Role du potentiel hydrique dans la croissance des celulles végétales ; cas des cellules géantes des characées (Nitella & Chara)
Soir une cellule internodale d'algue (characée) de 100 millimètre de longueur et de 1mm de diamètre (voir figure à droite)
Les cellules végétales sont soumises à un stress mécanique variable lié à la différence de potentiel hydrique DY entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule. Ce stress est lié plus particulièrement à la valeur du paramètre DYH (potentiel hydrostatique)
Lw = Conductivité hydraulique des parois de l'algue Nitella (ou Chara)
La surface totale de la cellule sera donc de :
Le volume cellulaire est de:
Soit un augmentation du volume cellulaire de 1% en un jour (vraisemblable pour ce type d'algue
La densité de flux de l'eau Jv peut être calculée, et sachant que Jv = Lw * (DY):
le potentiel hydrique nécessaire pour maintenir la croissance de ces algues d'eau douce est donc d'environ 29 Pa ou 0.00029 bar (c'est très petit)
Si le potentiel hydrique du milieu est de -7kPa par exemple alors ils suffit de -7.029 kPa à l'intérieur de la cellule pour que la croissance de 1% aie lieu:
Effets du stress mécanique sur la vitesse d'accroissement du volume
te représente le temps nécessaire pour atteindre le volume final - 37% (demi-vie), soit dans l'exemple ci-dessus environ un jour (8.104 s), avec DPi la pression interne
e est le module d'élasticité volumique, c'est à dire la pression nécessaire pour obtenir un changement de volume unitaire.
Soit une cellule de 104 mm3 avec une surface utile de 100 mm2
on constate donc qu'il est possible de raccourcir le temps te en augmentant e, Lw ou le rapport surface / volume (DPi n'a pratiquement pas d'effet).
En reprenant les dimensions de la cellule de Nitella on peut calculer l'effet du potentiel hydrostatique DYh sur la mécanique de la parois et sa déformation élastique
Le module de Young est défini comme le rapport entre les contraintes subies et la déformation élastique provoquée par ces contraintes (force = pression P / surface)
E1 est le module d'élasticité de Young dont la valeur va de 500 MPa pour une cellule de parenchyme à 10000 MPa pour la fibre de cotton.
sL est la contrainte longitudinale d'une cellule cyclindrique dont la parois a une épaisseur Ep (1 mm)
sT est la contrainte tangentielle d'une cellule cyclindrique dont la parois a une épaisseur Ep (1 mm)
tl est la déformation longitudinale exercé sur la cellule à savoir Dl/l