Initialement, des études de microscopie classique bidimensionnelle (2D) ont été réalisées pour décrire la formation de l’union du greffon/porte-greffe. Cependant, la mise en place de ces tissus et notamment l’établissement des jonctions vasculaires se fait dans les 3 dimensions et l’analyse en 2D rend difficile la compréhension des évènements. Afin de pallier ce manque d’information, des techniques d’imagerie 3D ont été développées sur vigne depuis quelques années (Brodersen et al, 2011 ; Milien et al, 2012 ; Wason et al, 2017).

D’usage courant dans le domaine médical pour identifier certaines pathologies, la tomographie à rayons X s’est aussi développée dans d’autres domaines dont la biologie végétale en raison de sa capacité à imager les structures en profondeur et à fournir des images qui peuvent être reconstruites en 3D. Cette technique fournit des informations sur l’architecture tissulaire en relation avec la densité des tissus aux rayons X. De précédents travaux sur vigne ont ainsi pu montrer son intérêt pour mettre en évidence le bois, les vaisseaux, et les tissus nécrosés.

1- Le projet ORIGINE a contribué à la mise au point des outils d’imagerie et notamment la tomographie à rayons-X (microCT) et des méthodes spécifiques d’analyse d’image applicables sur la vigne.

 La figure 1 montre la plateforme utilisée et, la figure 2, les différents types d’images que l’on peut obtenir.

Figure 1 : Tomographe utilisé pour cette étude situé à Montpellier RIO Imaging Center (Montpellier, France)

En microtomographie à rayons-X (=Tomo-RX), les images obtenues sortent en niveaux de gris selon la densité des tissus comme on peut l’observer sur des radiographies chez l’homme. Les tissus denses aux rayons apparaissent en gris clair ou blancs (bois, grains de sable mais aussi la sève…) à l’inverse des tissus peu denses l’air ou les tissus dégradés qui apparaissent en gris foncé ou en noir (Figure 2a). Il est à noter que les vaisseaux remplis d’eau (denses aux rayons X) se confondent avec les autres tissus voisins de même densité, et sont ainsi peu visibles contrairement aux vaisseaux remplis d’air qui apparaissent en noir (Figure 2b).

Les images obtenues sont ensuite reconstruites en volume ce qui permet de se déplacer virtuellement dans l’objet obtenu et de l’observer dans les différents plans d’intérêt. On peut ainsi réaliser des coupes virtuelles longitudinales (figure 2a) ou transversales (figure 2b).  

Figure 2 : Exemple d’images extraites après reconstruction en 3D en coupe longitudinale (a) ou transversale dans l’Omega (b). On met bien en évidence la forme de l’omega (a), les 2 partenaires (greffon et porte-greffe) et en « coupe » transversale les cernes du bois, et les vaisseaux remplis d’air.

On identifie les principaux tissus (moelle, bois, phloème), et on peut aussi visualiser de façon plus fine les vaisseaux vides et remplis ainsi que les cernes dans le bois correspondant ici au bois présent avant le greffage du bois et au bois produit l’année de pépinière (limite indiquée par les pointillés rouges).  

Figure 3: : Coupe longitudinale virtuelle d’une zone de greffe obtenue en Tomographie à rayons X après reconstruction en 3D. Comparaison entre un plant qui passe le tri (A) et un plant éliminé après le test de la soudure (B). Les zones sombres sont peu denses aux rayons X : c’est notamment le cas des zones « de nécroses et air » visibles au niveau de la jonction sur les deux plantes.

On identifie facilement la zone de greffe en omega. Le cal (c) formé par les deux partenaires apparait en gris clair. Il est présent à la fois en interne à la jonction des deux partenaires et en externe. Dans le cas de la bonne greffe, il a rempli la quasi-totalité de l’espace entre le greffon et le porte-greffe.

Des différences sont visibles au niveau de la jonction sur ces 2 greffés-soudés. On observe notamment dans la vigne éliminée (B : soudure cassée après le test du pouce) plus « d’air et de nécrose » dans la soudure et un volume de bois réduit qui se traduit par un diamètre du greffon plus fin.

Conclusions et perspectives

Nous avons donc développé, puis évalué, une méthodologie spécifique associant de la tomographie-RX et de l’analyse d’images en 3D qui a permis de caractériser plus précisément ce qui distingue les greffés-soudés qui passent de ceux qui ne passent pas le tri à l’arrachage de la pépinière.
Ceci nous a permis d’identifier deux critères internes corrélés au test de la soudure. Il ‘agit d’une part de la quantité de bois formé après greffage et d’autre part de la proportion « air + tissus nécrosés» dans la zone de jonction. L’identification de ces indicateurs ouvre la voie, à moyen ou long terme, à de nouveaux outils d’aide au tri de greffés-soudés de qualité.

La tomographie à rayons X et d’autres méthodes d’imagerie (IRM, RMN…), peuvent, en tant qu’outils non destructifs, fournir des informations très importantes pour aider à décrypter les événements complexes du processus de greffage. Ces nouvelles approches aideront les pépiniéristes à répondre aux nombreuses questions qu’ils se posent (impact des process de stratification, incompatibilités, types de greffes…) afin de les aider à sélectionner des plants de qualité pour les viticulteurs.