C. Les contraintes rencontrées au sein des cellules

De manière générale, les êtres vivants ne survivent pas au grand froid. En effet, leur corps n’est pas détérioré au niveau macroscopique, puisque malgré les températures basses, il est parfaitement conservé.

Toutefois, les cellules sont atteintes par d'importantes contraintes. Quand la température s’abaisse, les parois cellulaires deviennent rigides, ce qui diminue leur résistance et leur perméabilité. Les dégâts produits au sein des cellules sont divers. Lors de la congélation, le milieu intercellulaire gèle plus vite par rapport au milieu intracellulaire. Ainsi, la formation de glace extracellulaire augmente la pression osmotique et provoque une sortie de l'eau liquide qui restait dans la cellule. La cellule qui n’est pas tout à fait congelée perd donc toute l’eau liquide qu’elle possédait: elle se déshydrate. De plus, des cristaux de tailles différentes se forment dans la cellule et dans le milieu qui l'entoure en cassant la membrane cellulaire.

Nous avons donc mis en place un expérience pour montrer ce phénomène:

Nous avons rempli un bécher avec 50 mL d’eau distillée.

Ensuite, nous avons placé une feuille de troène dans ce bécher comme le montre l’image ci-dessous:

Puis, nous avons placé ce récipient au congélateur, à -18°C, durant une période de 17 heures environ. Nous avons donc laissé dégeler la glace qui s’était formée puisque l’eau était complétement gelée. Dans un second temps nous avons prélevé la feuille, nous lui avons déchiré un morceau que l’on a placé sur une lame pour pouvoir l’observer au microscope. 

Les deux images qui suivent illustrent notre expérience:

Schéma représentant ce que nous avons vu lors de l’observation au microscope (avec un grossissement x800), il est accompagné d'une photo des cristaux de glace que nous avons prise lors de l'observation :

Nous avons constaté qu’en de nombreux endroits, les cellules ne sont plus présentes, à leur place nous trouvons des agglomérations  de matière composées par des chloroplastes et du cytoplasme. Effectivement, lorsque l’eau est congelée, elle augmente de volume; mais surtout, des cristaux pointus se forment et percent la membrane: la cellule éclate.

Cette vidéo illustre le processus qui se met en route parmi les molécules d'eau qui se tranforment en cristaux quand elles sont contraintes à de basses températures: www.youtube.com/watch?v=A8Hb3r8tljY&feature=youtu.be

Ce phénomène pose un problème d'après ce que nous avons pu observer car il peut causer la destruction immédiate de la plupart des cellules de l’organisme.

Nous avons donc essayé de trouver un moyen pour éviter cette destruction en essayant d’inhiber la formation des cristaux au sein des cellules.