Biologie 1er 24-25 (2) PDF - Licence Education, Sciences 1

Ecole Normale Supérieure, Rabat Département de Biologie LICENCE EDUCATION DESTINEE A LA FORMATION DES ENSEIGNANTS DU PRIMAIRE MODULE : SCIENCES 1 SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE 1 ...

Ecole Normale Supérieure, Rabat Département de Biologie LICENCE EDUCATION DESTINEE A LA FORMATION DES ENSEIGNANTS DU PRIMAIRE MODULE : SCIENCES 1 SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE 1  PRESENTATION Objectifs du module : Outiller les étudiants de savoir et savoir-faire en Sciences de la Vie et de la Terre, en lien avec le curriculum de l’enseignement primaire, dans sa composante « Activité Scientifique ». Initier l’étudiant à des activités pratiques qui seraient investies dans la planification et gestion de séquences didactiques relatives à l’activité scientifique au cycle de l’enseignement primaire.  DESCRIPTION DU CONTENU DU MODULE 1. Biologie 2. Ecologie générale 3. Géologie  PLAN GENERAL Cours : Biologie  Niveaux d’organisation du monde vivant  Organisation cellulaire et moléculaire du vivant  Métabolisme cellulaire : catabolisme oxydatif  Nutrition minérale des plantes  Photosynthèse eucaryote  Reproduction sexuée et végétative chez les Angiospermes  Croissance et développement chez les Angiospermes  Adaptation des animaux à leur milieu de vie : système respiratoire-appareil locomoteur  Physiologie humaine : Fonction de nutrition-Fonctions de relation- Reproduction-Santé humaine I. NIVEAU D’ORGANISATION DU MONDE VIVANT  Les caractéristiques du vivant Croissance et développement Reproduction Ordre et Organisation complexe Homéostasie Stabilité du milieu interne Utilisation de l'énergie Réactions aux stimuli de l'environnement Sensibilité Adaptation 7  L’unité du vivant: Les cellules de tous les êtres vivants sont très semblables les unes par rapport aux autres. Au niveau microscopique, il n'y a que très peu de différences entre les espèces. Le fonctionnement des cellules est à toutes fins pratiques le même d'une espèce à l'autre.  L’homéostasie : Les cellules ne peuvent survivre que si le milieu dans lequel elles baignent demeure stable. Elles ne tolèrent que très peu de changement (sauf rares exceptions). Demeurer en vie = maintenir son homéostasie. Doit demeurer le plus constant possible  I. LA MATIÈRE VIVANTE: CARACTÉRISTIQUES ET CONSTITUANTS La matière du vivant: Les êtres vivants sont constitués de matière, c’est-à-dire d’éléments chimiques disponibles sur le globe terrestre. La molécule est la structure de base de la matière. Une molécule est constituée d’atomes (au moins deux). La composition chimique d'une molécule est donnée par sa formule chimique. Malgré leur très grande diversité, les molécules qui composent la matière des êtres vivants appartiennent à un nombre réduit de familles chimiques  Exemples :  la molécule de méthane CH4 est constituée d'un atome de carbone (C) et de quatre atomes d'hydrogène (H)  la molécule de dioxygène O2 est constituée de deux atomes d'oxygène (O)  Les autres molécules se répartissent principalement dans les trois catégories suivantes : o les glucides (sucres) o les lipides (matières grasses) o les protides (protéines)  On a recensé très exactement 118 éléments chimiques naturels (= atomes) dans l’Univers qui se combinent en molécules… CLASSIFICATION PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS 1- L’eau, élément essentiel 1. La teneur en eau dans l’organisme – L’eau: principal constituant du corps humain – La teneur totale en eau du corps humain dépend de: la corpulence de l’âge –La répartition de l’eau est non uniforme dans l’organisme  - la Teneur en eau des tissus varie d’un tissu à l’autre  83 % pour le sang (en moyenne de 70 %) :  70 à 75 % pour le muscle  40 à 60 % pour le squelette  15 à 35 % pour le tissu adipeux 2. Répartition de l’eau dans l’organisme – Constituant essentiel des cellules donc des organismes vivants – eau intracellulaire – eau extracellulaire 13  - nutriment indispensable - sa suppression entraîne la mort en quelques jours - assure l’équilibre osmotique - transporte les substances dissoutes et déchets du métabolisme - fournit (H+ ou OH-), donc contribue au maintien du pH optimum 1.3 Sources en eau - eau de boisson - alimentation : légumes verts et fruits - eau de combustion ou eau métabolique ou eau endogène, produite par les réactions chimiques des nutriments 1.4 Les besoins en eau - dans une atmosphère à 20 °C , approximativement 2 L/j - augmentent selon les circonstances (travail intense, température élevée, air sec…) 0022 2- Les substances minérales 1. Les éléments minéraux – Les sels minéraux sont des éléments chimiques que l'on trouve dans la nature sous forme de minéraux ou de cristaux : les anions et les cations. Calcium (Ca) Magnésium (Mg) Sodium (Na) Potassium (K) Fluor (F) Bicarbonates (HCO3) Chlorures (Cl) Sulfates (SO4) 2. Les oligoéléments – métaux et métalloïdes présents dans le corps humain en très faible quantité mais de manière constante. – participent à la plupart des réactions biochimiques qui se produisent en permanence dans notre corps. – L'être humain ne peut pas synthétiser les oligo-éléments, il doit donc les trouver dans son alimentation où ils sont présents en proportions variables. – LE FER (Fe): – le zync (Zn), le brome (Br), le cuivre (Cu), le cobalt (Co)  3- Les substances organiques Molécules organiques constituées à partir de 4 éléments chimiques: l’Oxygène (O = 65%), le Carbone (C = 20%), l’Hydrogène (H = 10%) et l’Azote (N = 5%) 1. Les glucides – Composés de C, H, O – Principaux fournisseurs d’énergie (rendement musculaire) – Glucides simples, à absorption rapide – glucides complexes, à absorption lente 2. Les lipides ou graisses – Constitués de C, H, O – Réserve d’énergie, protection du froid, – production énergie et chaleur – Acides gras saturés – Acides gras insaturés  3. Les protéines Composés de C, H, O, N (Fe, S) Constituants essentiels de toute cellule vivante. Elles assurent des fonctions physiologiques essentielles touchant le système digestif, hormonal et immunitaire. Elles interviennent dans l'élaboration de tous nos organes, des muscles, des dents, des os, des nerfs, des cheveux, etc... 4. Les vitamines Micronutriments non caloriques, éléments vitaux Les Vitamines Hydrosolubles comprennent les vitamines du groupe B (B1, B2, PP ou B3, B5, B6, B8, B9 et B12), la vitamine C. Les Vitamines Liposolubles comprennent les vitamines A, D, E, F et K, se trouvent dans des aliments d'origine animale comme végétale.  Qu’est-ce qu’un organisme ? Un organisme est l'ensemble des structures qui constituent l'être vivant. Chez les organismes complexes, les grandes fonctions telles organisme que la reproduction, la nutrition et la relation au monde extérieur sont assurées par ce que l'on appelle des appareils (ou systèmes).  Qu’est-ce qu’un organe ? Un organe est constitué de plusieurs tissus regroupés, qui accomplissent chacun une fonction au sein de l'organe. organes Chaque organe contribue au fonctionnement de l’appareil auquel il appartient (ex. estomac dans le système digestif). Les divers organes jouent des rôles complémentaires:  Estomac = digestion Foie = usine de retraitement des déchets;  Côlon = lieu d’absorption de l’eau, etc.  Qu’est-ce qu’un tissu ? Un tissu est un regroupement de nombreuses cellules qui possèdent toutes les mêmes caractéristiques. Ensemble, ces cellules assurent Tissus une fonction au sein de l’organe auquel elles appartiennent :  cellules de l’épithélium : produisent du mucus;  cellules musculaires : permettent les contractions  Qu’est-ce qu’une cellule ? La cellule est la plus petite entité vivante, c’est-à-dire la plus Cellules petite unité possédant les caractéristiques du vivant. C’est l'élément fonctionnel et structural qui compose les tissus et les organes des êtres vivants. Elle contient l'information génétique de l'individu (Les chromosomes). Le corps humain est composé de plusieurs milliards de cellules, répartis en 200 types environ. Structure générale  La cellule est douée d’autonomie: c’est l’unité de base du vivant ! C’est une structure capable de se développer, de se reproduire et d’évoluer. Cependant… La cellule n’est pas indépendante: un espace délimité par une membrane à travers laquelle se produisent les échanges d’énergie et de matières indispensables à son métabolisme. Métabolisme cellulaire: La vie de la cellule est liée à de nombreuses réactions chimiques qui se déroulent en son sein et définissent son métabolisme.  Qu’est-ce qu’un organite ? Organites Un organite est un compartiment à l'intérieur de la cellule eucaryote. Tous les organites sont constitués de molécules. Quelques organites des cellules animales et végétales : (1) Noyau (1) (2) Mitochondrie (2) Réticulum endoplasmique (3) Appareil de Golgi (4) (3) Chloroplastes (5) (4) (5)  Qu’est-ce qu’une molécule ? Molécules Une molécule est un regroupement d'atomes unis entre eux par des liaisons chimiques. On distingue :  les molécules minérales (H2O, CO2, O2, NH3...) composées de quelques atomes  les molécules organiques renfermant des milliers voire des millions d'atomes (surtout C, H et O) liés de façon très précise (glucides, lipides, protides, ADN...) et forment des organites au sein de la cellule.  3.5 Les acides nucléiques: contiennent l’information génétique – L’ADN ou acide désoxyribonucléique = support physique de l’information Constitué de 2 chaînes complémentaires qui s’emboîtent tout en s’enroulant l’une autour de l’autre pour former une double hélice A: adénine; C: cytosine; T: thymine; G: guanine  Chaque chaîne est constituée d’un squelette formé  Acide phosphorique (PO4H3)  Le désoxyribose (sucre)  Des bases azotées (purine ou pyrimidine): A: adénine, G: guanine, C: cytosine, T: thymine Cette règle de complémentarité des bases permet une réplication de l’ADN identique à lui-même. – L’ARN ou acide ribonucléique Constitué d’un seul brin Structure semblable à l’ADN mais avec du ribose C’est une copie complémentaire de l’ADN: l’information contenue dans certaines séquences d’ADN est recopiée au cours de la transcription Cet ARN m se dirige du noyau vers le cytoplasme pour faire décoder l’information qu’il transporte (jusqu’au site de synthèse des protéines 3 types d'ARN: l'ARN messager ,l'ARN de transfert et l'ARN ribosomal  Qu’est-ce qu’un atome ? Atome Un atome est une très petite particule d'un élément chimique qui, en s'associant, forme les molécules. Molécule de glucose avec ses atomes de - carbone (vert), - oxygène (bleu) - hydrogène (gris)  Quelle est la taille de ces éléments ? Notre œil ne peut pas distinguer des objets plus petits que 0.1 mm = 100 microns (1 micron = 10-3 mm = 0.001 mm). La taille des cellules eucaryotes varie entre 10 et 100 microns, notre œil est-il capable de les voir ?  Différents types d’organisations cellulaires Tout être vivant est constitué de cellules. On trouve cependant deux types d’êtres vivants :  Ceux composés d’une seule cellule (ex : bactéries, champignons)  Ceux composés d’un assemblage de cellules, en nombre plus ou moins important (ex : l’Homme avec cent mille milliards de cellules)  Il existe de nombreux types de cellules selon leur taille et leur forme. Mais toutes possèdent des caractéristiques communes en ce qui concerne leur structure et leur composition chimique. On peut distinguer deux types d’organismes :  Ceux qui n’ont pas de noyau : LES PROCARYOTES  Ceux qui possèdent un noyau : LES EUCARYOTES 1. Les procaryotes  1. Les procaryotes  Les procaryotes ne possèdent pas de noyau. Organismes les plus primitifs, il s’agit essentiellement des bactéries et Archées.  Les procaryotes sont des unicellulaires avec une structure simple et sont relativement petits : 1 à 10 µm. Leur matériel génétique est libre dans la cellule, mêlé au contenu cellulaire. Schéma d’une cellule bactérienne (procaryote)  Cellule procaryotes Bactéries Caractéristiques générales Procaryotes: sans noyau, pas d’organites délimités par de membranes Unicellulaires: isolées ou associées Taille de 1 à 10 μm Se reproduisent par bipartition/scissiparité Plus communes dans notre quotidien : sol, nourriture, flore normale,… Bactéries Morphologie bactérienne Forme sphérique : coque ou cocci Isolée Groupés par deux : Diplocoques Groupés par quatre : tétrade Chaînette : Streptocoques Amas ou grappe de raisin : Staphylocoques Forme bâtonnet : bacilles Escherichia coli Forme intermédiaires : coccobacilles Haemophilus influenzae Forme spirale : spirochètes Tréponèmes : Treponema pallidum (syphilis) Forme incurvée : Vibrio cholerae Bactéries Structure de la cellule bactérienne Membrane plasmique  Eléments constants de la cellule bactérienne :  Paroi bactérienne  Membrane cytoplasmique  Cytoplasme & ribosomes  Appareil nucléaire Bactéries Structure de la cellule bactérienne Membrane plasmique  Eléments inconstants de la cellule bactérienne :  Pili ou fimbriae  Capsule  Spore  Flagelles  Plasmides 2. Les eucaryotes  2. Les eucaryotes Les cellules eucaryotes, qui possèdent un noyau. Les protistes, les champignons, les végétaux et les animaux sont constitués de cellules eucaryotes: 10-100 µm, nombreux organites internes faits de membranes, unicellulaires et pluricellulaires.  Cellule eucaryote  Eu= véritable , caryon = noyau → la cellule possède un véritable noyau + organites cellulaire Schéma d’une cellule animale (eucaryote) Groupes taxonomiques Eucaryotes : Protozoaires, Champignons, Algues, Végétaux, Animaux  cellule Cellules épithéliales de la peau Cellules d’élodée du Canada (plante aquatique) La cellule végétale est celle qui constitue tous les organismes végétaux. Elle se distingue par plusieurs caractéristiques : 1.La présence d’une double membrane dont la couche extérieure rigide, la membrane cellulosique ou paroi cellulaire, est faite de cellulose. 2.Les cellules végétales sont reconnaissables par leur forme allongée et la présence d’une grande vacuole centrale permettant l’hydratation constante de la cellule par un phénomène d’osmose. 3.On trouve dans les cellules végétales des chloroplastes qui contiennent la chlorophylle, un pigment à l’origine de la couleur verte des végétaux et qui participe au processus de photosynthèse. Structure générale d'une cellule animale eucaryote  Cellulose = composante importante des fibres alimentaires90 05/11/2022 Pr: Mziwira Mohamed 3. Les Virus  Virus Caractéristiques générales Situé à la frontière entre le non vivant et le vivant, ils ont besoin pour exister d’utiliser un hôte. Il s’agit d’agent pathogène qui transporte le génome viral de cellule en cellule. Attention !! Ils ne sont pas considérés comme des cellules car ils n’ont ni membrane plasmique, ni cytoplasme, ni noyau.  Caractères généraux des virus Les plus petits (20-400 nm) et les plus primitifs N'ont ni paroi ni organisation cellulaire Parasites intra-cellulaires obligatoires: dépendent de la cellule hôte → énergie (ATP), nucléotides, acides aminés, lipides, machinerie cellulaire (ribosomes) Mode de multiplication complexe: désassemblage, réplication et réassemblage au sein de la cellule hôte Plus difficile de concevoir des antiviraux efficaces et atoxiques que des antibiotiques car les virus utilisant les systèmes cellulaires de l'hôte  Etant donnée leur structure très simple, ils n’ont ni croissance, ni métabolisme : une seule fonction, la reproduction. Les virus sont donc des parasites obligatoires :  parasite car la cellule hôte voit son propre fonctionnement perturbé par cette invasion  obligatoire car le virus ne peut pas se reproduire autrement ! Il va détourner la « machine génétique » de la cellule infectée pour faire fabriquer son propre matériel génétique et ainsi se multiplier, au détriment de la cellule. Virus de l’hépatite B Virus de la rage Virus de la varicelle  Taille des Virus Exp. de virus Globule rouge humain Exp. de bactéries  Structure de la particule virale En dehors des cellules hôtes, les virus survivent comme des particules virales (Virion). Il contient - le génome viral emballé dans une structure de protéine, capside -Plusieurs virus ont aussi une composante lipidique à la surface de virion: enveloppe génome viral capside Particule virale enveloppe Virus: – Information génétique ± structure – Formes intra et extra-cellulaires Transmission des virus Virus Humains Transmission horizontale l’air : inhalation des gouttelettes contenant le virus (L'éternuement, toux, parole) Influenza virus  Aliments et eau: contaminés par des matières fécales, Rotavirus intestinal  Sexuellement: Virus présents dans les secrétions génitales; HIV Transmission verticale  Mère-foétus à travers le placenta: Virus de la rubéole  Mère-bébé à travers le lait maternelle: HIV  Transmission des virus Vecteurs: Arthropodes hématophages qui acquièrent leurs virus quand ils prennent des repas de sang d'animaux infectés Moustiques: Virus de la fièvre jaune, Virus du Nil occidental Matériaux inertes: Seringues et aiguilles: virus de l’Hépatite B; HIV Les virus sont transportées à l'intérieur de leurs hôtes vers d'autres parties de la planète par l’intermédiaire :  Migration des oiseaux (virus de la grippe aviaire)  Voyage de l'homme (virus du SRAS)  Exportation des animaux (virus de la variole du singe) II. Organisation cellulaire et moléculaire du vivant  Le cytoplasme Zone entre la membrane cellulaire et le noyau. Comprend :  les organites  Le cytosol – portion liquide entre les organites La membrane cytoplasmique Frontière entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule et compartimentation interne. Modèle de la mosaïque fluide On décrit la membrane cytoplasmique comme une sorte d'océan fluide, plus ou moins visqueux, composé de lipides (boules jaunes) avec, ça et là, des îlots de protéines (grosses entités oranges) dispersées et associées, dans certains cas, à des glucides (vert).  Fonctions de La membrane cytoplasmique La membrane cytoplasmique remplit quatre fonctions: 1. Elle sépare l’intérieur de la cellule du milieu extracellulaire 2. Elle contrôle les échanges continus entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule Ces échanges ont lieu dans les deux sens : les combustibles, les matières premières et l'oxygène doivent entrer dans la cellule alors que les déchets et les produits finis doivent en sortir 3. Elle assure la reconnaissance de signaux et de molécules provenant du milieu extracellulaire, Structure: Double- grâce à des récepteur moléculaires spécifiques membrane qu'elle contient Épaisseur : 7 à 8 nm 4. Elle présente les "signaux du soi " permettant sa Deux feuillets visibles au microscope électronique reconnaissance par le système immunitaire  Le noyau Structure générale – Contient les gènes (ADN) Chromatine ou chromosome – La membrane nucléaire est double. – Nucléoles : assemblage des ribosomes. fonctions et composition du Noyau Le noyau, qui comprend l’essentiel du matériel génétique, n’est présent que dans les cellules eucaryotes. Il assure deux fonctions: 1. Le contrôle des réactions chimiques dans le cytoplasme. 2. Le stockage des informations nécessaires à la division cellulaire. Le noyau est composé de trois éléments: 1. Membrane nucléaire : une double membrane. 2. Chromatine : comprend l’essentiel de l’ADN de la cellule. 3. Nucléole : le lieu de production des ribosomes.  Le réticulum endoplasmique Réseau de tubes ou canaux entre le noyau et la membrane.  Rôle de transport interne des matériaux  2 types sont présents dans les cellules : Lisse et Rugueux  Le RE rugueux sont normalement plus près du noyau.  Réticulum endoplasmique rugueux (RER)  Le RER est en continuité avec la membrane nucléaire.  Contient des ribosomes impliqués dans la synthèse des protéines: Développement des protéines Transport des protéines. Protéines deviendront possiblement des membranes, enzymes, etc. Réticulum endoplasmique lisse (REL) Pas de ribosome (donc pas de synthèse de protéines). Dégrade le cholestérol. Détoxication (beaucoup dans le foie). Métabolisme des glucides Synthèse des lipides Stockage d’ions calcium (muscles)  L’appareil de Golgi Beaucoup de vésicules du RE se dirigent ici. Gère la distribution des protéines dans la cellule Emballe et modifie les protéines arrivant du RER. Fabrique de macromolécules Fabrication de la membrane. 6  Les ribosomes Synthèse des protéines. Décodent l’ARN Libre dans le cytoplasme ou attaché au RE. Toujours composé d’ARN et de protéines.  Formés de 2 sous-unités  Ribosomes des eucaryotes sont plus grands et plus denses  Les vacuoles Proviennent de RE et de l’appareil de Golgi Partie intégrantes des membranes donc perméabilité et transport Font la digestion via enzymes Stockage Chez les plantes, grossit avec la croissance de la plante  La mitochondrie Fonction: production énergétique. Énergie ATP Double-membrane. Quantité proportionnelle au travail cellulaire (métabolisme cellulaire). Mitocho0n5d/1r1ie/2d02e2cellules des poumons de mammifères  Production d’énergie par respiration cellulaire Matière organique (nutriment) + O2 Matière inorganique + H2O + Énergie Tous les glucides peuvent se transformer en glucose. Glucose = "carburant" dans la respiration cellulaire 1 glucose + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + Énergie L’énergie est récupérée pour former de l’ATP  Le Chloroplaste Plusieurs cellules végétales et algues contiennent des chloroplastes Le site de la photosynthèse où le glucose est produit. s/f de Grains d’amidons La forme des chloroplastes varie mais est normalement ovale Une membrane double entoure le chloroplaste L’intérieur est une pile de thylakoïdes : disque composé de membrane aplatie  Le flagelle Projection mince (normalement seule) de la surface de la cellule. Contient des microtubules Utilisée pour déplacer la cellules Les cils Projection mince de la surface de la cellule (plusieures). Contient des microtubules Utilisé pour le déplacement de cellule ou bien de déplacer les liquides près de la cellule III. MÉTABOLISME CELLULAIRE (CATABOLISME OXYDATIF)  C’est quoi la respiration cellulaire? Le processus par lequel la nourriture est digérée par les cellules du corps pour produire de l’énergie (ATP). Les autotrophes font la photosynthèse et la respiration cellulaire, les hétérotrophes font seulement la respiration cellulaire. LES PRINCIPES RELATIFS À L’EXTRACTION DE L’ÉNERGIE Équation de base Sucres + O2  déchets + énergie Molécules complexes Énergie Molécules simples C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + énergie  Concepts généraux du métabolisme Réactions d’oxydoréduction Les électrons dans les réactions chimiques passent d’un réactif à l’autre. Lorsqu’il y a une perte d’électrons  Oxydation Lorsqu’il a y un gain d’électrons  Réduction réduit é C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + énergie é oxydé 1. L ’ATP est la source universelle d ’énergie 2. L ’ATP est généré par l ’oxydation de combustibles métaboliques 3. Le NADPH est le co-facteur majeur des réactions biosynthétiques de réduction 4. Le NAD+ est le co-facteur majeur des réactions d’oxydation 5. Métabolisme = ensemble des réactions chimiques qui s’effectuent à l’intérieur des cellules = les voies de biosynthèse (anabolisme) et de dégradation (catabolisme) sont presque toujours distinctes comprend l’anabolisme et le catabolisme Glucose ADP + P Protéines Energie Energie CO2 + H2O ATP X Acides Aminés exemple d’une exemple d’une réaction catabolique réaction anabolique  ATP… quelle utilité ? La dégradation de la molécule d'ATP a lieu en présence ou en l'absence d'oxygène. C'est une réaction immédiate. L’ATP : monnaie d’échange énergétique pour toutes les formes de travail biologique : – Travail de transport – Travail mécanique – Travail chimique Contraction musculaire Digestion Transmission nerveuse A.T.P. Circulation Sécrétions glandulaires Production de tissu  Hydrolyse de l’ATP ATP + H2O  ADP + P + 30,5 kJ/mol  B. les transporteurs d’hydrogène et d’électrons : réduit oxydé 1. Le NADH : – Coenzyme oxydant  NAD+ NAD+  NADH + H+ – nicotinamide adénine dinucléotide – Capteur d’é le plus polyvalent libre capte 2 é et 1 proton dans réserve d’énergie cytosol 2. Le FADH2 : La Flavine adénine dinucléotide (FAD)  Objectifs : Comprendre que l’extraction d’énergie à partir de la nourriture implique une série de réactions couplées Pouvoir décrire le rôle de l’ATP, du NAD+, et du FAD dans les réactions couplées Connaître les composés initiaux et finaux des grandes étapes de la respiration cellulaire Connaître la quantité d’énergie produite par chaque étape Comprendre le mécanisme de la phosphorylation oxydative et le fonctionnement de la chaîne de transport des électrons Comprendre comment la disponibilité d’oxygène affecte le rendement énergétique  Respiration cellulaire aérobie électrons électrons Glycolyse Chaîne de Cycle de transport é glucose pyruvate Krebs & chimiosmose ATP ATP ATP  1. La Glycolyse La glycolyse a lieu dans le cytoplasme de la cellule (dehors la mitochondrie C’est la seule des 3 étapes fait durant la respiration aérobie et anaérobie: La glucose est brisé en deux molécules d’acide pyruvique/pyruvate. 1 mole glucose  2 moles pyruvate 2 ATP produit. (6C) (3C) 2 (NADH, H+) produit: transporte les H+ et les électrons vers la dernière étape : (la chaine de transport des électrons). Phase d’investissement Phase de libération  Phosphoryler la molécule pour  Modification de la molécule à 3C l’hydrolyser en deux  Libération 4 ATP  coût 2 ATP  Capteur d’é NAD+ (2 NADH + 2H+)  Phase de libération Phase d’investissement 2 acide pyruviques Glucose  Respiration cellulaire aérobie électrons électrons Glycolyse Chaîne de Cycle de transport é glucose pyruvate Krebs & chimiosmose ATP ATP ATP  La mitochondrie (vue au MET) Membrane externe Membrane interne Crêtes mitochondriales matrice hyaloplasme = cytosol  Avant le Cycle de Krebs Étape entre glycolyse et cycle de Krebs… Avant: 2 moles de pyruvate Après: 2 acétyle Co-A Ø ATP 2 CO2 2 NADH + 2H+ CO2 Coenzyme A pyruvate acétyle Co-A (3C) (2C) NAD+ NADH + H+ 2. Le cycle de Krebs Cycle de Krebs  2. Le cycle de Krebs Le cycle de Krebs a lieu dans la matrice de la mitochondrie. 2 ATP, 2FADH2, 6 NADH, + 6H+ et 4 CO2 sont produits à partir des 2 acétyle CoA.  1 mole acétyle Co-A (2C) entre dans le cycle… acétyle Co-A (2C) + oxaloacétate (4C) cycle de citrate (6C) Krebs …et dégradation du citrate en oxaloacétate  Respiration cellulaire aérobie électrons électrons Glycolyse Chaîne de Cycle de transport é glucose pyruvate Krebs & chimiosmose ATP ATP ATP  3. La chaine de transport des électrons : (chaîne respiratoire) Durant la chaine de transport des électrons, tous le FADH2 et NADH des autres étapes sont changés en ATP. Un total de 32 ou 34 ATP est produit durant cette étape. A lieu sur la membrane interne de la mitochondrie (les crêtes). Transporteurs d’électrons, pompes à protons et enzymes Les électrons riches en synthétisant de l’ATP énergie provenant du glucose (ATPsynthétases) (transportés par les NADH et FADH2) sont transférés à des transporteurs d'électrons qui sont des FADH2 protéines situées sur la membrane interne. NADH Les plis de la membrane interne (crêtes) permettent d’en accroître la surface.  Chimiosmose ou phosphorylation oxydative H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ 2 H+ + ½ O2 H20 NADH NAD+ ADP + P ATP + H+  Chimiosmose ou phosphorylation oxydative  Chimiosmose H+ H+ H+ H+ H+ H+  ATP synthétase: pompe à protons utilise gradient de protons (H+) pour faire ATP H+ … car membrane imperméable aux H+  Les H+ proviennent des réducteurs d’e- : NADH + H+ et FADH2 – Convertit ADP + Pi ATP – 90% de la production totale d’ATP par la ¢ – Alimentée par la force protonmotrice des H+, qui diffusent selon leur gradient de concentration – Chimiosmose* : du gradient de H+ à un travail cellulaire (ici, la production d’ATP)  MAX ATP NADH (2,5) ~ 3 mol d’ATP/mol NADH + H+ FADH2 (1,5) ~ 2 mol d’ATP/mol FADH2 Voie anaérobique : Fermentation  Le catabolisme cellulaire anaérobie Certains organismes peuvent faire la respiration cellulaire SANS oxygène (anaérobie) La respiration cellulaire anaérobie est beaucoup MOINS efficace que la respiration aérobie (2ATP en totale au lieu de 36 ou 38 ATP). Glycolyse seulement : – Ne nécessite pas l’utilisation d’O2 – PAS de chaîne de transport d’é – Se passe dans le cytoplasme  2 types :  Fermentation 1) Fermentation lactique Glucose  2 pyruvate  2 lactate Production : – 2 ATP 2 ADP + 2 P 2 ATP – 2 NADH+2H+ glucose glycolyse Retournent sous forme NAD+ Conversion pyruvate lactate 2 NAD+ 2 NADH+H+ 2 pyruvate 2 lactate  Quand on fait de l’exercice : Les muscles ont besoin d’ATP pour travailler. Quand les cellules humaines subissent une activité intense, il n’y a pas assez d’oxygène pour produire assez d’ATP assez vite. Alors nos cellules font une respiration cellulaire anaérobie et produisent de l’acide lactique C’est pourquoi les coureurs longue-distance attendent jusqu’à la dernière minute pour faire un « sprint » (Ils conservent l’oxygène.) : Adaptation les bactéries le font aussi pour produire le yogourt et la crème.  2) Fermentation alcoolique Les levures (fungidé unicellulaire) et certaines bactéries font la respiration anaérobie en convertissant le glucose en alcool. On utilise les levures pour produire la bière et le pain! Glucose  2 pyruvate  2 acétaldéhyde 2 ADP + 2 P 2 ATP 2 éthanol glucose glycolyse Production : – 2 ATP 2 pyruvates – 2 NADH+2H+ 2 NAD+ 2 NADH+H+ Retournent sous 2 CO2 forme NAD+ Conversion acétaldéhyde  éthanol 2 éthanol 2 acétaldéhydes IV. Nutrition minérale des plantes  5. Les organes des plantes La feuille La feuille fournit une grande surface pour la photosynthèse (production de glucose)  excès de glucose est transformé en amidon et stocké. La tige La tige supporte la plante et transporte l’eau, les nutriments et les sucres. Les racines  ancrage de la plante dans le sol  absorption de l’eau et de minéraux  stockage d’amidon (ex. carotte, patate) 3  système racinaire (radiculaire): l’ensemble des racines d’une plante, Poils absorbants  Prolongements cellulaires épidermiques sur une zone déterminées des racines, augmentent considérablement la surface de contact avec le milieu extérieur  l’eau pénètre ces poils par osmose  Les tissus vasculaires (xylème et de phloème) relient le système radiculaire au système foliacé 3  Tissu Vasculaire Une coupe transversale, dans la zone pilifère, d’une racine, montre l’existence de deux zones concentriques nettement distinctes : - écorce ou cortex -cylindre central ou endoderme (où se trouvent Le Xylèmes et le Phloème) Le xylème transporte l'eau et les minerais dissous des racines jusqu’aux tiges, feuilles. Le Phloème transporte des nutriments dissous et des hormones dans toutes les parties de la plantes.  II. L’ABSORPTION DE L’EAU a. RAPPELS SUR LES ECHANGE D’EAU La pression osmotique 3  III.LE TRANSPORT DE L’EAU Le transit horizontal L’eau parvient à monter des racines jusqu’au sommet d’un arbre grâce à deux mécanismes : 1. Effet de la pression de sève Augmentation des minéraux dans le xylème des racines pour favoriser l’absorption de l’eau par osmose. S’opère surtout la nuit et en sol très humide. 3  Le transit vertical La poussée racinaire et l’ aspiration foliaire régulent le flux hydrique de la plante. La circulation des sèves La sève brute gagne principalement la circulation ascendante dans le xylème ; par le phénomène de photosynthèse, à partir de l’eau, les ions et le CO2 absorbés, les feuilles vertes fabriquent des substances organiques qui vont former avec l’eau la sève élaborée. La sève élaborée suit la circulation descendante dans l’organisme végétal via un tissu conducteur, le phloème 3  La transpiration Mécanisme selon lequel l’eau est aspirée par les racines et conduite aux parties de plante dans le xylème grâce à l’évaporation de vapeur d’eau au niveau des stomates La cohésion et l’adhésion des molécules d’eau sont essentielles au processus. 3  IV.ABSORPTION DES SUBSTANCES DISSOUTES Analyser les expériences suivantes LES PLANTES ONT BESOIN DE SELS MINÉRAUX POUR S’ACCROÎTRE 3 c. LES BESOINS EN SELS MINÉRAUX DES PLANTES VERTES 3 3 4  Le transport des nutriments Production et utilisation de la sève dans un érable 4  Le transport des nutriments L’été et l’automne : Les feuilles produisent du glucose grâce à la photosynthèse et à la respiration cellulaire. Le glucose est transformé en saccharose et transporté aux parties de la plante par le phloème. Le saccharose en excès est stocké sous forme d’amidon dans les racines. Début du printemps : L’amidon dans les racines est reconverti en saccharose. Le saccharose est acheminé dans le phloème vers les tiges pour nourrir la croissance des bourgeons. 4 V. Photosynthèse Eucaryote  Introduction La lumière permet, dans les parties chlorophylliennes des végétaux verts, la synthèse de matière organique à partir d’eau, de sels minéraux et de dioxyde de carbone. Les végétaux chlorophylliens convertissent donc l’énergie lumineuse en énergie chimique permettent de nombreuses réactions.  Comment certaines cellules peuvent-elles produire de la matière organique à partir de matière minérale et de lumière ? 4  Le chloroplaste, l’organite clé de la photosynthèse A. La structure du chloroplaste Thylakoïdes: sacs membranaires internes empilés en un granum (1) Espace intrathylakoïdien (2) (3) Membrane des thylakoïdes 4  Les chloroplastes Le chloroplaste est un organite vert qui se situe dans les cellules chlorophylliennes. Il y en a plusieurs par cellule, chaque chloroplaste mesure environ 10 micromètres. Un chloroplaste est délimité par une double membrane : une membrane externe et une membrane interne. L’intérieur de l’organite est rempli de stroma. Dans le stroma on peut observer des grains d’amidons et des sacs : les thylakoïdes. C’est dans les thylakoïdes que l’on retrouve la chlorophylle. C’est l’ensemble des pigments qui donnent la couleur verte aux végétaux. 4  Les grandes feuilles plates sont pleines des chloroplastes pour recueillir la lumière du soleil et pour faire des sucres. L’oxygène et le CO2 entrent et sortent de la feuille par des ouvertures appelées les stomates sur le dessous de la feuille. 4 III.Le déroulement de la photosynthèse RAPPEL: LES SPECTRES.  1. LA LUMIERE BLANCHE 1. 1. Spectre. Lumière = énergie électromagnétique ou rayonnement (ondes) La lumière blanche est composée d’une infinité de couleurs dont les principales sont : rouge, orange, jaune, vert, bleu, violet. Photon = quantité d’énergie minimale transportée par ces ondes Spectre :  L’image de toutes les couleurs (radiations) constituant une lumière s’appelle un spectre.  1. 2. Longueur d’onde.  A chaque radiation, on associe une grandeur appelée longueur d’onde.  Longueur d’onde = distance qui sépare les crêtes des ondes électromagnétiques. L’ensemble forme le spectre électromagnétique La longueur d’onde est notée λ. Elle s’exprime en nm. ULTRA INFRA VIOLET ROUGE U.V. I.R.   LES RÉACTIONS PHOTOCHIMIQUES Les longueurs d’ondes comprises entre 380 et 720 nm forment la lumière visible Spectre d’action = Graphique du rythme de photosynthèse à différentes longueurs d’ondes 5  Les pigments absorbent beaucoup le bleu (450nm) et le rouge (650nm). Les pigments n’absorbent pas la longueur d’onde de 550nm, cela correspond au vert. C’est pourquoi les végétaux sont verts.  Le déroulement de la photosynthèse On distingue 2 phases dans le processus de la photosynthèse:  Une phase dite lumineuse qui est dépendante de la lumière: phase photochimique ou photodépendante  Une phase dite obscure pour laquelle la lumière n'est pas nécessaire: phase chimique  A. Phase photochimique Étapes Absorption de la lumière Photolyse (indirecte ) de l'eau : H2O → 2 H+ + ½ O2 + 2 é Chaîne de transport d’Électrons Synthèse du NADPH2. Phosphorylation : ADP + P → ATP 57 1. Absorption de lumière 58  2. Photolyse (indirecte) de l'eau La chlorophylle piège, excitée par l’énergie du rayonnement lumineux, perd un électron au profit d’une chaîne d’oxydoréduction localisée dans la membrane des thylakoïdes : la chaîne photosynthétique H2O → 2 H+ + ½ O2 + 2 é 6 6  Deux types de photosystèmes: Deux photosystèmes travaillent de concert pour utiliser l’énergie lumineuse et fabriquer du NADPH + H+ et de l’ATP :  le photosystème II (chlorophylle a P680)  le photosystème I (chlorophylle a P700), 6  Hydrolyse de l’eau avec l’énergie des photons:  les électrons + un ion d’hydrogène sont envoyés à une chaîne de transport.  L’ion d’hydrogène est pompé vers le stroma et réduit une molécule de NADP+ (NADP+ +H en NADPH) Photophosphorylation:  les ions d’hydrogène quittent l’espace intratylakoïdien passent par l’ATPsynthase et entre dans le stroma (à l’extérieur du tylakoïde mais à l’intérieur du chloroplaste)  Absorption de l’énergie lumineuse et synthèse de NADPH Le transfert d’électrons du PSII vers le PSI s’accompagne d’un transport de protons du stroma vers la lumière du thylakoïde La dissipation du gradient de H+ libère de l’énergie utilisée par l’ATP synthase pour produire de l’ATP. BILAN L’énergie lumineuse captée par le Photosystème (pigments) est convertie en énergie chimique :  Transfert d’électrons et synthèse de NADPH  Gradient de H+ et synthèse d’ATP 6  B. Phase chimique Étapes Lieu : stroma Réactifs : ATP + (NADPH + H) + CO2 Produits : C6H12O6 (produit organique) ATP fournit l' énergie, NADPH a le pouvoir réducteur (donne des électrons) nécessaire pour la transformation et l'union du CO2 pour former du glucose. 6  1ère étape = fixation du carbone : 1 CO2 est attaché à un sucre à 5C (RuDP) par une enzyme appelée (RuDP carboxylase/oxygénase = Rubisco) ---> un sucre à 6C instable qui se scinde en 2 sucres à 3C (=3P-glycérate) 2ème étape = réduction : le 3P-glycérate reçoit un groupement phosphate de l’ATP et est ensuite réduit en recevant 2 e- du NADPH (un groupement carboxylique est réduit en aldéhyde). Une molécule de PGAL sort du cycle pour ensuite être transformé en divers produits (glucose, acides gras, acide aminé, sucrose, amidon...) 3ème étape = régénération de l’accepteur du CO2 (RuDP) : 5 PGAL (à 3C) sont réarrangés pour donner 3 RuDP (à 5C), nécessite 3 ATP ---> il faut 3 CO2 + 9 ATP + 6 NADPH pour faire 1 PGAL Produit net de la photosynthèse: 6 CO2 + 6 H20 + énergie lumineuse  C6H12O6 + 6 O2 Utilisation du Glucose (C6H12O6) Les cellules végétales peuvent l’utiliser pour:  la respiration cellulaire  transformation en amidon  formation de la cellulose  transformation en saccharose 70  Ecole Normale Supérieure, Rabat Département de Biologie LICENCE EDUCATION DESTINEE A LA FORMATION DES ENSEIGNANTS DU PRIMAIRE MODULE : SCIENCES 1 SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE VI. REPRODUCTION SEXUÉE et ASEXUÉE CHEZ les ANGIOSPERMES 1  LES ANGIOSPERMES REPRODUCTION SEXUÉE  Introduction Pour garantir leur pérennité, et leur multiplication, les plantes, comme tout être vivant, recourent à la reproduction. La reproduction sexuée peut être définie comme étant une reproduction qui se fait entre deux individus de la même espèce, mais de sexes opposés. La reproduction asexuée ou végétative ne fait pas intervenir les organes sexuels. La plante se multiplie à partir des organes végétatifs : tige, racine et feuilles. Les écosystèmes se caractérisent par une biodiversité énorme, car parmi la biocénose qui vit dans un milieu, on trouve les plantes à fleurs appelées spermaphytes : (les angiospermes et les gymnospermes) ainsi que les plantes sans fleurs (les algues, les fougères, et les mousses). 3  Quelques définitions:  Spermaphytes: plantes à graines, ce sont des phanérogames (organes sexuels visibles), Il existe 2 grands groupes:  Les gymnospermes : (du grec gymnos: nu et sperma : graine) sont des plantes à ovules nu, c.a.d plantes à graines nues non enfermées dans un ovaire (organe protecteur): pas de fruit  Les angiospermes : [angios = petite vase] plantes à graines enfermées dans ovaires complètement fermés qui à maturité se transforment en fruits. 4  Les Angiospermes ou plantes à fleurs Quels sont les différents modes de la reproduction chez les plantes ? Quels sont les organes impliqués dans chaque mode ? Quelles sont les structures qui interviennent dans la reproduction sexuée chez les Angiosperme? Oú, et comment se produisent les gamètes mâles et femelles chez ces plantes ? Comment se fait la fécondation ? Quelles sont les conditions nécessaires pour la germination des graines afin d’obtenir des nouvelles plantes ? 6  I. Les constituants de la fleur chez les angiospermes Sous nos climats, de très nombreuses espèces d’angiospermes fleurissent au printemps et/ou au début de l’été. Cette production de fleurs est liée au cycle de développement de la plante. A un certain stade de développement, des bourgeons floraux éclosent sur les tiges et mettent en place des fleurs, organes reproducteurs de la plante. Comment s’organise la fleur ? 1. La structure d’une plante à fleurs Les plantes ont un appareil végétatif constitué de racines, ancrée dans le sol, et de tiges feuillées se développant dans le milieu aérien ; elles ont une vie fixée dans deux milieux : le sol et l’air Les plantes à fleurs se distinguent des autres végétaux par le fait qu’elles se reproduisent grâce à des fleurs. 7  2. Observation de différentes fleurs : Une diversité dans les couleurs, les formes, les nombres, et la position des pièces florales.  Des fleurs simples (Fleurs d’orangier par exemple) et d’autres composées (Le tournesol).  Des fleurs unisexuées (mâles ou femelles) et des fleurs bisexuées (hermaphrodite). Malgré cette grande diversité, les fleurs d’angiospermes se caractérisent par la présence des mêmes organes. 9 3 Dissection d’une fleur : a. Observation d’une coupe longitudinale : 8 9  La fleur des Angiospermes, est généralement composée de quatre verticilles (couronnes) de pièces florales. Les pièces florales – les sépales, les pétales, les étamines et le pistil – sont reliées au réceptacle, l’extrémité élargie du pédoncule, qui relie la fleur à la tige. Les étamines et le pistil sont les pièces reproductrices, tandis que les sépales et les pétales sont les pièces stériles.  Les sépales, sont les pièces florales qui ressemblent le plus à des feuilles.  Les pétales sont généralement plus vivement colorés.  L’ensemble des étamines forme l’androcée.  Le gynécée (ou pistil) est constitué par l’ensemble des carpelles. BILAN  Les quatre types de pièces florales sont les sépales, les pétales, les étamines et le pistil.  Les sépales protègent le bourgeon floral. Les pétales aident à attirer les pollinisateurs. 1  II. L’organisation de l’appareil reproducteur Chez les plantes à fleurs, les organes reproducteurs produisent des cellules reproductrices particulières. Les cellules reproductrices femelles sont enfermée dans des sacs appelés ovules. Le pollen, poudre souvent jaune, produit par les étamines est composé de grains : les éléments reproducteurs mâles. Quelle est la structure des organes reproducteurs ? Comment se forme les cellules reproductrices ? 1  A.L’étamine : l’organe reproducteur mâle L’ensemble des étamines forme l’androcée. Une étamine se compose d’une partie mince et allongée appelée filet et d’une structure terminale qui porte le nom d’anthère. 1. Observation d’une étamine par la loupe binoculaire : L’étamine se compose d’une anthère fixée à un filet par un connectif. L’anthère est formée de deux loges, renfermant chacune deux sacs polliniques contenant des cellules mères des grains de pollen dans les anthères je31u/n12e/2s0,22et des grains de pollen danPsr: Mle s anthères mâtures. ziwira Mohamed 20 21  2. Observation microscopique d’une coupe de l’anthère : L’anthère comporte des loges appelées sacs polliniques, reliées par le connectif. À maturité, les deux sacs polliniques de chaque côté se fusionne et l’anthère comporte alors, deux loges polliniques. 22  3. Observation microscopique des grains de pollen : Le grain de pollen est une structure entourée de deux membranes, l’intine et l’exine, (très résistante et perforée de pores). Le grain de pollen est fait de deux cellules haploïdes de tailles très inégales  la cellule végétative (de grande taille)  la cellule reproductrice de petite taille incluse dans la plus grande. La cellule reproductrice est aussi appelée cellule spermatogène ou cellule générative. C’est cette dernière qui donne les anthérozoïdes (gamètes males) 31/12/2022 Pr: Mziwira Mohamed 24 Les grains de pollen possèdent différents volumes et formes selon l’espèce végétale, car ils peuvent être sphérique, ou ovales, lisses ou épineuses… 25  B. Le pistil : l’organe reproducteur femelle Le pistil comporte un ovaire formant un renflement à sa base et un long tube étroit, le style, qui se dresse au-dessus. Le sommet du style porte un stigmate généralement gluant qui reçoit le pollen. 1. Observation du pistil : Le pistil est composé d’un style, qui se termine dans sa partie superieure par le stigmate, par contre, sa partie inferieure gonflée est nomée ovaire, qui contient les ovules. 31/12/2022 Pr: Mziwira Mohamed 26 1 Disposition des ovules dans l'ovaire 1  C. La formation des cellules reproductrices 1. La division cellulaire : rappel a. La mitose : La mitose correspond à une division d’une cellule en 2 cellules génétiquement identiques. Cette division se fait en plusieurs phases. Elle est responsable de la croissance des plantes, se produit dans des zones spécialisées. Elle permet de passer d'une cellule œuf unique à un organisme adulte 32 33  b. La méiose: La méiose est un ensemble de deux divisions. À partir d'une cellule diploïde (2n chromosomes), elle conduit à la formation de quatre cellules haploïdes (n chromosomes). La première division est appelée division réductionnelle car elle aboutit à la formation de deux cellules à n chromosomes, tandis que la seconde division est dite équationnelle car elle ne modifie pas le nombre de chromosomes. 34 c. Simple comparaison de la mitose et de La méiose: 2  2. La formation des cellules reproductrices  La formation des grains de pollen : Durant leur formation, les cellules mères des grains de pollen subissent deux types de divisions cellulaires. 37  La formation du sac embryonnaire: 2  La cellule mère (2n) du sac embryonnaire se forme à partir d’une des cellules de la nucelle. La cellule mère subit une méiose, pour donner 4 cellules haploides, trois dégénèrent, et une persiste. La cellule persistante subit trois mitoses successives, pour donner 8 noyaux, qui s’organisent dans 7 cellules. Remarque : La formation de l’oosphère se fait à l’intérieur du sac embryonnaire, donc ce dernier est considéré un gamétophyte femelle.  III.De la fleur à la graine A. La pollinisation : C’est le transport du pollen produit par une fleur sur le stigmate d’un carpelle de même espèce. 42  On distingue deux type de pollinisation : L’autopollinisation (Directe) : le transport des grains de pollen à partir des étamines d’une fleur vers le pistil de la même fleur. Ce type est possible pour les fleurs bisexuées, dans lesquels on trouve des étamines et un pistil matures au même temps. La pollinisation croisée (Indirecte) : le transport des grains de pollen à partir des étamines d’une fleur vers les pistils d’autres fleurs de la même éspèce. Ce type est obligatoire dans le cas des fleurs unisexuées, et dans le cas des fleurs bisexuées qui rencontrent des obstacles anatomiques (Des étamines plus courtes que le pistil), ou des obstacles physiologiques (Etamines immatures ou pistil immature). 2  Malgré un mode de vie fixé : Pour les Angiospermes, c’est un agent pollinisateur vivant (biotique) ou non vivant (abiotique) qui peut transporter le pollen: tels que le vent, l’eau, les insectes, les animaux, et l’Homme. 1) Pollinisation anémogame 2) Pollinisation par l'eau (l'hydrogamie) 3  3) Pollinisation zoogame (souvent entomogamie: par insectes) Les abeilles pollinisatrices dépendent du nectar et du pollen pour leur alimentation. Et les fleurs pollinisées par les abeilles possèdent un léger parfum sucré qui les attirent vers celles-ci. 3  B. La germination des grains de pollen : La germination du grain de pollen permet le rapprochement des gamètes mâles et femelles. Des grains de pollen sont déposés sur le stigmate au niveau duquel ils germent. Cette germination se manifeste par la formation du tube pollinique qui s’allonge grâce au noyau végétatif, qui est suivit par la cellule génératrice, qui, après une certaine période, se divise pour donner deux gamètes mâles : Les anthérozoïdes. 46  C. La fécondation : Arrivant au micropyle de l’ovule, Le tube pollinique s’ouvre et diverse les deux noyaux spermatiques, issus de la cellule reproductrice, dans le sac embryonnaire. L’un de ces deux noyaux pénètre dans l’oosphère et s’unit à son noyau pour former le zygote principal diploide (2n). L’autre noyau spermatique s’unit aux deux noyaux polaires pour former un zygote accessoire triploide (3n), futur tissu nutritif de la graine appelé albumen. Il s’agit d’une double fécondation. 3  D. La formation de la graine : Après la double fécondation, les synergides et les antipodes dégénèrent alors que les deux zygotes se développent : Le zygote principal donne un embryon dans le quel on reconnait une ébauche de la racine : la radicule, une ébauche du bourgeon terminal: la gemmule, et une ébauche du (ou des) cotylédon(s). Le zygote accessoire se divise et donne un tissu à rôle nourricier : l’albumen : 3 Soit l’albumen se développe aux dépense du nucelle, ce dernier disparait progressivement jusqu’à ce que l’albumen remplisse presque entièrement la graine, on parle des graines albuminées.  Soit les réserves sont accumulées dans les cotylédons ; on assiste alors à la disparition du nucelle et de l’albumen : ce sont les graines exalbuminées.  L’embryon mature est entouré de réserves, et protégé par des téguments. L’ensemble se déshydrate et forme une graine qui entre en vie ralentie.  BILAN  l’ovule devient une graine. L’ovaire, quant à lui, devient un fruit contenant la ou les graines (selon que l’ovaire comporte un ou plusieurs ovules).  La graine accumule des protéines, des huiles et des glucides.  les graines constituent des réserves de nutriments si importantes. 3 3 3  E. Les conditions de la germination des graines : L’existence de l’eau permettant de mouiller les téguments pour les rendre flexibles et perméables aux gazs, ce qui permet aux graines de revenir à la vie active, en déchirant les téguments et l’émérgence du radicule. Une température convenable pour activer les enzymes et revenir à la vie active. L’air (l’oxygène) qui permet la décomposition des réserves organiques pour la production de l’énergie nécessaire pour le développement de l’embryon puis sa germination. 3  LES ANGIOSPERMES REPRODUCTION ASEXUÉE (VÉGÉTATIVE)  Introduction Cette reproduction ne fait pas intervenir les organes sexuels. La fleur n'intervient pas lors de cette reproduction. La plante se multiplie à partir des organes végétatifs : tige, racine et feuilles. Les plantes (arbre,buissons, gazon, etc) se reproduisent de façon asexuée grâce à la division cellulaire mitotique (par mitose). Chaque nouvelle plante a le même ADN que la plante-mère: Formation de clones Les plantes se développe tout au long de leur vie. L’extrémité de leurs racines et de leurs tiges contient des régions de croissance appelées méristèmes. Le méristème est composé de cellule qui grâce à la division cellulaire et la mitose produiront de nouvelles cellules Il existe plusieurs modes de multiplication végétative : le marcottage, le bouturage, le greffage, le stolonnage, la division de 59 I. Le marcottage Cette technique est utilisée pour le framboisier, le cotonéaster, le saule, la spirée,… 60 Le framboisier Le cotonéaster La saule La spirée 61  Les différents types de marcottage  Le marcottage par couchage simple : On utilise cette technique pour les plantes à rameaux souple (Forsythia, groseillier) Le marcottage par couchage simple consiste à incliner une branche vers le sol, à en enterrer une partie en vue de son enracinement Forsythia Groseillier 31/12/2022  Le marcottage en serpenteau : Cette technique est utilisé pour les plantes grimpantes ou encore rampantes. La méthode reste la même que pour le marcottage par couchage simple sauf que les rameaux, plus longs et plus souples, seront courbés à plusieurs endroit, afin d’obtenir plusieurs plants. Ils demandent évidemment à être maintenus à chaque contact avec le sol.   le marcottage par buttage ou en cépée : Cette technique se pratique pour les arbustes ayant un enracinement facile tels que les fruitiers. Le marcottage par buttage, ou en cépée, consiste à butter une plante pour que ses branches, enfermées dans la terre de la butée, émettent des racines à son contact. 31/12/2022 Pr: Mziwira Mohamed  Le marcottage aérien avec incision : On utilise le marcottage aérien pour les arbustes à enracinement difficile ou pour les plantes d’intérieur. Marcottage aérien  Sur une profondeur de un à trois millimètres, selon la force de la plante, on pratique une incision annulaire. Laissons ensuite sécher la plaie quelque temps. Faisons maintenant avec une feuille de plastique un sachet que nous attacherons à 4-5 cm sous l'incision. Nous remplissons ensuite le sachet avec de la tourbe fibreuse mélangée avec un peu de sable. Refermons le sachet par une bonne ligature à 4-5 centimètres au dessus de l'incision. Il faut garder la tourbe légèrement humide. Les racines adventives se formeront après plusieurs semaines. Dès que les racines atteignent la paroi du sachet, couper la tête de la plante sous la ligature intérieure. Après avoir défait le sachet, planter cette nouvelle plante dans un pot avec un bon compost horticole. 4  II. Le bouturage Une bouture (morceau de tige ou de feuille) est prélevée sur le pied-mère et des racines vont apparaître à son extrémité. C'est une technique rapide et peu coûteuse. Il est possible de tremper l'extrémité de la bouture dans des hormones de bouturage pour faciliter l'apparition des racines: (auxine à forte concentration ) 4  III.Le greffage Lors du greffage, on associe une partie d'un végétal (le greffon) à un autre végétal qui lui sert de support et le nourrit (le porte-greffe). Ils deviennent une seule et même plante Il existe de nombreux types de greffes :  greffe en fente, en écusson, en couronne, … Greffe de pommier, en débourrement 69  1. Buts et avantages du greffage  C’est un moyen rapide de reproduire des plantes à partir de bourgeons ou de rameaux  C’est une solution pour multiplier des variétés qui se reproduisent mal par semis.  Permet une meilleure adaptation au sol (choix du porte-greffe). Ex : Poirier sur poirier franc sur sol calcaire et sur cognassier pour les sols acides Cultiver des variétés d’arbres fruitiers sous forme naines en sélectionnant le porte- greffe Taille du pommier selon le porte greffe ut71ilisé  2. Précautions à prendre  on greffe 2 plantes qui appartiennent à la même famille botanique Les outils de greffage doivent être toujours très propres pour ne pas propager de maladies. Exemple phylloxera de la vigne 5  V. La division de touffe Certaines vivaces possèdent un grand nombre de tiges et forment une touffe de plus en plus volumineuse. La division de touffe consiste à séparer la souche en plusieurs fragments qui devront tous posséder des tiges et des racines. Exemples : Aster, hélianthus, monarde, doronic,… 5  VI.La culture in vitro La Culture in Vitro est une technique de multiplication végétative visant à régénérer une plante entière à partir de cellules ou de parties de végétaux isolés dans un milieu nutritif. La culture in-vitro nécessite de travailler en milieu stérile. 5  Elle permet de  cultiver des plants sans virus ou autres infections  produire rapidement un grand nombre de plantules  Elle est utilisée pour la création de nouvelles plantes (par exemple des plants génétiquement modifiés)  Elle est utilisée pour la multiplication de plantes commerciales produisant peu ou pas de graines ; ou encore la conservation et multiplication d’espèces rares. 5  VII. Formation d'organes spécifiques 1. Stolons Un stolon est une tige que la plante produit (au ras de terre) au bout de laquelle se développe un bourgeon de nouvelle plante. « = marcottage naturel » Exemples : le fraisier, le chlorophytum (ou plante araignée), la jacinthe d'eau,… Oxalis Fraisier chlorophytum 77  2. Rhizome Le rhizome est la tige souterraine, généralement horizontale, de certaines plante vivaces. Le rhizome peut dans certains cas se ramifier considérablement et permettre ains la multiplication végétative de la plante, qui peut devenir proliférante : bambou. Certains rhizomes épaissis sont comestibles, par exemple le gingembre. 31/12/2022 gingembre Rhizome ba7m8bou  3. Bulbilles Les bulbilles sont de petits tubercules issus de bourgeons axillaires aériennes renflé qui ayant accumulé des réserves peuvent assurer la multiplication végétative en se détachant de la plante mère Renouée vivipare 31/12/20B22ulbilles de Ficaria verna Lis tigré: Lilium lancifolium79  Le terme peut aussi désigner les petits bulbes formés à la base d'un bulbe principal. Bulbe : tige courte (plateau), souterraine verticale, portant des feuilles très développées tubérifiées et chargées de réserves : c’est une forme de tige qui est un moyen pour passer la mauvaise saison mais non pour assurer une multiplication végétative. 31/12/2022 Allium sativum Allium cepa : Oignon 80  4. Tubercules partie végétative de la plante (tige ou racine) renflée et chargée de réserves. Le tubercule est comme le bulbe d'origine caulinaire et renflé par l'accumulation de substances de réserve. sauf le bulbe correspond à une tige souterraine qui résulte d'une tubérisation de feuilles Les organes transformés en tubercules peuvent être: o la racine : carotte, panais, patate douce Céleri-rave:Apium graveolens Carotte3:1D/1a2/u2c02u2s carota Ipomoea batatas Chou-rave:Brassica ole8ra1cea  o la tige souterraine (stolon ou rhizome) : pomme de terre, crosne du Japon, topinambour. Betterave rouge: Beta vulgaris Radis: Raphanus sativus 31/12/2022 Topinambour Crosne du Japon: Stachys affin8is2  VIII.Avantages et inconvénients de la multiplication végétative La reproduction asexuée est : Plus rapide Permet d'obtenir des plantes identiques au pied mère Souvent peu coûteuse Possède un bon taux de réussite Mais : La multiplication végétative transmet les maladies (virus, bactéries, champignons) Pas de création de nouvelles variétés 83  Ecole Normale Supérieure, Rabat Département de Biologie LICENCE EDUCATION DESTINEE A LA FORMATION DES ENSEIGNANTS DU PRIMAIRE MODULE : SCIENCES 1 SCIENCES DE LA VIE ET DE LA TERRE VII. CROISSANCE et DEVELOPPEMENT chez les ANGIOSPERMES 1  Croissance chez les végétaux La croissance d'une plante correspond à l'ensemble des changements quantitatifs et irréversibles qui surviennent tout au long de son cycle de vie. Elle se manifeste par une augmentation continue de toutes les dimensions de la plante : longueur, largeur, diamètre, surface, volume et masse. Ex. de croissance d'une feuille. Ex. de croissance d'un fruit : cas de la tomate La courbe de croissance typique d'un organe ou d'une plante entière suit généralement une progression en quatre phases distinctes : 1- Phase de latence 2- Phase initiale à croissance exponentielle ; 3- Phase intermédiaire de croissance active, linéaire ; 4- Phase finale en plateau, marquée par l'arrêt de la croissance.  Développement chez les végétaux Il s'agit de l'ensemble des transformations qualitatives dans la formation d'une plante, comprenant la mise en place de ses différents organes, un processus appelé organogenèse, qui inclut la rhizogenèse (formation des racines) et la caulogénèse (formation des tiges)...  Développement chez les végétaux Phase de développement végétatif :après la germination, la plante évolue de l'état juvénile à un stade où elle se ramifie et multiplie ses organes végétatifs (feuilles, tiges, racines). Phase de développement reproducteur: marquée par la formation des organes reproducteurs, à savoir les fleurs.  Croissance et développement La croissance et le développement d’une plante englobent les transformations quantitatives et qualitatives qui jalonnent les différentes phases de son cycle de vie, sont étroitement liés et influencés par des facteurs internes (hormones végétales comme les auxines, gibbérellines …) et externes (lumière, température, nutriments …). Ce cycle comprend :  Germination et l’émergence des jeunes plantules,  Période de croissance végétative,  Phase de transition florale,  Période de croissance reproductive,  Maturité et sénescence progressive des organes Exemple de l'alternance croissance-développement chez une plante d'angiospermes : le cas du maïs. Le cycle de vie d’une plante