions stériles, dans un environnement contrôlé et un espace réduit.

★ À maîtriser

• Les explants utilisés peuvent être :

  • des feuilles
  • des bourgeons ou méristèmes
  • des racines portant du cambium
  • des tiges portant du cambium

• L’environnement contrôlé concerne notamment la lumière et la température, dont les valeurs sont déterminées artificiellement selon l’espèce travaillée et la technique utilisée.

Compléments

• La miniaturisation permet de cultiver les plantes dans des récipients placés sur des étagères éclairées et de replanter des hectares à partir de plants cultivés sur quelques mètres carrés.

• La culture in vitro permet de conserver indéfiniment, sur une petite surface au sol, d’innombrables variétés à l’abri des parasites.

📖 2. Propriétés des cellules végétales

🔑 Notions clés & Définitions

• Dédifférenciation : Retour d’un tissu différencié à un état indifférencié, ou embryonnaire, qui permet de régénérer une plante entière.
• Totipotence : Capacité d’un tissu indifférencié à donner n’importe quel tissu spécialisé.

★ À maîtriser

• La multiplication in vitro peut s’effectuer environ 4 fois par mois et une plante pourrait théoriquement produire 16,5 millions de plantes identiques à la plante mère en un an.

Compléments

• La dédifférenciation peut transformer une racine en cal, tandis que la totipotence permet au cal de former des racines, des tiges et des feuilles.

• La culture in vitro rétablit et entretient les mitoses, puis réoriente le développement du végétal grâce à la dédifférenciation et à la totipotence.

💡 Astuce mémo

Dédifférenciation : racine → cal ; totipotence : cal → plante.

📖 3. Composition des milieux de culture

★ À maîtriser

• La composition du milieu varie selon :

  • l’espèce
  • la famille
  • le genre
  • l’environnement
  • l’objectif de recherche ou de production

• En culture in vitro, l’isolement des explants supprime les mécanismes de régulation de la plante entière et rend nécessaire l’apport des éléments requis pour la croissance et le développement.

Compléments

• La composition des milieux de culture a d’abord été établie empiriquement par des physiologistes au début du XXe siècle, puis ajustée aux espèces végétales d’intérêt.

📌 Pour les éléments minéraux, l’équilibre ionique et la pression ionique sont plus importants que la quantité apportée, notamment pour les macroéléments.

📖 4. Eau et éléments minéraux

🔑 Notions clés & Définitions

• Macroéléments : Éléments minéraux apportés en grandes quantités dans les milieux de culture.

★ À maîtriser

• L’eau désionisée par passage sur des résines échangeuses d’ions suffit le plus souvent pour préparer un milieu de culture.

• Le milieu de Murashige et Skoog (MS 1962), initialement mis au point pour optimiser la croissance de cals de tabac, est un milieu de base très employé.

• Le milieu MS, très riche en azote total sous forme de nitrate et d’ammonium ainsi qu’en potassium, est souvent utilisé dilué de moitié en raison de sa forte concentration en sels totaux.

Compléments

• L’eau distillée et l’eau permutée sont utilisées pour des cultures plus délicates, comme celles des protoplastes.

• Les méristèmes apicaux primaires et les tissus à forte activité métabolique exigent des milieux riches en potassium, tandis que les tissus sénescents ou à développement lent demandent des milieux riches en calcium pour son rôle antitoxique.

💡 Astuce mémo

Macroéléments en grandes quantités ; microéléments en faibles quantités.

📖 5. Rôles des éléments minéraux

🔑 Notions clés & Définitions

• Microéléments : Éléments minéraux présents en faible quantité dans les milieux de culture.

★ À maîtriser

• Des milieux trop riches en azote total, surtout en ammonium, et en potassium favorisent la nécrose des tissus lors des repiquages successifs.

• Les mélanges de microéléments comportent généralement de 5 à 10 éléments, dont le fer, le zinc, le manganèse et le bore, toujours présents dans les mélanges décrits.

Compléments

• Certaines lignées tissulaires à croissance lente, notamment le phloème et le phelloderme, poussent mieux sur des milieux riches en azote total et en potassium.

• Le cuivre et le nickel ne sont pas toujours ajoutés aux milieux, car ils sont toxiques même à faibles doses.

• Le fer est apporté sous forme de chélate FeEDTA, l’EDTA étant un complexant qui favorise son absorption par les cellules végétales.

• Les microéléments peuvent être apportés pour pallier des carences ou stimuler la croissance et le développement cellulaires, notamment lors de certaines organogenèses.

💡 Astuce mémo

Excès d’azote et de potassium → nécrose ; carence en microéléments → déficience.