Physiologie Végétale Séance 2 2024-2025 PDF

PHYSIOLOGIE VEGETALE Séance 2 Année Universitaire 2024-2025 C.HOTIN  Séance 2 II. Principes de la physiologie végétale La physiologie végétale est l’étude des mécanismes qui régissent le fonctionneme...

PHYSIOLOGIE VEGETALE Séance 2 Année Universitaire 2024-2025 C.HOTIN  Séance 2 II. Principes de la physiologie végétale La physiologie végétale est l’étude des mécanismes qui régissent le fonctionnement et le développement des végétaux ( physiologie et moléculaire). 1/ Cycle du végétal : croissance et développement, formation des tissus. 2/ Nutrition et métabolisme : c’est l’acquisition des éléments indispensables à la vie, la transformation de ces éléments par leur intégration dans la matière organique (dans la biomasse). 3/ Mécanismes de la reproduction  Séance 2 1.Croissance et Développement Croissance = augmentation des dimensions, c’est un aspect quantitatif, on la représente, soit une masse fraiche, soit une masse sèche. Les deux ont des inconvénients : La matière fraiche dépend de la quantité d’eau dans une plante, or celle-ci est variable. La matière sèche permet un aspect quantitatif, mais l’individu est perdu (passage au four) donc un suivi temporel ne peut pas être envisageable. la croissance au niveau cellulaire résulte à la fois d'une augmentation du nombre de cellule par multiplication cellulaire/mérèse, et de l'augmentation de la taille des cellules).  Séance 2 Développement, inclus la croissance, mais aussi la différenciation des organes, tissu, forme, fonction... On a donc : l’organogénèse, l’histogénèse, morphogénèse… C’est un aspect qualitatif. Le développement végétal est l’ ensemble des modifications irréversibles. Pour compléter la croissance, les cellules doivent subir une différenciation/spécialisation, elles acquièrent alors des caractères structuraux et fonctionnels spécialisés). Pour fabriquer un végétal, il faut 40 types de cellules. Chaque cellule suit son destin, de sa lignée cellulaire, mais est influencée par les interactions cellulaires. Le développement d’un organisme dépend de trois processus cellulaires mérèse (dans les méristèmes), auxèse (zones d’élongations cellulaires proches des méristèmes), différenciation cellulaire.  Séance 2 Prolifération cellulaire = mérèse = divisions cellulaires Localisation de la mérèse : les méristèmes : Les méristèmes ont des tissus constitués de cellules méristématiques qui on les caractéristiques d'être indifférenciées et totipotentes (peuvent se spécialiser n'importe quelle cellules, équivalent aux cellules souches animales, divisions asymétriques en fonction de l'environnement → nouvelle cellule souche + cellule spécialisée). Les cellules méristématiques sont potentiellement à l'origine de tous les tissus. Les cellules méristématiques sont donc histogènes. Il n'y a qu'un méristème capable d'organogenèse : le méristème apical caulinaire (MAC)  Séance 2 Le développement et la différenciation vont conduire à l’histogénèse (formation des tissus, ensembles de cellules spécialisées) et à l’organogénèse (formation des organes, ensembles de tissus spécialisés, comme par exemple la rhizogénèse et la caulogénèse). L’ensemble de ces développements constituent la morphogénèse (élaboration de nouvelles structures morphologiques et fonctionnelles).  Séance 2 A\ La croissance. Chaque cellule va passer par une série d’étapes qui correspondent à une suite d’augmentations des dimensions de celle-ci. Les modifications quantitatives représentent la croissance (les modifications irréversibles se produisant au cours du temps). On a, par exemple, l’augmentation de taille, de volume, de masse.  Au niveau de la plante et des organes Grâce aux méristèmes, la croissance d’une plante est en générale indéfinie (notion de taille adulte pour des organes). Une plante est soumise à deux types de croissance : Séance 2  Séance 2 La croissance primaire : c’est l’élongation. Elle a lieu au niveau des méristèmes apicaux (organogènes). Ce type de développement est remarquable chez tous les végétaux : c’est le port herbacé des plantes. La croissance secondaire : c’est l’augmentation en épaisseur. Elle a lieu au niveau des cambiums ou de zones génératrices (histogènes). Ce développement n’a lieu que chez les plantes ligneuses.  Séance 2 La division est composée de deux étapes : la caryokinèse (division du matériel génétique = mitose), puis la cytokinèse/cytocinèse/cytodiérèse (division du reste de la cellule : membrane plasmique et paroi = cloisonnement des deux cellules filles). Les cellules végétales réaliseront un cloisonnement par la construction de la paroi en plus de la membrane plasmique (vésicules portant les constituants, accumulation).  Séance 2 Les nouveaux éléments constitutifs de la paroi vont s'organiser différemment en fonction de leur position (paroi primaire ou secondaire). Les éléments pariétaux de la paroi primaire vont s'intercaler : c'est une croissance par intussusception. Les éléments pariétaux de la paroi secondaire vont s'apposer en couches successives.  Séance 2 Les méristèmes primaires sont chez toutes les plantes et apparaissent de façon primaire et assure la croissance longitudinale. Les cellules débutent par un stade embryonnaire et sont situées dans une zone active dans laquelle il y a une forte activité de division cellulaire.  Séance 2 Les cellules méristèmatiques forment un tissu végétal indifférencié à fort pouvoir mitotique. Les méristèmes primaires sont aussi appelés des points végétatifs, ils sont apicaux (aux extrémités de la plante), ils peuvent être caulinaire ou racinaire, il existe chez tous les spermaphytes (chez tous les cormophytes) et ce sont eux qui produisent tous les tissus primaires. La croissance des parties aériennes résulte de mitoses dans le méristème apical caulinaire ( MAC).  Séance 2 MAR MAC  Séance 2 Il existe des méristemes intercalaires ( ausexe) exemple chez les bambous au niveau des entre-nœuds.  Séance 2 Les méristèmes secondaires portent aussi le nom de cambium, il n'existe que chez les dicotylédones et Eudicotyledone, qui font partie des angiospermes et chez les gymnospermes (plantes pouvant atteindre de grand diamètre), ils sont responsables de la fabrication de tissus secondaire. Les zones de différenciation se trouvent après les zones d'auxèse qui sont après les zones de mérèse. Les méristèmes secondaires assurent le développement en largeur en augmentant le diamètre des divers axes (tiges, racines). Ils sont à l'origine des tissus dits secondaires.  Séance 2 La croissance en épaisseur des organes végétaux est assurée par les méristèmes secondaires (formation d’un cambium et différenciation de structures conductrices secondaires). Ces formations, peu importantes chez les plantes herbacées annuelles, deviennent prépondérantes chez les plantes ligneuses pérennes (arbres notamment). Une plante a un développement indéfini, mais la capacité d’extension des organes est éphémère et leur grandissement se produit selon des gradients plus ou moins nets et diversement orientés suivant les organes et les espèces.  Séance 2 B/ Le développement (en physiologie végétale) étudie toutes les modifications qualitatives chez une plante (de la fécondation à la mort). – On parle de différenciation quand la part prise par les modifications qualitatives vont prédominer : c’est l’acquisition de propriétés morphologiques et fonctionnelles. – Le développement comprend toutes les transformations dans l'organisme (apparition de nouveaux organes : nouvelle branche,...) végétatif. Il y a trois phénomènes dans le développement végétatif : Mérése Auxèse Différenciation  Séance 2 La mérése : augmentation des cellules de la plante : multiplication cellulaire par mitose. Ce phénomène intervient que dans les méristèmes. L’auxèse : phénomène qui suit la mérèse est l'agrandissement de la cellule. La différenciation : c'est la spécialisation cellulaire : spécialisation dans les organes de réserves, dans la photosynthèse, soutien... Les phytohormones stimulatrices du développement et de la croissance végétale : auxines : AIA cytokinines : zéatine gibbérellines : GA3 brassinostéroides Autres rôles : acide abscissique et éthylène.  Séance 2 2. Organisation des tissus végétaux Les plantes sont organisées en quatre grands types de tissus (tissue systems en anglais) 1. Méristèmes 2. Tissus fondamentaux 3. Tissus de revêtement 4. Tissus vasculaires Chacun de ces types est lui-même formé d’un ou plusieurs tissus végétaux.  Séance 2 1. Méristèmes 1. Les méristèmes 2. Tissus fondamentaux 3. Tissus de revêtement = zones de la plante formées de cellules 4. Tissus vasculaires embryonnaires pouvant se multiplier et se transformer en n’importe quelle autre sorte de cellule. Les méristèmes sont responsables de la croissance des plantes. On reconnaît deux grands types de méristèmes : Méristème apical : responsable de la croissance primaire = croissance en longueur Méristème latéral : responsable de la croissance secondaire = croissance en épaisseur  Séance 2 Méristème apical : dans les bourgeons et à l’extrémité des racines Méristème latéral : à la périphérie des tiges et racines  Séance 2 1. Méristèmes 2. Les tissus fondamentaux 2. Tissus fondamentaux 3. Tissus de revêtement 4. Tissus vasculaires Nombreuses fonctions : Remplissent tous les espaces qui ne sont pas occupés par les autres tissus Mise en réserve de nutriments Soutien de la plante Photosynthèse Sécrétion (substances de défense ou attractives)  Séance 2 Trois types de cellules peuvent faire partie des tissus fondamentaux : Parenchyme (cellules parenchymateuses) Collenchyme (cellules collenchymateuses) Sclérenchyme (cellules sclérenchymateuses) On On divise divise souvent souvent les les tissus tissus végétaux végétaux enen tissus tissus simples simples et et tissus tissus complexes complexes :: Tissu Tissu simple simple :: formé formé que que d’un d’un seul seul type type dede cellule. cellule. Tissu Tissu complexe complexe :: peut peut contenir contenir plusieurs plusieurs types types différents différents de de cellules. cellules. Le parenchyme, le collenchyme et le sclérenchyme sont des tissus simples  Séance 2 2.1 Le parenchyme Cellules peu différenciées. Paroi primaire mince et flexible; pas de paroi secondaire. Effectuent la plupart des fonctions métaboliques Amyloplastes (synthèse, photosynthèse). (vésicules contenant de Peuvent accumuler des réserves (amidon sous forme l’amidon) dans les d’amyloplastes généralement). cellules parenchymateuses Peuvent se transformer en d’autres types de cellules d’une racine. dans certaines conditions (blessure, par exemple).  Séance 2 Épiderme Parenchyme Tissus vasculaires Coupe d’une racine primaire  Séance 2 parenchyme parenchyme Coupe Coupe d’une d’une feuille feuille montrant montrant les les cellules cellules de de parenchyme parenchyme responsables responsables dede la la photosynthèse photosynthèse  Séance 2 Le parenchyme chlorophyllien Les cellules du parenchyme Parenchyme palissadique (face chlorophyllien sont très proches supérieure) et parenchyme des nervures et donc des chlorophyllien lacuneux éléments conducteurs  Séance 2 2.2 Le collenchyme Tissu de soutien. Paroi primaire épaisse et résistante (épaisse surtout « dans les coins »). Élastique et peu rigide Cellules vivantes, allongées (forment des fibres ~ 2mm de longueur). Pas de paroi secondaire donc pas de lignine, donc paroi souple; la cellule peut s’allonger. Ex. « fibres » dans le céleri Soutien des parties en croissance comme les jeunes tiges ou les feuilles.  Séance 2 2.3 Le sclérenchyme Cellules de soutien des parties de la plante qui ne sont plus en croissance. Cellules généralement allongées (peuvent être très longues; quelques mm à plusieurs cm) : forment des fibres végétales Paroi secondaire épaisse et rigide imprégnée de lignine. Rigides, ne peuvent pas croître. Cellules mortes à maturité.  Séance 2 Les cellules du sclérenchyme sont souvent regroupées en faisceaux formant des fibres végétales Chaque cellule peut avoir plusieurs mm de longueur  Séance 2 Sclérenchyme formant les fibres de la tige du lin Fibres de lin (Linum usitatissimum) Linum usitatissimum  Séance 2 Fibres de sisal (Agava sisalana)  Séance 2 1. Méristèmes 3. Le tissu de revêtement 2. Tissus fondamentaux 3. Tissus de revêtement Formé d’un épiderme recouvrant les jeunes tiges,4. Tissus vasculaires les jeunes racines et les feuilles Épiderme : généralement une seule couche de cellules. Souvent recouvert d’une cuticule imperméable. cuticule épiderme Feuille Tige primaire  Séance 2 L’épiderme des feuilles comprend des stomates = structures pouvant contrôler les échanges gazeux. Lorsque les cellules de garde se gorgent d’eau (par osmose), l’ouverture (ostiole) s’agrandit. Inversement, si elles perdent de l’eau (toujours pas osmose), l’ouverture se ferme.  Séance 2 Les cellules de l’épiderme peuvent parfois être modifiées en poils (sur feuilles, tiges ou racines) Ex. poils absorbants d’une racine primaire  Séance 2 Cellules épidermiques modifiées formant des poils. Certains de ces poils se terminent par des cellules pouvant sécréter des substances irritantes, collantes ou aromatiques. Quelle est l’utilité de ces poils ?  Séance 2 1. Méristèmes 4. Les tissus vasculaires 2. Tissus fondamentaux 3. Tissus de revêtement 4. Tissus vasculaires Les plantes terrestres ont besoin : Gaz (CO2) Dans l’air Lumière Minéraux Dans le sol Eau  Séance 2 Les plantes terrestres doivent donc se diviser en deux: Partie dans le sol : système racinaire (racines) Partie aérienne : système caulinaire (tige, feuilles, fleurs, etc.) Entre les deux : tissus conducteurs assurent le lien : Xylème : transporte sève brute (eau et minéraux) Phloème : transporte sève élaborée (sucres et autres matières organiques) vers les parties qui ne font pas de photosynthèse en générale  Séance 2 Xylème et phloème = tissus complexes (formés de plusieurs sortes de cellules) 4. TISSUS VASCULAIRES Xylème (du grec xylos : bois) Xylème Phloème Contient deux types de cellules conductrices de sève: Trachéides : cellules minces et allongées. Éléments de vaisseau : plus courts et plus gros. Séance 2  Séance 2 xylème Les conifères (Gymnospermes) ne contiennent que des trachéïdes. Les plantes à fleurs (Angiospermes) contiennent les deux types de vaisseaux. Le xylème constitue le Le transport de la sève est plus efficace et rapide dans les vaisseaux que dans les bois des plantes ligneuses trachéïdes  4. TISSUS VASCULAIRES Séance 2 Phloème Xylème Phloème Formé de : Cellules des tubes criblés Cellules compagnes Paroi criblée  Séance 2 Cellules des tubes criblés : Vivantes (mais ne vivent généralement pas plus d’un an) Dépourvues de noyau Parois transversales « criblées » : permet la diffusion de substances d’une cellule à l’autre Besoins assurés par les cellules compagnes (qui, elles, possèdent un noyau)  Séance 2 Cellule de Phloème tube criblé Cellule compagne Séance 2 Séance 2