modifications ultrastructurales des parois végétales dans le tube digestif d'une larve...
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Modifications ultrastructurales des parois vegdtales dans le tube digestif d'une larve xylophage Oryctes nasicornis (Coleoptera, Scarabaeidae): r61e des bacteries
COLETTE BAYON' Laboratoire de Zoologie, Faculti des Sciences, Universiti de Dijon, Boulevard Gabriel, 21 100 Dijon, France
Requ le 5 janvier 1981
BAYON, C. 1981. Modifications ultrastructurales des parois vtgCtales dans le tube digestif d'une larve xylophage Oryctes nasicornis (Coleoptera, Scarabaeidae): r61e des bactCries. Can. J. Zool. 59: 2020-2029.
Les modifications ultrastructurales de la paroi des cellules vCgCtales sont Ctudites dans I'aliment et dans les contenus intestinaux de la larve xylophage d' Oryctes nasicornis. Avant I'ingestion l'aliment nature1 subit une intense dkgradation par la microflore du sol riche en champignons. La lyse de l'a-cellulose, des celluloses amorphes et cristallisCes des parois secondaires a lieu dans le m6sentCron puis, de manikre plus intense, dans la dilatation proctodkale. Le r61e des bactkries est reconnu et les diverses Ctapes des dCgradations sont caracttrisCes.
BAYON, C. 1981. Modifications ultrastructurales des parois vCgCtales dans le tube digestif d'une larve xylophage Oryctes nasicornis (Coleoptera, Scarabaeidae): r6le des bactkries. Can. J. Zool. 59: 2020-2029.
The ultrastructural modifications of plant cell walls have been studied in the food and gut contents from the xylophagous larvae of Oryctes nasicornis. Before ingestion the natural food undergoes a large amount of degradation by fungus-rich microflora of the soil. The break-down of a-cellulose, and amorphous and crystalline cellulose of the secondary walls occurs in the mesenteron and later in the proctodeal dilation where it is greatest. The role of bacteria is recognised and the successive stages of degradation are characterised.
Introduction 1946b), les rnicroorganismes cellulolytiques seraient Des 6tudes biochimiques realides sur les contenus des bactkries. Chez Oryctes nos rtsultats exptimentaux
intestinaux de la larve d70ryctes nasicornis ant permis tendent a rnontrer qu'une fermentation des celluloses
de mettre en tvidence une formation d7acides gras aurait lieu a tous leS niveaux du tube digestif. Pour leS
volatils et de rnkthane, produits de la fermentation des ~onfillller, il nOUS a paIU intkressant de suivre les 6tapes glucides. Les acides gras volatils sent prtsents dans les de la dkgradation des ~a ro i s des cellules vtgktales de deux segments principaux du tube digestif (mksenttron l'alirnent ligneux. et dilatation proctodtale); ils diffusent a travers les Materiel et methodes tpithtliurns intestinaux et sont des rnttabolites carbonts ,-editions &ilevage pour l'insecte (Bayon 1980a; Bayon et Mathelin 1980). ~ e s larves ~3 (dernier stade larvaire) sont prClevCes dans un Le mtthane n'est form6 que dans la dilatation procto- Clevage de masse rCalisC i la Station de Recherche de Lutte dtale sous une anatrobiose stricte; il est rejet6 par biologique et de Biocoenotique de la Miniere (Institut National l'animal (Bayon et Etievant 1980). Aucune activitt de la Recherche Agronomique, Versailles) selon la mCthode de
carboxymkthylcellulasique due aux dcrttions des Cpi- H q i n et Fresneau (1964). Elles SOnt maintenues au labors-
htliurns intestinaux n'a 6~ mise en bvidence; cependant toire 3 28°C en boite individuelle et sur le mClange suivant: 3 de
une lyse de la cellulose au 1 4 ~ a ttt ttudike bois mort broye (marronier et saule) et 4 de house de vache stchCe. L'insecte se nourrit de ce milieu dans lequel il mkne exptrirnentalernent dans les contenus intestinaux une vie fouisseuse. Un lot de larves L3 est mainten,, sur
et Mathelin 1980). Ces resultats sent en accord cr-cellulose pure (Sigma) humidifi& 60%, qui assure une avec les hypothBses des auteurs anciens (revue dans de quelques semaines, Buchner 1953), selon lesquels les larves de Scarabtides dtgraderaient les celluloses du bois par l'intermtdiaire COmptage des bactkries
de rnicroorganisrnes symbiotiques; cette digestion serait Des prClevements (1 g) d'aliments et de contenus intesti- naux aux divers niveaux du tube digestif sont diluCs 10, 50 et qui se rtalise dans la panse des 200 fois dans de sterile. A l'aide d'une cellule hCmati-
dans le proctodturn de la B1atte x ~ l O ~ h a g e mebque de Thoma, un comptage des bactkries est rkalisk. Sur et des Termites infkrieurs (Hungate 1946a, 1966; ~haque 6chantillon le comptage est rkp6tt cinq fois. Les Breznak 1975). Chez les larves de Coltoptbres Sara- valeus moyennes obtenues sont celles de 10 i 12 prCEvements btides, comrne chez les Termites suptrieurs (Hungate diffkrents. Trois categories d'animaux sont utilisCes: des
larves nourries du milieu bois-bouse, des larves nourries ' ~ q u i ~ e de recherche associk au Centre National de la d'a-cellulose pure depuis 24 h, des larves nourries d'a-
Recherche Scientifique no 231. cellulose pure depuis 5 sernaines.
0008-4301/81/102020-10$01 .OO/O 0 1981 National Research Council of Canada/Conseil national de recherches du Canada
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TABLEAU 1. Comptage des bactkries A I'aide de la cellule hCmatimCtrique de Thoma. L'Ctude est rCalis6e en fonction de I'alimentation reque par les larves. Les valeurs sont des estimations du nombre de bactkries par unit6 de poids frais d'aliment, de contenu
intestinal ou de boulette fCcale
Larves nourries Larves nourries Pr6lbvement Larves nourries d'a-cellulose d'a-cellulose
(1 E) de bois-bouse depuis 24 h depuis 5 semaines
Aliment
Contenu d'intestin moyen
Contenu de dilatation proctodkale
Boulette fCcale
~ t u d e s ultrastructurales L'aliment bois-bouse pr&t A l'emploi, I'a-cellulose pure,
les contenus intestinaux pr6lev6s aux divers niveaux du tube digestif de larves nounies de bois-bouse ou bien d'a-cellulose depuis 24 h sont fix& pendant 16 h ?i 4°C dans une solution de glutaraldkhyde (2%) dans le tampon cacodylate (pH 7,2), postfix& dans le tktroxyde d'osmiumpendant 1 h ?i 4"C, inclus dans une goutte de gClose A 50°C et dCbitCs en cubes de 1 mm3, d6shydratCs et inclus dans le mClange Cpon-araldite. Les coupes, rCalisCes A I'aide d'un ultramicrotome LKB, con- trastkes h I'acCtate d'uranyle et au citrate de plomb, sont examinkes A l'aide d'un microscope Clectronique Hitachi HU 11.
Resultats De'nombrement des bacte'ries
L'aliment bois-bouse contient 3,2 X 10' bacttries par gramme. Lors du passage des matibres lignocellulo- siques dans le tube digestif les densitts de populations bacttriennes augmentent: elles sont doubltes dans le mtsenttron et multiplites par 100 dans la dilatation proctodtale. En moyenne-un contenu mtsenttrique (1,7 g) posdde 1,2 X lo9 bacttries et un contenu proctodtal possbde 7'6 x 101° bacttries. Les boulettes ftcales tmises contiennent 10 fois plus de bacttries que l'aliment (tableau 1).
Les larves noumes d'a-cellulose pure depuis 24 h seulement ont rtalist une vidange intestinale complke dans le milieu et prtsentent un-bol alimentaire dtrivt uniquement d'a-cellulose pure (Bayon 1980b). Le contenu mtsenttrique tend 21 presenter une richesse en bacttries sensiblement normale. Par contre les densitts de populations bacttriennes proctodtales sont appau- vries 30 fois (tableau 1).
Les larves noumes d'a-cellulose pure depuis 5 semaines ont des populations bacttriemes mtsenttri-
ques assez peu modifites dans leur densitk. Les popula- tions bacttriennes proctodtales sont seulement 10 fois plus pauvres. Aprbs 5 semaines d'tlevage les densitts des populations bactkriennes tendent donc a redevenir normales (tableau 1).
Modijications ultrastructurales de l'aliment Aliment compose' d'a-cellulose pure Avant l'ingestion (fig. 1) la poudre d'a-cellulose se
prtsente sous forme de fibres 5 lumibre vide de contenu et dont la paroi montre une architecture fibrillaire rkgulibre, denstment rtpartie. Les fibrilles cellulosiques ont un diambtre d'une centaine d'Angstrom et sont espactes d'autant. Dans le tube digestif (fig. 2, 3, 4) certaines fibres subissent une dissociation progressive de l e u architecture fibrillaire; des paquets de fibrilles, puis les fibrilles elles-mCmes tendent 2 s'isoler et a disparaitre. La dtgradation de la cellulose amorphe (qui lie les fibrilles), puis les fibrilles elles-msmes, peut commencer et se poursuivre a tous les niveaux du tube digestif; le nombre de fragments atteints va croissant des rtgions ant6rieures du mtsenttron aux rtgions pos- ttrieures du proctodtum. Aucun rapport particulier n'apparait entre les fibres en cours de lyse et les bacttries.
Aliment compose' de bois-bouse Pr$t a l'emploi (fig. 5) l'aliment est form6 de
fragments de bois mort composts de cellules de scltren- chyme et de parenchyme vidtes de leur contenu cyto- plasmique; seules subsistent les parois squelettiques de 2 i~ 7 km d'tpaisseur. Ces cloisons sont formkes de l'association d'une lamelle moyenne, de deux parois primaires (PI) et de deux parois secondaires (P2) riches en celluloses. Du cBtt de la lumibre de la cellule les
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parois P2 sont limitkes par une fine couche dense aux Clectrons de 0,05 pm qui ne reprksente pas une vtritable paroi tertiaire. Les parois P2 de 1 a 3 pm sont creuskes dans leur Cpaisseur de galeries dans lesquelles sont logts des hyphes de champignons. Le diam2tre de ces galeries peut atteindre toute l'kpaisseur de la paroi P2; la fine couche dense limitante de la paroi P2 et la paroi PI ne sont jamais atteintes par ce mode d'krosion. I1 convient de remarquer que les galeries creustes par les champi- gnons ne renferment aucune fibrille cellulosique, ceci tCmoigne d'une attaque totale des constituants de la paroi PZ. Occasionnellement des hyphes recoupent perpendiculairement la totalitt des cloisons squeletti- ques; ces perforations facilitent la colonisation des fragments de bois par la microflore. Des bacttries et des levures dCgradent les parois P2 et les lamelles moyennes; des amibes phagocytent de petits morceaux de paroi P2.
Dans les contenus intestinaux, les fragments de bois attaquCs montrent des modifications ultrastructurales. Dans les rCgions antkrieures du mCsentCron quelques hyphes sont encore en place dans les galeries des parois P2, mais aucune image ne dkmontre qu'ils sont encore actifs a ce stade. Dans les contenus mksentCriques, des bactCries colonisent intenskment les parois P2 en em- pruntant les galeries creusks avant l'ingestion. Ces bactCries sont frkquemment des cocci de 0,4 pm de diamktre; elles poursuivent le rninage des parois P2 en
crCant des cavitks dans lesquelles une lkgbre architecture fibrillaire t r b dtsorganiske demeure prksente (fig. 6 et 7). Les lamelles moyennes, les parois PI et la fine couche dense limitante des parois P2 ne sont pas dtgradCes. Les fragments de bois, situts dans les rdgions postkrieures du mksentkron, sont fragilisks & la suite de ces Crosions intenses.
Dans la dilatation proctodtale l'attaque des parois P2 se poursuit (fig. 8) et les fragments de bois s'effritent en petites portions de cloisons composCes d'une lamelle moyenne, de deux parois PI et des restes de paroi P2 (fig. 9 et 10); de grands lambeaux plissCs de couches denses limitantes des parois P2 sont libkrks. L'attaque des parois P2 est menke a son terme pour les petites portions de cloisons (fig. 11). Certaines images montrent nette- ment que la lyse des parois P2 rksulte de l'attaque de bacttries, qui creusent des cavitks dans lesquelles une architecture fibrillaire peut persister ou disparahre. Dans d'autres cas aucune association bactkrienne n'est mani- feste, bien que la cellulolyse se poursuive probablement par l'intervention d'enzymes d'origine bactbrienne. Parfois des fibrilles dissocikes s'observent h proxirnitk des parois P2. Dans les rCgions postkrieures de la dilatation proctodCale les petits fragments de cloisons sont gCnCralement dtpourvus de parois P2 (fig. 11): ils ne se composent plus que d'une lamelle moyenne prise en sandwich entre deux parois PI. Ces parois PI sont
FIG. 1-5. Fig. 1. Fibre d'a-cellulose avant I'ingestion. L'architecture fibrillaire de la paroi est dense et rkgulibre. 16 500 X . Fig. 2. Fibre d'a-cellulose situke dans la rkgion antkrieure du contenu mksentkrique. Un lkger gonflement tend h dissocier les fibriI1es de cellulose parpaquets (F). 18 500 X . Fig. 3. Fibre d'a-cellulose situee dans la rkgion postkrieure du mksentkron. Un gonflement dissocie les fibrilles. Les celluloses amorphes qui associent les fibrilles subissent une lyse (flbche). 30 000 x . Fig. 4. Paquet de fibrilles (F) d'a-cellulose situt dans la Egion pstkrieure du mksentkron et fibrilles d'cu-cellulose kparses (mf). 23 000 x . Fig. 5. Cloison squelettique composant les fragments de bois de l'aliment avant l'ingestlon: des hyphes myckliens (HI ont creuse des galeries (astdrisque) dams les parois secondaires. Lm, lamelle moyenne; lu, lumibre de la cellule (le cyto- plasme a dispanr); P I , paroi primairc; Pz. paroi secondaire. 2 1 500 X . FIG. 6-9. Fig. 6. Cloison squelettique composant les fragments de bois situks dans le mksenteron: des bactkries (b) colonisent
les parois secondaires. Les bactkries crkent des cavitks au sein desquelles une lkgkre architecture fibrillaire demeure prksente. Lrn, lamelle moyenne; lu, lumibre de la cellule; PI , paroi primaire; P2, paroi secondaire; pl, plage de paroi secondaire krodke par les bactkries. 23 500 X . Fig. 7. Cloison squelettique dans un fragment de bois du contenu mksentkrique. Une bactkrie a crkk une niche d'trosion; seule une &s Itgbre architecture fibrillaire (fltche) rtsiste h cette attaque. Les celluloses amorphes, ainsi que beaucoup de celluloses cristallines, sont lyskes; m, mtat de lamelle moyenne situk aux angles des cellules. 43 500 X . Fig. 8. Cloison squelettique d'un fragment de bois s i t d dans le contenu proctodkal. Les celluloses des parois secondaires (P2) sont intenskment lyskes. 21 500 X . Fig. 9. Cloison squelettique intenskment dkgradke et fragiliske, situke dans le contenu proctodkal anttrieur. Les bactkries (b) colonisent le fragment de bois. L'astkrisque montre une courte portion de cloison au niveau de laquelle les parois secondaires sont lyskes. La flbche signale une perforation totale de cloison qui peut avoir eu lieu dans l'aliment avant I'ingestion. 5 6 0 0 ~ .
FIG. 10--13. Fig. 10. Portions de cfoisons v.Gg&tdes situks dans les rkgions moyennes du contenu proctodkal. Elles rksultent de I'effritement des fragments de bois fragdisis par les attaques successives de la microflore du sol (dans I'aliment) et des bactkries tdans le mCsent€ron, puis dans la dilatation p t o d 6 a l e ) . Lm, lamelle moyenne; PI, paroi primaire; P2, reste de paroi secondaire. 7500X. Fig. 11. Portions de cloisons vegetales situkes dans le contenu postkrieur de la dilatation proctodkale. G6nkralement les parois secondaires sont Iysks. L'astCrisque montre des cloisons vkgktales dont l'kpaisseur est rkduite A la suite dc la yse intense des parois secondaires. 5600 x . Fig. I2 ef 13. Portions de cloisons vkgktales situkes dans le contenu postkrieur tie la diiatation proctodtale. Les parois secondaires (P2) sont lys6es. Les parois primaires (PI) et la lamelle moyenne (Lm) sont moins denses ct une limitante externe des parois primaires (LP,) devient visible. La lyse de la lamelle moyenne et des parois PI s'amorce ct Se poursuit sur la tranche de fracture de la cloison (fltche). Cette lyse laisse la limitante externe intacte. 16 800 X .
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moins denses aux klectrons que prtctdernment, a l'exception d'une fine couche dense limitante qui n'est visible qu'a ce stade (fig. 12). Sur les cloisons intactes, cette fine couche dense forme donc une interface entre la paroi PI et la paroi P2; elle parait prottger les parois P, conm toute attaque, car la poursuite de la lyse ne s'arnorce que sur les bords d6ja fracturks de la portion de cloison. Cette iyse acteint d'abord la lamelle moyenne et tend B isoler les deux parois P, (fig. 13). La Eyse se poursuit au niveau des pamis PI . qui sont attaquees par leur face d'adheslon B la Iamelle moyenne; seule la fine couche dense limitante des parois PI demeure intacte. La lyse des parois PI et des lamelles moyennes se rkalise sans qu'aucune association avec des bacttries paraisse ntcessaire.
Les boulettes fkales de la larve cornportent des fragments de bois de tailles varikes, dont les parois P2 sont pIus ou moins eroddes, ainsi que les lambeaux plissds des fines couches denses limitantes des parois PZ et PI.
Discussion Composition de l'aliment
L'alirnent nature1 ou le milieu bois-bouse utilist dans les Clevages se compose de matikres lignocellulosiques ayant subi des dkgradations par les nombreux microor- ganismes du sol. Les biodegradations les plus intenses sont celles des champignons qui colonisent les frag- ments de bois mort en perforant les cloisons et en crkant un rCseau de galeries au sein des parois P2. Un tel mode de ptnttration caracttrise les pourritures molles et brunes qui dtcomposent les polysaccharides (Liese 1970). Selon Kirk et Chang (1975), Hiroi et Eriksson (1976) les myctliums des poumtures brunes stcrktent des enzymes trks diffusibles; les hyphes attaquent celluloses et lignine, ils sont trbs efficaces dans les processus de prtcellulolyse. Ce puissant pouvoir des- tructeur des champignons conduit un certain appau- vrissement de l'aliment en celluloses; mais il rtalise aussi une modification des liaisons entre les celluloses demeurtes intactes et les incrustations d'htmicelluloses et de lignine (Cowling et Kirk 1976). Avant leur ingestion par la larve d'oryctes les matkriaux lignocel- lulosiques subissent l'action d'une microflore qui les transforme en mattriaux plus sensibles aux activitts cellulasiques (Greaves 1971) et qui prtparent la diges- tion de substances difficilement assimilables par les animaux. Des faits comparables sont dtcrits dans un groupe de Termites qui a acquis une association ktroite avec des charnpignons: ce sont les Macrotermitinae (Grass6 et Noirot 1959) qui construisent dans leur nid des meules servant de support au dCveloppement myce- lien d'un Termitomyces. Les mattriaux lignocellulosi- ques profondCment modifits par les champignons sont ingtrts par les Termites qui utilisent l'activitt celluloly-
tique du Termitomyces (Martin et Martin 1978, 1979). La larve d'oryctes, comme beaucoup d'autres insectes xylophages (revue dans Whisler 1979) attaque prkftren- tiellement le bois plus ou moins dkgradt par certains champignons; mais il ne s'agit pas d'une association 6troite et sp6cifique cornme dans le cas des Termites. Par ailleurs le milieu bois-bouse ingtrk par la larve d' Oryc- tes contient une riche microflore bacttrienne (3,2 X 10' bactkries par gramme), dont certaines esp&ces sont stlectionntes dans les conditions physico-chimiques trks particulibres du tube digestif.
La lame d'oryctes, Clevte a 28"C, rejette rkgulibre- ment de nombreuses boulettes fkcales dans le milieu bois-bouse qui lui sert d'aliment (Bayon 1980b) et dans lequel l'animal m&ne une vie fouisseuse. Ainsi les fragments qui ne sont pas digkrks il la suite d'un premier passage dans le tube digestif se trouvent recyclks au sein du milieu nutritif; ils peuvent tventuellement subir une nouvelle prtparation 2 la digestion et une nouvelle ingestion qui favorisent l'utilisation maximum de l'ali- ment lignocellulosique.
Biode'gradation re'aliste dans le tube digestif Une lyse des poudres d'a-cellulose est mise en
tvidence dans les deux segments intestinaux principaux. Dks le mtsenttron un gonflement affecte les fibres d'a-cellulose; la cellulose arnorphe et les fibrilles de cellulose cristalline tendent h disparaitre. Ces processus s'intensifient dans la dilatation proctodtale. Une cellu- lolyse a donc lieu dans le tube digestif et cette activite est particulibrement intense dans la dilatation proctodtale. Les observations rtalistes au niveau ultrastructural confirment les rksultats obtenus par des mtthodes calorimttriques selon lesquels les $ de la cellulose du bois seraient utilisks par les bacttries (Rossler 1961). Ces observations c o n h e n t aussi les rtsultats obtenus 5 l'aide de cellulose pure radioactive (Bayon et Mathelin 1980). Cependant les degrks de polymtrisation et de cristallinit6 de l'a-cellulose pure utiliste peuvent ne pas Ctre comparables B ceux des celluloses des parois P2 de l'aliment (Berghem et Pettersson 1973; Neville et a1. 1977). En ce sens l'observation des modifications ultrastructurales des parois P2 des fragments de bois ingtrts constitue une meilleure approche du problkme de la cellulolyse.
La dkgradation des parois P2 est rtaliste a tous les niveaux du tube digestif par des bacttries. Les parois P2 peuvent Ctre entibrement atteintes, a l'exception de deux fines couches limitantes, interne et externe, de 0,05 Frn dlCpaisseur. Dans le mtsenttron les bacttries colonisent les fragments de bois et empruntent les galeries creustes par les champignons avant l'ingestion; elles poursuivent le minage en crkant de nouvelles cavitCs dont le diamktre est voisin de celui des nombreux cocci. Cette observa- tion timoigne du faible pouvoir de diffusion des
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exoenzymes bacttriennes engagkes dans cette lyse et de la nkcessitt d'un contact des microorganismes avec le substrat. Le pouvoir de cellulolyse des bactCries n'est pas intense dans le mtsentkron, car des fibrilles cellulo- siques demeurent inattaqutes au sein des niches creuskes. Dans la dilatation proctodtale, par contre, l'intense lyse des parois P2 ne ntcessite pas obligatoire- ment un contact ktroit entre les cloisons squelettiques et les bactkries; le milieu trbs liquide du contenu proctodtal (75-82% d'eau) facilite la diffusion des exoenzymes et l'krosion superficielle des parois P2 progresse rapide- ment. Dinsdale et al. (1978) ont dkcrit une formation de cavitks par les bacttries du rumen de baeuf dans les parois P2 des vtgttaux ingkrks par le Verttbrt. Chez Oryctes ce mode d'attaque n'est pas prkckdt d'une phase ou les bactkries adhbrent fortement aux parois squelettiques, contrairement au cas des Ruminants oO le phtnombne comporte l'existence d'un materiel extracel- lulaire signal6 par Leatherwood (1973), Akin et Amos (1975).
Outre l'intense erosion des parois P2 rCalide dans tout le tube digestif, la lyse des parois P1 et des lamelles moyennes est obsemte dans la dilatation proctodtale. Chez la larve d'oryctes, une hkmicellulolyse (voire une ligninolyse) aurait donc lieu dans la dilatation procto- dkale comme chez les Termites (French 1975) et comme dans le colon de la Blatte amtricaine (Bianell 1977). - - Conditions de la cellulolyse microbienne
Les processus de biodtgradations des cloisons sque- lettiques du bois mort s'amorcent dans l'aliment sous des conditions d'akrobiose plus ou moins intenses compatibles avec les tchanges respiratoires ntcessaires aux insectes. Puis la digestion des cloisons squelettiques dtjh attaqutes se dtroule en deux ttapes essentielles, mtsenttrique et proctodCale.
tape mksentkrique Les populations bactkriennes ingerkes avec les
matkriaux ligno-cellulosiques subissent les conditions d'une anakrobiose intense, mais facultative, et de trbs fortes valeurs de pH (entre 9, l et 12,2). Ces valeurs sont favorables a une prtcellulolyse (Nesse et al. 1977), mais pourraient paraitre moins favorables h une cellulolyse, puisqu'on admet classiquement que le pH optimum d'action des exocellulases est de l'ordre de 5 a 7. Les conditions physico-chimiques qui rbgnent dans le mtsenttron assurent une stlection skvbre des bacttries et une prolifkration des espbces adapttes. Ces bacttries sont apportkes avec l'aliment; aucune n'est dtcelable dans l'espace compris entre l'tpithtlium mtsenttrique et la membrane Nritrophique.
Les bactkries varites hydrolysent les celluloses des parois P2 et fermentent les glucides en acides gras volatiles (AGV). Ces processus se dtroulent pendant 8,5 h, durte ntcessaire au renouvellement complet du
contenu mksentCrique; une faible quantitk des AGV formks diffuse h travers la paroi intestinale a raison de 2,4 X 1w6 moles par heure (exprimtes en Cquivalent d'acide acttique); une grande partie des AGV formts s'accumulent au sein du contenu mtsentkrique (25 X
mol/mL) et lirnitent l'intensitt des fermentations dans ce segment intestinal.
Selon les rtsultats de Takai et Kamura (1966) et Parr (1969) sur les dtgradations des mati&res organiques dans les sols des rizibres, il apparait que les valeurs faiblement positives du potentiel d'oxydo-rkduction sont favorables a une dtcomposition lente et semi- anakrobie des celluloses au cours de laquelle les fermen- tations sont peu intenses. L'ensemble des biodtgrada- tions microbiennes rkalistes dans l'aliment et dans le mtsentkron correspondent h la phase I de la rtduction des matibres organiques dtcrite par Takai et Kamura (1966).
tape proctodkale Les fragments de bois qui pknbtrent dans ce segment
intestinal sont fragilisCs et s'effritent. Les conditions physico-chimiques changent: l'anakrobiose devient stricte et les valeurs de pH dkcroissent. En outre le proctodtum se prtsente cornme un segment bacttrien sptcialist, pourvu de diffkrenciations de la paroi tpi- thtliale, les organes arborescents (Bayon 197 1). La flore bacttrienne parittale, composk de bacttries anatrobies et anatrobies strictes, rtsulte d'une seconde stlection des bactkries apportks avec l'aliment; cette microflore reste en place malgrt le renouvellement frequent du contenu intestinal k t assure une contamination des fragments de bois d&s leur entrte dans la panse. Le temps de retention des particules alimentaires n'est que de 6 h (Bayon 1980b). Dans ces conditions les densitks de ~o~ula t ions bactkriennes proctodkales sont 100 fois
fbrtes que celles de l'alikent et 50 fois plus fortes que celles du contenu mtsentkrique. Ces bacttries varites hydrolysent les celluloses des parois P2 et les hkmicelluloses des parois PI, ferrnentent les glucides en AGV. Testte sur de la [14C]cellulose l'intensitt de cellulolyse dans le proctodtum est le double de celle rkaliske dans le mtsenttron (Bayon et Mathelin 1980). L'intense diffusion des AGV a travers la paroi proc- todtale (4,9 X 1W6 molth) et la rtalisation de fermentations mkthaniques maintiennent les AGV du contenu proctodtal en faibles concentrations (7,2 X
moVmL) favorables aux intenses fermentations des polysaccharides. Les populations bacttriennes varites entretiement entre elles et avec l'animal, des relations symbiotiques comme dans la panse des Ruminants ou dans le coecum de certains Mamrniferes herbivores (Hungate 1972), ou encore dans le proctodkum des Termites inftrieurs (Breznak 1975; Thayer 1978) et supkrieurs (Eutick et al. 1978; Veivers et al. 1980).
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2028 CAN. I . ZOOL. VOL. 59, 1981
Selon les rCsultats de Takai et Kamura (1966) et de Zeikus (1977) sur les biodegradations dans la nature, les valeurs nettement nigatives du potentiel d'oxydo- reduction paraissent favorables aux dCcompositions rapides et intenses des celluEoses: la phase KI de la rkduction compl2te des matikres organiques est dalisee dnns le proctodeum de la larve d ' O ~ c t e s .
Conclusion Une dCgradation des cloisons vCgCtales composant
l'aliment lignocellulosique a lieu dans les contenus intestinaux de la larve xylophage d'oryctes nasi- cornis. En particulier on observe une intense lyse des celluloses composant les parois secondaires, bien qu'aucune activitC cellulasique n'ait CtC mise en Cvi- dence par les mkthodes classiques de l'enzymologie; seules des fermentations bacttriennes paraissent respon- sables de la cellulolyse. Le phtnombne s'amorce dans l'aliment avant ingestion, sous l'action de la microflore du sol. Dans l'animal la digestion du bois s'effectue en deux Ctapes successives; la cellulolyse reprend dans le mCsentCron, elle se poursuit et s'intensifie dans la dilatation proctodCale. Ces deux Ctapes de la digestion, venant aprbs la phase de dkgradations rCalisCe avant l'ingestion, conduisent ?I la rkduction totale des matibres organiques. Grice a une endosymbiose bactkrienne la larve d'oryctes, enfouie dans son aliment, joue le rdle d'un dCcomposeur primaire: elle rCalise et accClbre vigoureusement les processus de recyclage des matibres lignocellulosiques qui ont lieu normalement dans un tas de sciure en dCcomposition.
Remerciement Nous exprimons notre gratitude Monsieur le Profes-
seur Roland, de 1'Ecole Normale Supkrieure de Paris, qui a bien voulu nous aider a interprkter les microgra- phies de la paroi des cellules vtgCtales.
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