Botanique

INTRODUCTION : La classification des végétaux

LES ALGUES

Les algues sont apparues il y a 500 millions d’années et sont des végétaux photosynthétiques qui au même titre que les plantes (terrestres et aquatiques) fixent du gaz carbonique et produisent de l’oxygène , 50 à 70 % de la production d’oxygène sur notre planète provient des algues . Elles constituent une part très importante de la biodiversité et la base principale des réseaux trophiques des eaux douces, saumâtres et marines. Diverses espèces sont utilisées pour l’alimentation humaine, l’agriculture ou l’industrie.

A la différence des végétaux terrestres, les algues ne possèdent pas de racines absorbantes . Elles possèdent un crampon qui leur permet de se fixer à un support. Elles sélectionnent donc dans la mer les éléments nutritifs dont elles ont besoin pour vivre.

LES MOUSSES

Les mousses apparues il y a 420 millions d’années sont des plantes chlorophylliennes de petite taille qui poussent dans les forêts humides et les régions marécageuses. Elles se développent en touffes serrées et étendues qui forment de véritables tapis moelleux

Les mousses possèdent des feuilles et des tiges primitives. Les feuilles contiennent de la chlorophylle qui permet à la mousse de fabriquer sa propre nourriture par photosynthèse. Contrairement aux plantes plus évoluées, les mousses n’ont pas de racines ni de tissus spécialisés dans le transport de l’eau et des substances nutritives. Elles se nourrissent en absorbant l’eau et les sels minéraux directement par leurs tiges, leurs feuilles et leurs rhizoïdes. Les mousses ne possèdent pas de fleurs.

LES FOUGERES

Les fougères sont apparues il y a 380 millions d’années sont des plantes sans fleurs ni graines, portant à la face inférieure des feuilles des organes sporifères, ou sporanges généralement formée d’une tige souterraine, ou rhizome, garnie de racines et portant de grandes feuilles, les frondes. Ces dernières sont enroulées en crosse quand elles sont jeunes et peuvent grandir durant des années. Pour plus d’informations (cliquez ici)

LES GYMNOSPERMES

Plantes à graines nues,apparues il y a 365 millions d’années sont représentées par les conifères (résineux ou arbres à aiguilles). Leurs inflorescences femelles (cônes) sont de forme conique et leurs feuilles en forme d’aiguilles. Les forêts de résineux forment aujourd’hui une large ceinture autour de l’hémisphère Nord (Europe, Scandinavie, Canada, Alaska,…). Pour plus d’informations (cliquez ici)

LES ANGIOSPERMES

Plantes apparues il y a 200 millions d’années à graines contenues dans un fruit, se divisent en deux classes :

• les monocotylédones (à un cotylédon), dont les palmiers

• les dicotylédones

  (à deux cotylédons) sont des végétaux supérieurs. Elles rassemblent les arbres à feuilles larges à nervures ramifiées: les « feuillus ». Elles comptent plusieurs milliers d’espèces dont les bois sont très variés. Leur répartition géographique est complémentaire de celle des résineux. Ils ceinturent les zones tropicales et équatoriales et constituent des massifs dans les zones tempérées.

I Anatomie de la plante
1.1 Structure générale
1.2 Le système racinaire

1.3 La tige

1.4 La feuille

1.5 La fleur

La pollinisation

1.6 Le fruit

En résumé

Cliquez sur Diaporama

II Histologie de la plante
2.1 Les tissus de protection

Les plantes ont besoin de tissu de protection contre des évaporations trop importantes, contre des blessures, contre la chaleur… Parmi ces tissus on compte l’épiderme, l’assise pilifère, le suber (liège) et l’endoderme.

a) L’épiderme

L’épiderme est un tissu compact formé par une couche de cellules superficielles vivantes, présentent à la surface de toute la plante. Certaines de ces cellules peuvent être remplacé au niveau des racines soit par l’assise pilifère, soit par du suber. Par endroit, ces cellules sont épaissies par la cuticule qui forme un film protecteur à la surface de celle-ci. Elles ne possèdent pas de chloroplaste.

L’épiderme est interrompu au niveau des stomates. Ce sont des structures épidermiques spécialisées, souvent présentent à la face inférieur des feuilles non exposé au soleil (épiderme inférieur), et jouant un rôle indispensable dans les régulations de la transpiration de la plante  ainsi que dans les échanges gazeux. Les stomates sont formés de deux cellules de garde qui possèdent de nombreux chloroplastes et qui sont capables de faire varier l’ostiole par des mécanismes osmotiques. L’ostiole correspond à l’orifice présent entre les deux cellules stomatiques réniformes. Les cellules de garde sont plus épaisses du côté interne qui délimite l’ostiole, et sont souvent accompagnées de cellules compagnes, dépourvues de chloroplastes, avec lesquelles elles sont intimement en contact par leur face externe.

Les stomates peuvent être comparés aux glandes sudoripares chez l’Homme.

b) L’assise pilifère

Comme dit précédemment, les cellules épidermiques peuvent être remplacées au niveau de la racine (plus particulièrement au niveau des radicelles) par l’assise pilifère, mais attention les poils sont toujours associés à l’épiderme. Cette assise est présente au niveau de jeune racine au niveau de la région absorbante. L’assise pilifère contient des cellules très perméable et indispensable à l’assimilation de l’eau et des nutriments solubles (sels). Certaines de ces cellules sont hypertrophiées et prennent de cette manière la forme d’un poil, dit poil absorbant.

c) Le suber

Le suber (ou liège) est le deuxième tissu de remplacement des cellules épidermiques ; il peut également remplacer l’assise pilifère. En effet le suber n’est jamais présent dès le départ, mais apparait au niveau d’organe subissant une croissance en épaisseur, plus précisément au niveau du cambium subéro-phellodermique.

La formation du suber nécessite la subérification des cellules qui le constitue, ceci induisant leur mort.

d) L’endoderme

L’endoderme est l’assise la plus profonde de l’écorce au niveau des jeunes tiges et des jeunes racines. Le classement de l’endoderme dans les tissus de revêtement est donc mal choisi, mais il a bien un rôle de protection au sein de la plante, et ceci par trie des substances assimilées par la plante. De cette manière seules certaines d’entre elles pourront migrer jusqu’aux tissus conducteurs et être ainsi répartie dans la plante.

Les cellules de l’endoderme présentent une lignification et subérification caractéristique d’un groupe de plante : endoderme à cadre caractéristique des dicotylédones, endoderme en fer à cheval caractéristique des monocotylédones… Plus les plantes vieillissent plus l’endoderme va se lignifier.

2.2 Les tissus de soutiens

Ces tissus assurent le soutien de la plante. On les trouve donc essentiellement dans les parties aériennes comme la tige et la feuille.

• Le collenchyme

  est un tissu primaire constitué de cellules vivantes.  Les cellules du collenchyme sont souvent allongées et étroitement accolées les unes aux autres. Le collenchyme occupe généralement des positions externes, et joue surtout un rôle de soutien.

• Le sclérenchyme est un tissu primaire. C’est l’ensemble des cellules mortes à paroi épaisse, imprégnées de lignine et présentes sous forme de fibres. Le sclérenchyme se trouve généralement plus en profondeur que le collenchyme.

2.3 Les tissus parenchymateux

Le parenchyme, tissu souvent le plus abondant, est constitué de cellules de forme globulaire. Le parenchyme présente des spécialisations en relation avec sa position. On a ainsi des parenchymes chlorophylliens, sièges de la photosynthèse ; des parenchymes de réserve qu’on trouve souvent dans les organes souterrains. Avec ses cellules vivantes au contenu cellulaire riche, le parenchyme participe surtout aux fonctions de nutrition.

Les tissus parenchymateux sont les plus volumineux au sein de la plante (tiges, racines, feuilles…). Ils peuvent être présents soit dès le début soit apparaître par la suite. Ils présentent des cellules cellulosiques qui peuvent parfois être lignifiés. On les distingue suivant leur rôle au sein de la plante.

• Le parenchyme simple a un rôle de remplissage.
• Le parenchyme chlorophyllien a un rôle d’assimilation grâce à la chlorophylle.
• Le parenchyme de réserve un rôle d’accumulation (par exemple de l’amidon).
• Le parenchyme ligneux a un rôle de soutien.

2.4 Les tissus conducteurs

Plus une plante grandit, plus les apports en eau sont indispensables et les transports de l’eau au sein de la plante difficile à mettre en œuvre. Les tissus conducteurs permettent ainsi un transport approprié de l’eau et des autres éléments absorbés. On distingue le xylème présent plus en profondeur dans la plante et le phloème présent plus à la surface (analogie aux artères et aux veines chez l’Homme).

• le phloème est le faisceau de cellules qui conduit la sève élaborée du feuillage aux cellules de la plante.

• le xylème est un faisceau de cellules qui conduisent la sève brute des racines au feuillage.

2.5 Les tissus formateurs

Les méristèmes sont constitués de jeunes cellules embryonnaires indifférenciées qui se divisent fréquemment et permettent la croissance du végétal. Comme déjà précisé dans le chapitre précédent (Morphogenèse végétale), on trouve deux types de méristèmes

• Les méristèmes primaires qui se localisent à l’extrémité des tiges et des racines et permettent la croissance en longueur de la plante

• Les méristèmes secondaires (cambium et phellogène)

  qui se localisent, sous forme de manchon circulaire, sur la longueur des tiges et des racines. Ils permettent la croissance en épaisseur de la plante.

III La cellule végétale

3.1 Les chloroplastes

Les chloroplastes possèdent de la chlorophylle  et sont le site de la réalisation de la photosynthèse

3.2 Les chromoplastes

Les chromoplastes donnent des colorations jaune-orangé aux organes qui en possèdent (feuilles à l’automne, pétales de fleurs), et ceci grâce à une grande quantité de pigments non-chlorophylliens (caroténoïdes, xantophylles, …) présent dans ces plastes.

3.3 Les leucoplastes

Les leucoplastes ne possèdent pas de pigments et servent au stockage de différentes substances comme l’amidon, les lipides et les protéines. Ce sont des plastes de réserve situés dans les racines et dans les tissus non photosynthétique (certains tissus parenchymateux…).

3.4 Les mitochondries

 

Les mitochondries sont le résultat d’un évènement endosymbiotique, au cours duquel un organisme vivant autonome, coupable de phosphorylation oxydative, a été englobé par une autre cellule. L’incorporation transitoire de cellules procaryote par des cellules plus grosses n’est pas inhabituelle dans le monde microbiologique.

Dans le cas de la mitochondrie, une telle relation transitoire est devenue permanente, étant donné que la cellule bactérienne a perdu une partie de son ADN, ce qui l’a rendu incapable d’une vie indépendante, et que la cellule hôte est devenue dépendante de l’ATP produit par sa conquête.

3.4 Le métabolisme

Définition : Le métabolisme est l’ensemble des transformations moléculaires et énergétiques qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou l’organisme vivant. C’est un processus ordonné, qui fait intervenir des processus de dégradation (catabolisme) et de synthèse organique (anabolisme).

3.4.1 Métabolisme primaire

Les molécules du métabolisme primaire sont des molécules nécessaires à la vie : protéines, glucides (glucose, amidon, inuline), lipides (triglycérides insaturés et lécithines) acides nucléiques. Ces molécules sont présentent au niveau de toutes les cellules de la plantes, mais attention elles ne rentrent pas forcément dans la constitution de toutes les plantes.

Les membranes végétales sont des structures formées par la synthèse de molécules du métabolisme primaire (cf. chapitre Les membranes végétales).

3.4.2 Métabolisme secondaire

Les molécules du métabolisme secondaire sont des molécules non constantes dans tout le règne végétal. Elles sont fabriquées uniquement si tous les mécanismes vitaux de la plante sont réalisés et permettent de caractériser des familles de végétaux.

• Les alcaloïdes : souvent toxiques, correspondent à la présence d’azote dans un hétérocycle. On peut donner comme exemple la caféine, la cocaïne, la morphine, la nicotine, la quinine, la colchicine et l’atropine.
• Les hétérosides : association d’une molécule active et d’un sucre jouant le rôle de transporteur. On peut donner comme exemple la digitaline.
• Les terpènes : polymère de l’isoprène (monomère de base). On peut donner comme exemple le caoutchouc, le taxol, des glycosides cardiotoniques et des huiles essentielles.
• Les polyphénols : On peut donner comme exemple les rutosides, les citroflavonoïdes, les oligomères flavonoïdes, les anthocyanes et les coumarines.
• Les saponosides.
• Les sesquiterpènes.

Ces molécules sont essentiellement utilisées comme substances de défense et ne sont pas présentent au niveau de toutes les cellules de la plante. Ce sont les molécules du métabolisme secondaire qui sont actuellement recherchées pour leurs vertus thérapeutiques.