Article scientifique S echeresse 2012 ; 23 : 31-37 Caracteristiques morpho-anatomiques des feuilles de Maerua crassifolia Forssk Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de 88.99.165.207 le 24/05/2017. El Hadji Malick Diop1 Mamadou Coundoul2 Akpo1 onard Elie Le 1 Universit e Cheikh Anta Diop (Ucad) Facult e des sciences et techniques (FST) Laboratoire d’ ecologie et d’ ecohydrologie BP 5005 Dakar S en egal <[email protected]> <[email protected]> 2 Universit e Cheikh Anta Diop (Ucad) Facult e des sciences et techniques (FST) Laboratoire de physiologie v eg etale Dakar S en egal <[email protected]> sume Re la s Maerua crassifolia Forssk est une plante adapt ee a echeresse qui garde ses feuilles pendant toute l’ann ee m^ eme en p eriode de d eficit hydrique s ev ere. Ces feuilles, de t forme et de taille variables, ont e e pr elev ees dans le jardin botanique de la facult e des tudier leurs caract Sciences et Techniques pour e eristiques morpho-anatomiques. Les pr el evements, coup es en petits fragments, sont tremp es dans diff erentes solutions puis d ebit es en coupes minces et observ es au microscope optique. Deux rameaux feuill es galement e t ont e e pr elev es et repr esent es sous forme de dessins. L’ etude morphoanatomique a r ev el e, d’une part la pr esence de deux types de feuilles localis es sur des rameaux diff erents. Ainsi nous avons distingu e des rameaux aux feuilles alternes et des rameaux aux feuilles fascicul ees. D’autre part les coupes ont r ev el e la pr esence de caract structures internes a eres adaptatifs. En effet, l’ epiderme de la feuille est paisse et dispose de poils sur les faces inf recouvert d’une cuticule e erieures et sup erieures limitant ainsi les pertes en eau. En outre il poss ede des stomates aussi bien la plupart des esp sur la face inf erieure que sur la face sup erieure contrairement a eces de x erophytes. Cependant, la diff erenciation du m esophylle des feuilles bien la lumi expos ees a ere, en parenchyme palissadique et surtout la pr esence de deux la face sup rang ees de cellules palissadiques a erieure pourraient fortement diminuer l’ evapotranspiration foliaire. Ainsi, avec l’ouverture des stomates de la face la lumi sup erieure, l’assise sup erieure du m esophylle de la feuille, expos ee a ere, travers les e changes gazeux, assimiler efficacement le CO2 tout en pourrait a att enuant les pertes d’eau. Mots cl es : anatomie, feuilles, Maerua crassifolia, morphologie, rameaux feuilles. Abstract doi: 10.1684/sec.2012.0328 Morpho-anatomical characteristics of the leaves of Maerua crassifolia Forssk Maerua crassifolia Forssk is a plant adapted to drought, which keeps its leaves throughout the year, even in periods of severe water deficit. Leaves of various forms and sizes of this species were sampled in the botanical garden of the Faculty of Science and Technology to study their morpho-anatomical characteristics. The samples, cut into small pieces and soaked in different solutions, were then cut into thin sections and observed under an optical microscope. Two leafy branches were also collected and were drawn. The morpho-anatomical study revealed on the one hand the presence of two types of leaves located on different branches. Hence, we could distinguish branches with alternate leaves from those with fasciculate leaves. Secondly, we discovered the presence of internal structures with adaptive traits. Indeed, the epidermis of the leaf is covered with a thick cuticle Akpo part : L.E Tir es a S e cheresse vol. 23, n8 1, janvier-f e vrier-mars 2012 Pour citer cet article : Diop EHM, Coundoul M, Élie Akpo L, 2012. Caract eristiques morphoanatomiques des feuilles de Maerua crassifolia Forssk. S e cheresse 23 : 31-37. doi : 10.1684/ sec.2012.0328 31 with pubescences on the upper and lower sides limiting water loss. Moreover, the leaf has stomata on both the under and upper sides which is in contrast to most xerophytic species. However, the differentiation of the mesophyll of the leaves under sunlight into palisade parenchyma and especially the presence of two rows of palisade cells on the upper side could significantly decrease evapotranspiration. Hence, the opening of the stomata of the upper face and the upper seat of the mesophyll leaf, which is exposed to light, could allow leaves to effectively absorb CO2 through gas exchange and to reduce water loss. Key words: anatomy, leafy branches, leaves, Maerua crassifolia, morphology. Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de 88.99.165.207 le 24/05/2017. P large r lante a epartition g eographique (Maydell, 1983), Maerua crassifolia Forssk est un 10 m de hauteur arbre ou arbuste de 6 a avec un tronc tourment e et des rameaux sarmenteux (Arbonnier, 2002). Elle est rencontr ee dans les savanes s eches du centre et de l’ouest de l’Afrique (Curasson, 1954) (White, 1983). M. crassifolia est consid er ee comme une esp ece indicatrice des formations steppiques (Baum, 1988) et selon Maydell (1983) c’est l’esp ece principale des zones arides o u les pluviom etries 100 mm : annuelles sont inf erieures a la s c’est une plante adapt ee a echeresse. Sous ces diff erents climats, M. crassifolia fait partie du cort ege floristique Acacia spp. voire parfois des steppes a codominant dans les zones basses de l’Afrique et de l’Arabie (Baum, 1988), ou en association avec Balanites aegyptiaca (L) Del (Diatta et al., 2007). Toutefois, contrairement aux Acacias Balanites aegyptiaca, M. crassifolia et a pineuse (Arbonnier, est une plante non e 2002) qui garde ses feuilles pendant toute l’ann ee (Berge et al., 2006), m^ eme pendant les p eriodes de d eficit hydrique s ev ere. Les feuilles de M. crassifolia sont polymorphes (Aubr eville, 1950 ; Berhaut, 1974 ; Maydell, 1983 ; Baum, 1988). Ce polymorphisme foliaire intervient non seulement dans l’identification et la classification de l’esp ece mais aussi et surtout dans l’adaptation de la plante aux conditions du milieu. Du point de vue anatomique M. crassifolia est une tudi plante peu e ee alors que c’est une la fois esp ece sempervirente adapt ee a aux sols pauvres et aux conditions difficiles (Diatta et al., 2007). Le maintien des parties a eriennes, notamment les feuilles, pendant les p eriodes d efavorables, est compens e par la pr esence d’un ensemble de dispositifs morphologiques et anatomiques qui ont la plante une pour effet d’assurer a meilleure alimentation en eau et une vapotransdiminution des pertes par e piration (Ozenda, 2000). C’est pourquoi tude morphonous avons entrepris une e 32 logique et anatomique des feuilles de l’esp ece. 6 cm, forteallong ees longues de 3 a trangl ment e ees entre les graines, finement pubescentes et apparaissent en avril (Baumer, 1995). Materiel et methode Presentation de l’espece la famille Maerua crassifolia appartient a des Capparac ees (Capparaceae). Cette famille regroupe une cinquantaine de genres et environ 800 esp eces (Troupin, 1978). Elle est rencontr ee dans les temp r egions tropicales a er ees chaudes des deux h emisph eres. Le genre Maerua, signal e seulement en Afrique, regroupe d’autres esp eces parmi lesquelles M. angolensis DC et M. angustifolia A. Rich. L’esp ece Maerua crassifolia, aussi appel ee M. rigida R. Br, M. senegalensis R. Br., ex A. Rich, et M. trichocarpa Gilg et Bened., est un petit arbre (figure 1) avec un tronc pouvant atteindre 25 cm de diam etre et des branches retombantes (Aubr eville, 1950). paisses, pubescentes, sont Les feuilles, e persistantes, coriaces et form ees d’un court p etiole et d’un limbe. Elles sont utilis ees, dans la m edecine traditionnelle, en d ecoction, en mac eration ou en infusion pour le traitement de diverses infections (diarrh ee, c ephal ees, maux de dent, fi evre. . .). Elles sont aussi transform ees en poudre pour la confec soigner tion de pansements destin es a les blessures (Baum, 1988). Les feuilles de M. crassifolia, tr es app et ees par le b etail, ont une haute valeur nutritive ; en effet, 92,4 g (feuilles s ech ees) de Maerua crassifolia renferment 19,7 g de prot eines, 7,1 g de fibres, 4,1 g de lipides et 2,4 g de glucides (Berge et al., 2006). Dans l’alimentation humaine (figure 2) les feuilles sont utilis ees dans la pr eparation de sauces et de soupes ou comme l egume (Diatta, 2008). verd^ Les fleurs, de couleur blanche a atre, ne poss edent pas de p etales et la floraison a lieu entre f evrier et mars. Les fruits sont des gousses brunes Materiel vegetal utilise Il est constitu e de deux rameaux feuill es t et de fragments de feuilles qui ont e e pr elev es sur les sujets de M. crassifolia pr esents dans la parcelle exp erimentale du jardin botanique de la facult e des sciences et techniques (FST) de l’universit e Cheikh Anta Diop (Ucad) de Dakar. Les pieds de Maerua crassifolia proviennent de graines et de drageons de la parcelle exp erimentale de la facult e agronomique de l’universit e Abdou Moumouni de Niamey au Niger. Ils t ont e e mis en culture dans des pots et plac es sous la serre du D epartement de biologie v eg etale de l’Ucad le 18 novembre 2004. Ensuite les jeunes t plants ont e e transf er es au jardin botanique de Biologie v eg etale de l’Ucad de Dakar le 25 janvier 2006. t Deux pr el evements ont e e effectu es ; au mois de f evrier et au mois de d ecembre 2008. Apr es chaque pr el evement les fragments de feuilles ont subi des traitements identiques. Methode t Les fragments de feuilles ont e e tout d’abord trait es avec un fixateur, (m elange de 5 % de formol, 5 % d’acide ac etique et 90 % d’ ethanol) qui tue les cellules et immobilise leurs constituants (Gab e, 1968). Ils ont t ensuite e e d eshydrat es dans une s erie de bains d’ ethanol de concentration lev plus e ee puis inclus dans de la paraffine et d ebit es en coupes minces l’aide du microtome (JUNG AG a HEIDELBERG). Enfin, les coupes transt versales ont e e color ees par le carminovert de Mirande apr es d eparaffinage, puis mont ees en pr eparation durable dans du baume du Canada. Les S e cheresse vol. 23, n8 1, janvier-f e vrier-mars 2012 Resultats Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de 88.99.165.207 le 24/05/2017. Types et formes des feuilles la station sah Figure 1. Arbuste de Maerua crassifolia Forssk, (Capparaceae) a elienne exp erimentale de Toukounous au Niger (clich e Diatta, f evrier 2004). t pr eparations ont e e observ ees au microscope photonique et les diff erents l e ements observ es repr esent es par des dessins et des micrographies. Deux rameaux feuill es, pr elev es du sujet t issu de graine, ont e e repr esent es sous Structures anatomiques des feuilles forme de dessin. Les dimensions des t feuilles ont e e mesur ees, sur dix feuilles, pour chaque rameau ainsi que la longueur m^ eme du rameau. Enfin le poids des feuilles de chaque rameau a t e e d etermin e par pes ee. base de M. crassifolia a Toukounouss au Niger (clich Figure 2. Un bol de l egumes a e Diatta, 2004). S e cheresse vol. 23, n8 1, janvier-f e vrier-mars 2012 Nous avons identifi e deux types de feuilles : des feuilles alternes et des feuilles fascicul ees. Les feuilles alternes sont simples (figure 3) avec un court p etiole et un limbe dont le sommet est mucron e et la base en coin. La longueur de ce limbe 29 mm et la largeur varie de 17,5 a entre 7 et 13 mm (tableau 1), soit un rapport moyen longueur/largeur (L/l) de 2,2. Par ailleurs, un rameau de 18,2 cm de long porte 24 feuilles alternes qui p esent 0,5 g. Les feuilles fascicul ees, (par 4 ou 5 feuilles par noeud), apparaissent plus petites (figure 4). Le p etiole est court et le limbe dont la base est en coin et qui est chancr e e au sommet. La longueur du limbe varie entre 8 et 20 mm et la largeur entre 5 et 9 mm (tableau 2), soit un rapport moyen (L/l) de 2,03. Aussi un rameau de 23 cm porte environ 94 feuilles fascicul ees correspondant 0,85 g. a Les figures 5 et 6 sont des coupes transversales de fragments de feuilles des grossissements et p alternes a eriodes diff erents. On distingue le m esophylle encadr e par l’ epiderme. L’ epiderme : de part et d’autre du m esophylle on reconnaı̂t l’ epiderme sup erieur et l’ epiderme inf erieur. L’ epiderme est form e d’une seule assise de cellules qui sont, pour la plupart, allong ees et jointives. On distingue galement dans l’ e epiderme des stomates et des poils ; ces derniers sont retrouv es aussi bien dans l’ epiderme sup erieur que dans l’ epiderme inf erieur. On note aussi la pr esence d’une cuticule, sur les deux faces, qui recouvre les cellules jointives et les poils de l’ epiderme. Le m esophylle : c’est le tissu fondamental de la feuille dans lequel on retrouve des nervures. Le m esophylle est form e de cellules parenchymateuses. Au niveau des figures 5A et 6A le m esophylle se pr esente sous deux formes de parenchyme : le parenchyme palissadique et le parenchyme lacuneux. Le parenchyme palissadique, situ e sous l’ epiderme sup erieur, est form e de cellules cylindriques dont les parois verticales sont, parfois, en contact avec les espaces intercellulaires. Le parenchyme lacuneux est localis e du c^ ot e de l’ epiderme inf erieur et est 33 Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de 88.99.165.207 le 24/05/2017. Figure 3. Dessin d’un rameau aux feuilles alternes de Maerua crassifolia. constitu e de cellules irr eguli eres qui sont s epar ees par des lacunes. Cependant, au niveau des figures 5B et 6B le m esophylle se compose uniquement d’un parenchyme palissadique. Ce dernier forme deux assises de cellules cylindriques du c^ ot e de l’ epiderme sup erieur et une seule assise du c^ ot e de l’ epiderme inf erieur. Discussion et conclusion L’examen de la morphologie et de la structure interne de feuilles de Maerua crassifolia r ev ele quelques caract eres d’adaptations. L’ epiderme de la feuille paisse, est recouvert d’une cuticule e couche cireuse imperm eable qui diminue fortement l’ evaporation foliaire (Campbell, 1995) ; il dispose aussi de poils sur les faces inf erieures et sup erieures. Ces derniers non seulement ralentissent le renouvellement de l’air au voisinage des stomates, maintenant lev ainsi une humidit e relativement e ee, la baisse de et par cons equent aident a la transpiration (Ehleringer, 1982) mais galement peuvent r e efl echir les rayons solaires entraı̂nant une baisse de la temp erature au niveau de la feuille (Ehleringer, 1980). d’autres En revanche, contrairement a esp eces de x erophytes, l’ epiderme poss ede des stomates aussi bien sur la face inf erieure que sur la face sup erieure. En effet, les plantes x erophiles poss edent g en eralement des stomates uniquement sur leur face inf erieure (William et al., 2003) dans le souci de limiter les pertes travers les en eau dont l’essentiel se fait a stomates de la face sup erieure (Meidner et Mansfield, 1968). Ainsi, avec la pr esence de stomates sur la face sup erieure, les pertes d’eau des feuilles sont beaucoup plus importantes la lumi puisse qu’elle est expos ee a ere (Nikolopoulos et al., 2002). N eanmoins, la pr esence de deux rang ees de cellules la face palissadiques, situ ees a sup erieure (figures 5B et 6B), pourrait fortement diminuer l’ evapotranspiration foliaire car l’eau, qui arrive au niveau des cellules de l’ epiderme sup erieur et des stomates, transite par les nervures secondaires localis ees sous ces deux couches de parenchyme palissadique. De ce fait, avec l’ouverture des stomates de la face sup erieure, l’assise sup erieure du la m esophylle de la feuille, expos ee a travers les e changes lumi ere, pourrait a gazeux, assimiler efficacement le CO2 (Smail-Saadoun, 2005) tout en att enuant les pertes d’eau. Par ailleurs, la pr esence de stomates sur les deux faces de la feuille permet un change de dioxyde de carbone (CO2) e travers ses stomates plus rapide a lorsque ces derniers sont ouverts. La diff erenciation du m esophylle uniquement en parenchyme palissadique (figures 5B et 6B) traduit en outre une lev fr equence plus e ee en chloroplastes (Raven et al., 2007), indispensables la photosynth a ese. Ainsi les feuilles de Maerua crassifolia peuvent avoir une activit e photosynth etique intense pendant les p eriodes rares o u l’eau est disponible. galeDes variations morphologiques e ment observ ees dans les feuilles de Maerua crassifolia sont signal ees par plusieurs auteurs (Aubr eville, 1950 ; Berhaut, 1974 ; Maydell, 1983 ; Baum, 1988 ; Arbonnier, 2000). Cependant l’analyse de la morphologie foliaire r ev ele la pr esence de rameaux aux feuilles fascicul ees avec un limbe Tableau 1. Dimension de quelques feuilles simples sur un rameau. Feuille 1 2 3 4 5 6 7 Longueur (L) en mm 29 26 21 25 22 23 27 19 17,5 20 Largeur (l) en mm 13 12 10 11 10 11 12,5 8,5 7 9 L/l 2,2 2,2 2,1 2,3 2,2 2,1 2,2 2,2 2,5 2,2 34 8 9 10 S e cheresse vol. 23, n8 1, janvier-f e vrier-mars 2012 Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de 88.99.165.207 le 24/05/2017. Figure 4. Dessin d’un rameau aux feuilles fascicul ees de Maerua crassifolia. chancr oblong elliptique au sommet e e et une base en coin (figure 4) et de rameaux aux feuilles alternes avec un limbe obovale au sommet mucron e et une base en coin (figure 3). Toutefois, les noeuds des feuilles fascicul ees sont dispos es alternativement sur les rameaux. De ce fait les feuilles alternes peuvent devenir fascicul ees si d’autres partir de feuilles prennent naissance a ce noeud ; ce qui suppose qu’un rameau un moment aux feuilles alternes jeune a donn e peut devenir un rameau aux feuilles fascicul ees avec la croissance. Ainsi l’hypoth ese de la pr esence de deux ^tre v rameaux distincts devrait e erifi ee par l’observation de l’ evolution des rameaux aux feuilles alternes et fasci travers la multiplication cul ees et surtout a v eg etative, par le bouturage de fragments issus de rameaux aux feuilles fascicul ees et de rameaux aux feuilles alternes. En outre, le nombre de feuilles (94) sur un rameau aux feuilles fascicul ees de 23 cm lev est trois fois plus e e que le nombre de feuilles (24) sur un rameau aux feuilles alternes de 18,2 cm. L’importance du nombre de feuilles joue un r^ ole consid erable ; elle permet, en fonction de leur densit e, de freiner la vitesse du vent (Campbell, 1995) r eduisant ainsi le d eplacement de sable et l’ erosion olienne mais aussi d’accroitre la photoe synth ese en p eriode favorable et par cons equent une croissance plus rapide. galement Par contre, elle peut conduire e une d a eshydratation rapide de la plante surtout en p eriode de d eficit hydrique s ev ere. Par ailleurs, l’ ecart entre le nombre de feuilles des deux rameaux ne refl ete pas celui not e au niveau du poids. Les feuilles du rameau aux feuilles alternes p esent 0,57 g alors que celles du rameau aux feuilles fascicul ees p esent 0,87 g. Cette diff erence pond erale pourrait s’expliquer : – d’une part, par la taille plus petite des feuilles du rameau aux feuilles fascicul ees. Ces derni eres ont un limbe de longueur gale a 13,1 mm et une largeur moyenne e moyenne de 6,45 mm (tableau 2) tandis que les feuilles du rameau aux feuilles alternes ont un limbe d’une gale a 22,9 mm et longueur moyenne e d’une largeur moyenne de 10,4 mm (tableau 1) avec un rapport moyen gal entre les deux types sensiblement e de feuille (2.03 pour les feuilles fascicul ees et 2.2 pour les feuilles alternes) ; – d’autre part, par l’aspect du m esophylle qui peut se diff erencier uniquement en parenchyme palissadique (figures 5B et 6B) ou en parenchyme palissadique et lacuneux (figures 5A et 6A). La pr esence du parenchyme lacuneux, tissu pauvre en chloroplaste, et du pais parenchyme palissadique plus e dans le m esophylle (figures 5A et 6A) ^tre expliqu pourrait e ee par l’ etat juv enile des feuilles mais surtout par la lumi leur position moins expos ee a ere tudes (Aussenac, 1973). En effet des e men ees sur l’aspect des feuilles du houppier des ligneux (Terashima et Hikosaka, 1995) ont r ev el e que la morphologie et l’anatomie des feuilles d ependent de leur niveau d’ eclairement et par cons equent de leur position et de leur orientation par rapport au soleil (Smith et al., 1997). Maerua crassifolia apparaı̂t ainsi la comme une x erophyte r esistante a s echeresse. Ses feuilles simples de tailles et de dispositions vari ees, (alternes ou fascicul ees) pr esentent des caract eres adaptatifs : pr esence de poils, de cuticule Tableau 2. Dimensions de quelques feuilles du rameau aux feuilles fasciculees. Feuilles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Longueur (L) en mm 15 14 20 11 14 14 12 13 8 10 Largeur (l) en mm 7 8 9 6 7 7 5 5,5 5 5 L/l 2,1 1,8 2,2 1,8 2,0 2,0 2,4 2,4 1,6 2,0 S e cheresse vol. 23, n8 1, janvier-f e vrier-mars 2012 35 B A Nervure principale Nervure principale Poils Épiderme inférieur Épiderme supérieur Épiderme supérieur Épiderme inférieur Copyright © 2017 John Libbey Eurotext. Téléchargé par un robot venant de 88.99.165.207 le 24/05/2017. Poil diff Figure 5. Feuille alterne de Maerua Crassifolia (CT. : Gr : x 40) a erentes p eriodes. A) : f evrier 2008 ; B) : d ecembre 2008. A B Parenchyme palissadique Nervure secondaire Stomate inférieur Stomate supérieur Stomate supérieur Parenchyme palissadique Stomate inférieur Nervure secondaire Parenchyme lacuneux Cuticule Cuticule diff Figure 6. Portion du limbe d’une feuille alterne de Maerua crassifolia (CT, Gr. x 100) a erentes p eriodes. A) : f evrier 2008 ; B) : d ecembre 2008. et de stomates sur les deux faces ainsi qu’un m esophylle parfois uniquement constitu e de parenchyme palissadique. Ces caract eres morpho-anatomiques cette plante de r permettent a eduire les pertes en eau et de r ealiser la photosynth ese pendant les p eriodes de d eficit hydrique s ev ere. Par ailleurs, les caract eres adaptatifs foliaires participent aux strat egies d’adaptation de Maerua crassifolia, en plus de ceux des autres organes en l’occurrence la tige la et les racines, pour faire face a s echeresse. & 36 Remerciements t Ce travail a e e r ealis e avec le concours de Monsieur Souleymane Sakho, technicien sup erieur au D epartement de biolo qui nous adressons toutes gie v eg etale a nos reconnaissances. Nous sommes galement a Monsieur reconnaissants e Oumar B^ a, doctorant au Laboratoire de biotechnologie v eg etale ainsi qu’ a Montudiant en sieur Emile Codjo Agbangba, e master d’ ecologie et d’agroforesterie. fe rences Re Arbonnier M, 2000. Arbres, arbustes et lianes des zones s e ches d’Afrique de l’Ouest. Montpellier : CIRAD-MNHN-UICN. Arbonnier M, 2002. Arbres, arbustes et lianes des zones s e ches d’Afrique de l’Ouest. 2e ed. Montpellier : Cirad. Aubreville A, 1950. Flore foresti e re Soudanoguin e enne. Paris : Geogr. Maritime et colon. Aussenac G, 1973. Effets de conditions microclimatiques differentes sur la morphologie et la structure anatomique des aiguilles de quelques S e cheresse vol. 23, n8 1, janvier-f e vrier-mars 2012 resineux. Annales des Sciences Foresti e res 30 : 375-92. Baum N, 1988. Arbres et arbustes de l’Egypte ancienne. Leuven (Belgique) : Peeters Publishers. Baumer M, 1995. Arbres, arbustes et arbrisseaux nourriciers en Afrique occidentale. 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