La génération d’une progéniture génétiquement unique dans les organismes à reproduction sexuée dépend de la fusion réussie des gamètes mâles et femelles. Chez les plantes à fleurs, l’interaction de deux gamètes mâles (spermatozoïdes) avec deux gamètes femelles (ovule et cellule centrale) lors de la double fécondation dépend de la libération de spermatozoïdes par le tube pollinique (le gamétophyte mâle). Ce processus, appelé réception du tube pollinique, est largement contrôlé par les cellules synergiques qui résident dans le sac embryonnaire (le gamétophyte femelle)1,2. Comme la réception du tube pollinique a lieu profondément à l’intérieur de la fleur, une méthode permettant l’imagerie du processus par cellules vivantes, appelée réception semi-in vitro (SIV), a été établie3. Avec cette méthode, les ovules d’Arabidopsis excisés sont placés sur un milieu de germination pollinique semi-liquide et ciblés par des tubes polliniques qui se développent à travers le stigmate et le style d’un pistil sectionné à la jonction du tractus transmettant le style 3,4. Depuis le développement de cette technique, des observations détaillées ont conduit à plusieurs découvertes concernant le guidage, la réception et la fécondation des tubes polliniques. Ces découvertes comprennent, entre autres, l’acquisition de la compétence de ciblage du tube pollinique par croissance à travers le stigmate3, l’apparition d’oscillations calciques intracellulaires dans les synergides à l’arrivée du tube pollinique 5,6,7,8,9, et la dynamique de libération et de fécondation des spermatozoïdes lors de l’éclatement du tube pollinique 10 . Néanmoins, parce que cette technique repose sur l’excision des ovules, les observations de fécondation sont limitées en nombre, et la réception des tubes polliniques est souvent aberrante, entraînant l’échec de la rupture du tube pollinique (Vidéo 1 et Fichier supplémentaire 1). Par conséquent, il est nécessaire d’adopter une approche plus efficace permettant des analyses à haut débit de la réception et de la fécondation des tubes polliniques.
Lors de l’élaboration de ce protocole, plusieurs nouvelles approches d’analyse de la réception du tube pollinique, allant des méthodes les plus « in vitro » aux plus « in vivo », ont été testées, et une technique efficace basée sur l’excision du septum entier a été mise au point, ce qui permet jusqu’à 40 observations de fécondation par jour. Ici, les nuances et les points critiques de la technique sont décrits, y compris la mise en scène des fleurs, la dissection, la préparation du milieu et les paramètres d’imagerie. En suivant ce protocole, la recherche axée sur le guidage du tube pollinique, la réception du tube pollinique et la double fécondation devrait être facilitée. Les tailles d’échantillon plus élevées que la méthode permet devraient renforcer la solidité scientifique des conclusions tirées d’expériences d’imagerie en direct. Les applications potentielles de cette technique comprennent, sans toutefois s’y limiter, l’observation des changements moléculaires et physiologiques des concentrations de calcium cytosolique ([Ca2+]cyt), du pH ou de H 2 O2au cours des interactions entre gamétophytes grâce à l’utilisation de biocapteurs génétiquement codés. En outre, les changements cytologiques, tels que la dégénérescence de la synergie réceptive, la migration des spermatozoïdes ou la karyogamie, peuvent être plus facilement observés en utilisant cette méthode améliorée. Enfin, le calendrier des différentes étapes de la fécondation peut être surveillé en microscopie à grand champ, puis des analyses plus détaillées utilisant la microscopie confocale à balayage laser (CLSM) ou la microscopie à excitation à deux photons (2PEM) peuvent être effectuées pour une résolution plus élevée et une reconstruction 3D.