Le grain de pollen

un livreur de gamètes mâles

Colza (et Arabette)

Les grains de pollen de colza mûrs sont contenus dans les 2 loges polliniques de l'anthère, chacune résultant de la fusion de 2 sacs polliniques. A maturité, chaque loge s'ouvre par l'intermédiaire d'une fente logitudinale, c'est la déhiscence déclenchée par l'intervention de l'assise mécanique située sous l'épiderme au niveau des loges.
Les grains disséminés sont tricolpés, à exine réticulée et avec "un manteau collant" qui les réunit souvent en petits agglutinats. Ils sont ici tricellulaires chacun d'entre-eux contenant 2 spermatozoïdes et une cellule végétative. Ce sont des vecteurs de gamètes mâles (gamétophytes), à contenu faiblement hydraté, disséminés en vie ralentie.
Une fois libérés, ils peuvent être captés par un stigmate appartenant à la même fleur que l'étamine disséminatrice ou par celui d'une autre fleur de la même plante ou encore, si un transporteur externe intervient, par les papilles stigmatiques d'un pistil d'une fleur portée par un autre pied de Colza.

- Grains de pollen sur papilles stigmatiques, germination
- Croissance du tube pollinique
- Acheminement des spermatozoïdes par le tube pollinique
- Livraison des spermatozoïdes : la double fécondation

Grains de pollen captés par des papilles stigmatiques
Les grains de pollen collants peuvent être retenus par les papilles stigmatiques recouvertes par une fine pellicule (protéines, glycoprotéines, lipides). Au niveau de la zone de contact, c'est essetiellement le pollen coat (pollenkitt et tryphine) riche en lipides et protéines qui permet l'adhérence. Des interactions moléculaires complexes se produisent à l'interface pollen / stigmate qui conduisent à un passage d'eau du stigmate au pollen et à l'hydratation des grains qui reprennent une intense activité métabolique. Une vingtaine de minutes après le déclenchement des interactions, le grain de pollen germe, un tube pollinique émerge par une aperture. Chez le colza ,il peut y avoir auto-pollinisation car le système génétique à l'origine, chez d'autres Brassicaeae de l'auto-incompatibilité, est sous le contôle d'un système suppresseur. Le tube pollinique s'allonge le long d'une papille avant de pénétrer dans le stigmate.
Croissance du tube pollinique
Il est possible de faire germer les grains de pollen in vitro dans une solution saccharosée (avec acide borique notamment) par la méthode de la goutte suspendue (images ci-dessus). On peut également réaliser une coupe longitudinale du pistil pour essayer de suivre la progression des tubes mais ils sont difficilement repérables si on n'utilise pas l'immuno-fluorescence.
Les tubes polliniques des différents grains envahissent le stigmate puis convergent vers un tissu spécialisé du style, le tissu de conduction dans lequel ils s'allongent. Une fois dans l'ovaire, ils se dirigent vers les différents ovules.
Transport, par le tube pollinique, des spermatozoïdes
Début de la germination
Les 2 spermatozoïdes sont encore dans le grain, on observe leur noyau à travers l'exine et l'intine.
Germination en cours
Les 2 spermatozoïdes (sptz) sont passés dans le tube pollinique. Le noyau de la cellule végétative (ncv) les a précédés.		 Germination avancée
La croissance du tube se poursuit à l'extrémité du tube où se trouvent les 2 spermatozoïdes. Le noyau de la cellule végétative finit par dégénérer.
Livraison des gamètes mâles au gamétophyte femelle: la double fécondation
- L'extrémité d'un tube pollinique atteint un ovule
Le tube pollinique émerge à la surface du placenta ,dans l'ovaire , puis il continue de s'allonger le long du funicule et atteint le micropyle de l'ovule campylotrope.
- Le gamétophyte femelle (sac embryonnaire), cible du tube pollinique
Le sac embryonnaire est difficile à discerner dans le nucelle d'un ovule de Colza, mais on peut l'observer dans l'ovule de la Brassicaceae modèle Arabidopsis thaliana, sans pratiquer de coupes.
Dans le nucelle d'un ovule d'Arabidopsis thaliana, on observe, par transparence à travers les couches de cellules des 2 téguments, le sac embryonnaire ou gamétophyte femelle. Il est formé à partir d'une mégaspore issue de la méiose, donc haploïde, tous les noyaux cellulaires qu'il contient, à l'issue de sa formation, sont haploïdes. Il est possible de repérer le complexe gamétique.

Légende
tge : tégument externe
tgi : tégument interne
ap : 3 cellules antipodes en régression
vcc : vacuole de la cellule centrale
ccc : cytoplasme de la cellule centrale
ncc : noyau de la cellule centrale (secondaire)
oo : oosphère
sn : 2 synergides
fv : faisceau vasculaire

Pour retrouver la légende concernant le complexe gamétique, survolez l'image détaillée avec la souris.

Le sac embryonnaire mature des Brassicaceae comprend , au pôle micropylaire, 2 synergides haploïdes (qui interviennent dans la guidance du tube pollinique) l'une d'entre-elles va dégénérer. Contre ces cellules haploïdes se trouve le gamète femelle (n chromosomes) ou oosphère. La cellule centrale possède une grande vacuole et son noyau se trouve dans une bande cytoplasmique bien visible. Il résulte de la fusion de 2 noyaux haploïdes (caryogamie) présents initialement dans le sac embryonnaire. Ce noyau, dit également secondaire, est donc diploïde. Au pôle chalazien du sac embryonnaire, se trouvent 3 petites cellules haploïdes, les antipodes, qui vont rapidement dégénérer.
- Le tube pollinique livre 2 spermatozoïdes au gamétophyte femelle: la double fécondation
Le tube pollinique est guidé vers le micropyle par intervention de substances chimio-attractives sécrétées par les synergides. D'autres signaux bloquent la croissance du tube qui décharge alors ses 2 gamètes mâles dans la synergide dégénérée. Ensuite, les 2 sptz sont transportés (intervention probable du cytosquelette), l'un vers le noyau haploïde de l'oosphère (gamète femelle), l'autre vers le noyau diploïde de la cellule centrale. La caryogamie conduit dans le premier cas au zygote principal (2n) qui sera à l'origine de l'embryon, alors que dans le deuxième cas, elle conduit à l'oeuf accessoire (3n) qui sera à l'origine d'un tissu de réserve, l'albumen. Il y a double fécondation. On peut considérer que ce qui est décrit chez Arabidopsis thaliana est transposable au Colza.
Le tube pollinique a bien conduit 2 gamètes mâles jusqu'au sac embryonnaire situé dans l'ovule de l'image à gauche. La double fécondation a eu lieu, l'embryogenèse a commencé ainsi que la mise en place de l'albumen dans les chambres micropylaire et chalazienne mais aussi sur le pourtour du sac embryonnaire.