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Contribution À L'étude Cytogénétique De Quelques Espèces Du Genre Medicago (L)

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Contribution À L'étude Cytogénétique De Quelques Espèces Du Genre Medicago (L) République Algérienne Démocratique et Populaire MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Université Mentouri Constantine Faculté des sciences de la nature et de vie Département de Biologie Végétale et Ecologie N° d’ordre : 189/Mag/2010 N° de série : 007/SN/2010 MEMOIRE En vue d’obtention du diplôme de magistère en biotechnologies végétales Ecole Doctorale Thème Contribution à l’étude cytogénétique de quelques espèces du genre Medicago (L). Présenté par Melle HALMI SIHEM Soutenu le 22 /06 /2010 Devant le jury : Président : Mr D. KHELIFI Professeur à l’université Mentouri Constantine Rapporteur : Mme N. KHALFALLAH Professeur à l’université Mentouri Constantine Co-rapporteur : Mme M. ABDELGUERFI Maître de recherche à L’INRAA Examinateurs : Mr A. ABDELGUERFI Professeur à L’I.N.A Mme D.SATTA Professeur à l’université Mentouri Constantine 2009-2010 Au terme de ce travail, qu’il me soit permis d’exprimer mes plus vifs remerciements à : Mme KHALFALLAH NADRA , professeur à l’Université Mentouri pour avoir accepté de diriger ce travail et avoir bien voulu y consacrer son temps, ses conseils et sa précieuse aide tout au long de la conduite de cette étude. Mme ABDELGUERFI M, Maître de recherche à l’Institut National de Recherche Agronomique d’Algérie (INRAA) pour m'avoir proposé ce sujet de thèse et avoir co-dirigé mes recherches. Mr KHELIFI D , professeur à l’Université Mentouri pour m’avoir fait l’honneur de présider mon jury de mémoire. Qu’il trouve ici l’expression de mon profond respect. Mr ABDELGUERFI A , professeur à l’Ecole Nationale Supérieure Agronomique (ENSA ex. I.N.A) sans lui je n’aurais pas abordé ce sujet et qu’il me fasse l’honneur de se déplacer et de faire partie du jury. Mme SATTA D , professeur à l’Université Mentouri pour avoir accepté d’examiner ce travail, qu’elle trouve ici ma profonde reconnaissance. Je tiens à remercier aussi : Mme BENAMARA M et Mr BAAZIZ K, pour leurs précieux conseils . Je remercie également, Mme TOURKI M et Mr BELBEKRI N , ingénieurs de laboratoire pour leur aide et tous les moyens qu’ils ont mis à ma disposition pour mener à bien ce travail. Je remercie, pour leur aide, toutes les personnes qui ont bien voulu m’apporter leur appui dans la réalisation de ce mémoire. HALMI SIHEM Page Tableau 1 : Classification de différentes espèces du genre Medicago Selon ……………….......6 Lesins et Lesins (1979) Tableau 2 : Espèces spontanées en Algérie ………………………………………………….…8 Tableau 3 : Caractères morphologiques des espèces de la section des Intertextae ..………… 10 Tableau 4 : Données écologiques des populations étudiées ……………………...….……..…25 Tableau 5 : Nomenclature chromosomique proposée par Levan et al., (1964) ……...….….....30 Tableau 6 : Mise au point de la technique d’étude …………………………..………...…….34 Tableau 7 : Données numériques concernant la garniture chromosomique de 3 populations... 36 de Medicago intertexta Tableau 8 : Données numériques concernant la garniture chromosomique de 4 populations .. .38 de Medicago ciliaris Tableau 9 : Données numériques concernant la garniture chromosomique de 3 populations....40 de Medicago granadensis Tableau 10 : Données numériques concernant la garniture chromosomique …….…...……..….41 de Medicago muricoleptis Tableau 11 : Données caryologiques concernant les quatre espèces étudiées ……………….…42 Tableau 12 : Détermination du nombre de nucléoles par cellules chez les quatre……….……...47 taxons étudiés Page Figure 1 : Distribution géographique du genre Medicago dans le monde ………………. ... …..4 Figure 2 : Medicago intertexta (L.) Mill ……….....…………………………………... .. .……11 Figure 3 : Medicago ciliaris (L.) All ………………………………...…………………....….12 Figure 4 : Medicago granadensis Willd .....…………………………………..………..……..13 Figure 5 : Medicago muricoleptis Tineo ..……………… ... ……………..……….…….…….14 Figure 6 : Cycle de développement de la luzerne …………………………….…….……...…15 Figure 7 : Différents états de la chromatine ......……………………..……… ….. .. …….…..…..21 Figure 8 : Présentation schématique des différents types de chromosome......…… .. ….….…..22 Figure 9 : Caryogrammes des trois populations de M. intertexta ......…………… .. ….….…..35 Figure 10 : Caryogrammes des quatre populations de M. ciliaris ……...…… ... …..…………..37 Figure 11 : Caryogrammes des trois populations de M. granadensis ……...……… ….…...…..39 Figure 12 : Caryogramme de M. muricoleptis ………………………...……...………….. ... ….41 Figure 13 : Histogramme de la longueur totale (LT) des chromosomes chez les quatre …...….43 espèces étudiées Sommaire Page Introduction ………………………………………………….….….…………….……… 1 Chapitre I : Revue Bibliographique 1 Présentation du genre Medicago 1.1 Caractères généraux ……………………………..……………………….….…………. 3 1.2 Distribution géographique du genre Medicago ……………………………...…..... 3 1.3 Historique de la classification du genre Medicago ………….………..……..…….5 1.4 Position systématique ……………………..……………………….……………...…....7 1.5 Les espèces spontanées rencontrées en Algérie …………………….…..……..…... 8 1.6 La section des intertextae …………...……………………………….…….…………. 10 1.7 Le cycle de développement ………………….............................................................. 15 2 Les principaux travaux ….………………………...…………………....…………...…... 16 3 Rappel de quelques notions de cytogénétique 3.1 La chromatine ……………...……….…………………………………………….….…20 3.1.1 L’euchromatine (chromatine diffuse) ………...…………..……….….… 20 3.1.2 L’hétérochromatine (chromatine condensée) …………..…..………..... 20 a) L’hétérochromatine facultative …………………………….………... 20 b) L’hétérochromatine constitutive ………………….……..……..…..... 20 3.1.3 Rôle de l’hétérochromatine ………….…….…………...……………….... 21 3.2 Le chromosome ………………..………………..…………………..…………….…… 21 Sommaire 3.3 Chromosomes surnuméraires …………...……..……………………..…………...….23 3.4 Le noyau interphasique …………………………..……...…………….……………... 23 3.5 Le nucléole …...……………………………………….…….………………………….. 23 3.6 Les organisateurs nucléolaires …………………..…..……………………………… 24 Chapitre II : Matériel et Méthodes 1 Matériel …………..……………………………………………………...………………….. 25 2 Méthodes 2.1 Conditions de la germination …………………...…………………………..….….... 26 2.2 Techniques d’observation des méristèmes racinaires …….……...……..…...….. 26 2.3 Établissement du caryotype ………………..………………………..…..…………. 28 2.4 Méthodes d’étude de l’hétérochromatine ………………..…….…..……..…….....31 2.4.1 Coloration au Giemsa « C-banding » …………..……….….……….... 31 2.4.2 Technique d’obtention des protoplastes ……..……….…..……………32 2.4.3 Technique du fluorochrome-banding «Coloration à la .….….…..... 32 chromomycineA3» 2.4.4 Coloration aux nitrates d’argent AgNO 3 ….………….………..…..….. 33 Chapitre III : Résultats et Discussion 1 Dénombrement chromosomique 1.1 Mise au point de la technique de coloration des mitoses .…………….……..34 2 Analyse des mitoses 2.1 Medicago intertexta …………….…………………………..………………………… 34 2.2 Medicago ciliaris …………………………………...…………………....…………... 36 2.3 Medicago granadensis …………………………………………...……..…………… 39 2.4 Medicago muricoleptis ……………………...……………………..………………… 41 3 Discussions ……………………………..………………………………….……………….. 43 4 C-Banding …………………...………………………………………………..……………. 46 Sommaire 5 Le fluochrome banding (chromomycineA3) ……………………...……...……….... 46 6 Nitrates d’argent (Ag-banding) ……………………………...………………………... 47 Conclusion et perspectives …...……………………….............................................. 49 Références bibliographiques ……………………..……...….................................. 51 Annexe Introduction Introduction La pauvreté des sols d’Afrique du Nord et la rareté des sources en matières azotées destinées aux animaux justifient l’introduction des légumineuses fourragères telles que la luzerne (Medicago ), le trèfle, le pois et le soja dans l’assolement (Hireche, 2006). La flore d’Algérie est particulièrement riche en espèces, la diversité de l’Algérie en climats et sols lui donne une place privilégiée pour la culture et l’exploitation des plantes. Un très grand nombre de ces espèces poussent à l’état naturel et endémique, certaines se révèlent d’une grande valeur agronomique, car elles sont utilisées comme fourrage pour le bétail ou sous forme de plantes alimentaires, d’autres ont une application médicinale (Amrani, 2006). Dans le but de valoriser les ressources phytogénétiques en Algérie, la connaissance des espèces à intérêt fourrager et pastoral représente une préoccupation essentielle. C’est le cas des espèces appartenant au genre Medicago, plantes annuelles, bisannuelles ou vivaces qui sont capables de résister aux conditions de sécheresse. Les espèces du genre Medicago possèdent un intérêt agronomique grâce à leur aptitude à la fixation symbiotique de l’azote, permettant une production abondante en protéines végétales (Etienne et al ., 2001), et grâce à leur capacité d'enrichissement les sols en azote organique (la symbiose) ; ils sont souvent utilisées dans les systèmes de rotation avec les céréales (Yahia et Fyad- Lameche, 2003). En Algérie, ces plantes assurent l’amélioration de la flore des jachères pâturées et entrent facilement dans la rotation avec les céréales (Chebouti et al ., 2000 ). Par ailleurs, des travaux ont été entrepris pour utiliser des extraits foliaires des luzernes (cas de M. sativa ) comme aliment destiné à des populations souffrant de carence alimentaire forte, en particulier chez les enfants (Hireche, 2006). La section des Intertextae du genre Medicago inclut quatre espèces annuelles diploïdes : M. ciliaris (L.), M. intertexta (L.), M. granadensis (L.) et M. muricoleptis (L.) avec un niveau de ploïdie 2n = 2x = 16 (Jules, 1992). Notre travail entre dans le cadre d’un projet de recherche, développé en collaboration
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