3- LE PIEGE.

Dionée

Mise à jour : 23/11/04

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Avant de le décrire, attardons nous sur sa fonction. Dans quelle mesure le régime carné est il nécessaire ?
Avec le soleil, l’eau et le gaz carbonique, comme toute les autres plantes, les feuilles assurent la photosynthèse permettant la fabrication d’hydrates de carbone nécessaires à la vie. Avec les racines, elles sont capables d'absorber d’autres substances nutritives. Ce régime pourrait alors être caractérisé comme superflu ou d’appoint. Il devient parfois vital quand la plante est isolée sur un îlot de sphaigne qui a déjà absorbé le peu de substances nutritives du milieu.

La fermeture du piège de la Dionée : vidéo1 216Ko video2 248Ko


 
1- Description.

Le piège est constitué de 2 lobes réniformes séparés et reliés par une nervure centrale épaisse évoquant un "piége à loup". Il est de dimension variable selon l’âge de la plante et les conditions de culture. Il mesure chez une plante adulte 1 à 4 cm de longueur et 5 à 20 mm de largeur. Pour une jeune plante (semis, bouture, rejet d'écaille), le piège mesure quelques millimètres.

Le piège ne fonctionne que 3 à 4 fois, ensuite il devient inefficace mais la feuille assure toujours la photsynthèse. La durée de vie des pièges étant limité, il est important de ne pas les stimuler inutilement.


Les différentes structures du piège servent à l'attraction, la détection, la capture, la digestion et l'assimilation de la proie. Il comporte 4 organes principaux et une simple loupe permet l'observation de ces détails anatomiques :


1- Les dents marginales :
La périphérie du piège en comporte 15 à 20 légèrement courbées vers l’intérieur. Elles sont souples au toucher et s'entrecroisent lors de la fermeture empêchant la fuite de la proie piégée.


2- Les glandes nectarifères :
Il s’agit de petites glandes sessiles* généralement incolores et qui sécrètent des glucides ayant un rôle dans l’attraction des proies. Elles sont sur un fin liséré vert situé à la bordure des lobes à la base des dents et à l’intérieur du piège.


3- La surface digestive :
Elle se trouve au centre des 2 lobes et est couverte d'une multitude de glandes digestives pigmentées de couleur rougeâtre ou jaunâtre reposant sur un épiderme plat. Elles sont plus grandes que les glandes de la bande périphérique et peuvent être vues facilement à l’œil nu. Le piège fermé, cette région délimite temporairement la cavité digestive.


4- Les poils détecteurs :
Parmi les glandes digestives, se dressent des poils sensibles disposés en triangle isocèle à base externe, d’une longueur de quelques millimètres généralement au nombre de trois par lobe, rarement d’avantage. Ils occupent une position symétrique d'un lobe à l'autre. Les effleurer referme mes mâchoires du pièges instantanément. Certains pièges de grande dimension peuavnt avoir plus de 3 poils sensitifs.
Poils sensibles, une gachette très efficace.


Les poils sensibles forment un triangle à base est externe. Notons la présence de 4 poils sur un lobe.

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2- Les phénomènes de fermeture. Inspiré des articles de L. Legendre et de G. Findlay, Bulletin DIONEE n°45, 2001.

Tous les pièges se composent d'une zone capable de sentir la présence de la proie (zone réceptrice) constituée par les poils sensitifs, et d'une zone capable de fermer le piège (zone motrice) constituée par les couches cellulaires externes et internes de chaque lobe du piège.


1- La zone réceptrice.

La fermeture du piège nécessite 2 stimuli mécaniques successifs sur le même poils ou sur 2 différents. La fermeture n'est possible qu'après cette double stimulations. Ce système ingénieux permet d’éviter une fermeture intempestive par des gouttes de pluie, des brindilles poussées par le vent, etc...

La Dionée a la mémoire courte. Un espace de plus de 20 s entre 2 stimulations induit une fermeture incomplète du piège et d'autres stimulations seront nécessaires pour une fermeture totale. Un délai de 1 mn nécessitera 6 stimulations pour une fermeture complète et un délai de 2 mn demandera 27 stimulations dont 10 juste pour voir le piège opérer un début de fermeture.

La fermeture est un phénomène complexe contrôlé par le transfert de nombreux signaux. Un signal est envoyé par le premier poils sensitif excité puis un deuxième en direction des cellules motrices. Les lobes du piège vont alors s'incurver pour devenir convexes. La nervure centrale n'est pas à une charnière, toute sa structure bouge. La courbure des parois est d'autant plus grande que l'on se rapproche des dents.


J.D. Degreef



Les 3 poils sensibles rouges et la zone charnière de couleur plus pâle à la base.




Gros plan d'un poils de 3mm.

2- La communication chimique entre les zones réceptrice et motrice.

A la base des poils sensibles se trouve une zone charnière fine et souple qui est capable de se plier quand une pression mécanique est exercée sur le poils. Les cellules de cette zone subissent alors une forte déformation lors d'un stimulus mécanique. Elles ont une structure interne particulière, elles possèdent du réticulum endodermique disposé en anneaux concentriques qui fournirait des informations sur les variations de pression. Cette structure est unique dans le règne végétal et ressemble à celle des cellules musculaires animales.

Ce n'est pas ce signal physique qui est transmis aux zones motrices éloignées de 1 à plusieurs millimètres. Le mouvement de la proie est traduit en signaux chimiques véhiculés à travers les lobes du piège de cellule en cellule. La nature de ces mécanismes chimiques impliqués dans les phénomènes de signalisation ionique et ceux des protéines responsables de leur transport et de leurs effets demeurent mal connue. Le signal est ionique et implique des mouvements de substances chargées électriquement. Leur déplacement provoque un courant électrique, un potentiel d'action. Quand ces potentiels d'action atteignent les cellules motrices, ils engendrent de nouveau un potentiel d'action au sein même de ces cellules responsables de la fermeture.

La transmission du signal de la zone de perception vers la zone motrice nécessite que toutes les cellules présentes entre ces 2 zones soient capables de recevoir le signal et de le transmettre à la cellule adjacente. Ce signal est transmis à grande vitesse (10 cm/s soit 360 m/h) à travers tout le piège, les deux lobes se referment simultanément sans délai apparent.


3- La zone motrice.

La fermeture du piège est en 2 temps :


1- La phase rapide mécanique, 2 théories :
Elle est induite mécaniquement en touchant les poils sensitifs. La vitesse de fermeture peut atteindre 1/30s et varie en fonction de la température et de l’ensoleillement. Un piège exposé au froid et/ou à l'obscurité se referme plus lentement (c'est le cas en hiver). C’est une des réactions les plus rapides dans le monde végétal avec un record pour l'Aldrovanda, la "Dionée aquatique", avec 1/50s. A l'issue de cette phase, les dents s'entrecroisent et le piège reste encore partiellement ouvert, la fermeture définitive lente et chimique est la seconde étape.

Il semble que lorsque le piège est ouvert, les cellules de proches de la charnière et celles de la face interne ont une plus grande pression hydrostatique interne que les cellules de la face externe du piège. Cette plus grande pression hydrostatique (turgescence) est responsable d'un élargissement des cellules interne tout en laissant les cellules externes en l'état, de sorte que les lobes se tiennent écartés. Cette turgescence est due a des protéines, agissant comme des pompes, qui transportent de l'extérieur vers l'intérieur de la cellules des ions et des solutés (principalement des sels de potassium). Lorsque les potentiels d'action atteignent les cellules motrices, elles les perdent brutalement en conduisant à la fermeture des lobes. Cette explication semble être la plus favorable (Findlay, 2000).

Une autre théorie plus ancienne est discutable (Williams et Bennet, 1982) propose que la fermeture du piège s'avère être une réponse sous forme d'une croissance (turgescence) rapide des cellules motrices de la face externes des lobes. A la manière d'une bilame, la couche externe grandit tandis que la couche interne reste identique. La croissance cellulaire serait due à une acidification du milieu externe ayant pour conséquence une diminution des forces ioniques responsables de l'assemblage des fibres (polymères) qui constituent la paroi cellulaire solide. Comprimées contre leur paroi, les cellules profitent du ramollissement de leur coque pour s'étendre, un phénomène qui s'accompagne d'une aspiration d'eau. Ce modèle explique qu'un piège ne fonctionne que 3 à 4 fois. Quand les fibres pariétales sont totalement étirées, il n’est plus possible de les solliciter pour une nouvelle fermeture.
Cette théorie est discutable car la vitesse de fermeture ne peut être plus rapide que 0,2s dans ce phénomène de turgescence, mais elle pourrait expliquer le nombre de fermetures limitées du piège.

2- La phase lente chimique :
Il s'ensuit un phénomène plus lent, de quelques heures, permettant une fermeture étanche du piège. Les dents du piège sont alors parallèles entre elles. Cette phase nécessite la présence de substances chimiques présentes dans la proie tel que le sodium ou bien résultant de sa digestion partielle par la plante comme les ions ammonium. Un piège au repos sécrète donc une petite quantité d'enzymes hydrolytiques pour pouvoir déceler le contenu chimique de ces captures (La Dionée goute ses proies!). La présence des premiers résidus de dégradation enzymatique induit la fermeture étanche du piège par la sécrétion de mucilage des petites glandes périphériques, et elle stimule la sécrétion d'enzymes. Ainsi, le piège reste parfaitement fermé tant qu'il reste quelque chose à digérer.
Ce deuxième mouvement ne peut être obtenu si la plante a initialement été leurrée.



Mouvement du piège :
position de repos (jaune)
mouvement rapide (orange) mouvement lent (rouge)



Les dents sont parallèles lors de la digestion.
..  

Mais ce n'est pas toujours le cas.
 
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3- Les phénomènes d'ouverture. Inspiré de l'articles de L. Legendre, Bulletin DIONEE n°45, 2001.

La digestion achevée, le piège s’ouvre de nouveau. Le mouvement d’ouverture est amorcé par une phase rapide, puis complété par une phase plus lente qui correspond à la croissance des cellules situées sur la face digestive courbant peu à peu la face externe du piège. Il se produit grâce à l'assimilation des nutriments issus de la proie. Un piège ayant fonctionné peut être identifié par la position un peu plus verticale de ses dents et l'absence d'une cuticule poreuse couvrant les glandes digestives, présente sur les pièges vierges. La taille de la proie capturée ou des conditions climatiques (froid et faible luminosité) peuvent influencer la durée de fermeture, d'une semaine à quelques semaines pour une grosse proie jusqu'au dépérissement du piège sans réouverture.
L'ouverture survient dans les 24h après une fermeture "à vide". Un même piège peut réaliser jusqu'à 3 à 4 cycles de digestion avant de mourir.

Fermer et ouvrir un piège de dionée conduit à une modification irréversible de la structure de ce dernier et à son agrandissement (allongement des cellules externes du lobe suivi par celui des cellules internes). Cet effet de croissance du piège est peu visible à œil car il n'est que de 7% en moyenne (?).

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