Chap 10 ccl .pdf


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Titre: Diapositive 1
Auteur: Johan Messiaen

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Tables des matières
 1 : Introduction et Notions générales d’évolution
 2 : Premières formes de vie

 3 : Cyanobactéries
 4 : Algues
 5 : Bryophytes et Psilotophytes
 6 : Ptéridophytes
 7 : Préspermatophytes

 8 : Gymnospermes
 9 : Angiospermes
 10 : Conclusions
1

Les grandes subdivisions du monde des eucaryotes (rappel)

2

Chlorophytes

Streptophytes

Thallophytes

Embryophytes – Cormophytes – Archégoniates

Non vascularisés
Cryptogames
Algues vertes non Charales

Trachéophytes
Phanérogames - Spermaphytes

Bryophytes
Gymnospermes
Charales
Ptérophytes

Angiospermes

Carpelle – Ovaire – Fleur
Fruits
Double fécondation

Ovule « nu »
Graine
Sporophyte indépendant
Tissus vasculaires – Trachéides

Dissémination par spores
Dissémination par graines
Dissémination par graines et fruits

Sporopollenine
Phragmoplaste
Mitose ouverte
Str. flagelles

Embryon – Cormus – Archégone
Sporophyte pluricellulaire
Gamétange pluricellulaire
Sporange pluricellulaire
Cuticule, pores et stomates
3

Evolution de la reproduction sexuée en milieu terrestre (détail)

4

Adaptation à la vie terrestre et innovations successives





















Sporopollénine : protection des spores, des grains de pollen
Dissémination aérienne des spores
Vascularisation : lignification (→ Trachéophytes)
Epiderme avec cuticule et stomates
Dominance apicale : croissance verticale ↑, taille ↑
Ramifications ↑
Microphylles et mégaphylles
Archégone (→ Archégoniates)
Involution du gamétophyte et prédominance du sporophyte
Sexualisation du gamétophyte
Hétérosporie, endosporie et endoprothallie
Invention du méristème secondaire: croissance en épaisseur
Développement racinaire – tige modifiée
Protection accrue du mégaprothalle
Invention de l’ovule (→ Ptéridospermées)
Invention de la graine (→ Gymnospermes)
Invention de la fleur et du fruit (→ Angiospermes)
Remplacement de la zoïdogamie par la (double) siphonogamie
Invention du pistil : interface avec l’extérieur
Invention du bois hétéroxylé : multi-fonctions

5

Adaptations progressives à la vie terrestre (détail)

6

Le point sur :





L’évolution du système de conduction
L’évolution des cycles de reproduction
L’évolution de la reproduction sexuée
La place des plantes dans l’évolution

7

Evolution de la stèle (1)

Hydroïdes des
bryophytes

Protostèle

Lycophytes

Siphonostèle sans
fenêtres foliaires

Siphonostèle avec
fenêtres foliaires

Eustèle

Sphénophytes
Ptérophytes

Ptérophytes

Spermatophytes

8

Evolution de la stèle – coupes transversales (2)

9

Cycle de vie des plantes en général

10

Evolution des cycles de vie des plantes
depuis les algues streptophytes jusqu’aux spermaphytes

Perte de la sporulation

Z

G

G = Gamétophyte (n)
GM = Gamétophyte mâle (n)
GF = Gamétophyte femelle (n)
S = sporophyte (2n)
Z = Zygote (2n)
E = Embryon (2n)

GF
GM

Pollen

Cycle
monogénétique
haplophasique
ancestral

Chara

Sporulation

Sporulation

S

S

Sporulation

S

Z

Z

G

G

Graine

G Z
Coleochaete

Bryophytes

Ptéridophytes

Spermaphytes

E

11

anth : anthéridie
arch : archégone
zyg : zygote
gph : gamétophyte
sph : sporophyte
spg : sporange
M : méiose
F : fécondation

Evolution du cycle de vie ancestral lors de la conquête des terres
spg
Phase haploïde
Phase diploïde

sph

arch
anth

zyg

gph

F
M

M

F

Algue ancestrale

« Algue » semi-terrestre

Cycle monogénétique
haplophasique

Cycle digénétique
Haplodiplophasique
équilibré

Reproduction sexuée
en milieu aquatique
obligatoire








Génération diploïde asexuée : sph
sph produit des spores par méiose
Dissémination aérienne des spores
Mitoses entre méiose et fécondation
Spores en milieu humide → gph sexué
Fécondation en milieu humide

12

anth : anthéridie
arch : archégone
zyg : zygote
gph : gamétophyte
sph : sporophyte
spg : sporange
M : méiose
F : fécondation

Phase haploïde
Phase diploïde

spg

F
sph

M
Lignée des Bryophytes
Cycle digénétique
haplo > diplo - phasique

arch
anth

zyg

gph

F
M

M

F
F

Algue ancestrale

« Algue » semi-terrestre

Cycle monogénétique
haplophasique

Cycle digénétique
Haplodiplophasique
équilibré

M
Lignée des Trachéophytes
Cycle digénétique
Diplo > haplo - phasique
13

Lignée des Bryophytes

Phase haploïde

Cycle digénétique
haplo > diplo - phasique

Phase diploïde

F
M
F
M

F

M

F
M

Algue ancestrale
Cycle monogénétique
haplophasique

« Algue » semi-terrestre
Cycle digénétique
Haplodiplophasique
équilibré

 Sporophyte diploïde « terrestre »
spécialisé dans la dissémination de
spores par le vent
 Gamétophyte haploïde « aquatique »
spécialisé dans la reproduction sexuée

Protection accrue et réduction de la durée la plus vulnérable
du cycle : La reproduction sexuée

Lignée des Trachéophytes
Cycle digénétique
Diplo > haplo - phasique

F
M
Spermatophytes
 Sporophyte diploïde « terrestre »
autonome
spécialisée
dans
la
dissémination de microgamétophytes et la
protection accrue du mégagamétophyte
 Siphonogamie : indépendance totale du
milieu aquatique
 Protection du sporophyte-fils « vivipare14»

De l’isogamie à la double siphonogamie

Isogamie:
Anisogamie:
Oogamie:

Gamètes mâles et femelles de même taille
Gamètes femelles plus grand que les gamètes mâles
Gamète femelle immobile de grande taille (oosphère) et nombreux
gamètes mâles mobiles

Isogamie
Siphonogamie :

Anisogamie

Oogamie

Gamète femelle immobile de grande taille; gamètes mâles non mobiles

15

De la spore à l’ovule (1)
Etape 1 : L’homosporie

Spores (n)

Gamétophytes
bisexués ou
Méiose

unisexués (n)
Paroi du sporange (2n)

Dissémination
des spores (n)

16

De la spore à l’ovule (2)
Etape 2 : L’hétérosporie
Microspores (n)

Gamétophytes
mâles (n)
Méiose
Paroi du sporange (2n)

Dissémination des
microspores (n)
Mégaspores (n)

Gamétophytes
femelles (n)
Méiose
Paroi du sporange (2n)

Dissémination des
mégaspores (n)

17

De la spore à l’ovule (3)
Etape 3 : L’hétérosporie + une seule mégaspore se développe
Microspores (n)

Gamétophytes
mâles (n)
Méiose
Paroi du sporange (2n)

Dissémination des
microspores (n)
Mégaspore (n)

Gamétophytes
femelles (n)
(de grande taille)

Méiose
Paroi du sporange (2n)

Dissémination de la
mégaspore (n)

18

De la spore à l’ovule (4)
Etape 4 : la mégaspore n’est plus disséminée et germe dans le
mégasporange (endosporie ou endoprothallie)
micropyle 1 Tégument (2n)
2 archégones (n)
Mégaspore (n)
Nucelle (2n)

Paroi du sporange (2n)
Mégagamétophyte (n)

Endosperme (n)
= ovule des gymnospermes

Mégagamétophytes « parasites » spécialisés dans le stockage de réserves
pour la prochaine génération sporophytique
19

De l’ovule nu à l’ovule protégé dans un carpelle (5)

Carpelle (2n)
dans l’ovaire

Micropyle

Tégument (2n)

2 Téguments (2n)

Micropyle

Nucelle (2n)
Nucelle (2n)

Sac embryonnaire
= 8 noyaux (n)

Endosperme (n)
= ovules des gymnospermes
= ovules des angiospermes
dans un carpelle

20

! Les schémas ne sont pas à l’échelle !

Exocarpe (2n)
Mésocarpe
charnu (2n)

Péricarpe (2n)

Endocarpe
sclérifié (2n)

Téguments
sclérifiés (2n)
Embryon (2n)

Graine

Albumen (3n)

= ovules des angiospermes
dans un carpelle (dans l’ovaire)

Fruit charnu
Fruit à noyau

21

Du microsporange aux sacs polliniques (5)
Les microspores germent dans le microsporange (endoprothallie)
Le grain de pollen contient le microgamétophyte

Spores (n)

Méiose
Paroi du sporange (2n)

Dissémination de
microgamétophytes (n)

Nombreux microgamétophytes spécialisés dans la dissémination des gènes
22

Le succès des plantes malgré des « crises » massives
 - 443 Ma : 57 % des animaux disparaissent
 Refroidissement global
 Niveau marin très bas
 - 364 Ma : 50 % des genres disparaissent
 Refroidissement, puis réchauffement climatique global
 Anoxie en milieu aquatique

« Big five »

 - 248 Ma : 83 % d’extinction (96 % vertébrés marins)
 Météorite ?
 Volcanisme (Sibérie), CO2 et H2S atm ↑
 - 206 Ma : 48 % d’extinction
 Volcanisme, CO2 atm ↑
 Réchauffement climatique
 - 65 Ma : 50 % d’extinction (dont tous les dinosaures)
 Météorite (Yucatan)
 Volcanisme (Deccan)

23

0

Homo sapiens

Ere
Tertiaire

5

-65
Gnétales

Crétacé

Ere
Secondiaire

Angiospermes

-145

1er carpelle

Coniférales

Jurassique

Pentoxylales

Bennettitales

Ginkgoales
Cycadales

-199

Fougères
à graines

Trias

4
3

-251
Glossoptéridées

Permien

-299
Carbonifère
Ere
Primaire

Sphénophytes

-359

1ère graine

Ptérophytes

Cordaitales
Ptéridospermées

1er ovule

Lycophytes

2

Dévonien
Bryophytes

Psilophytales

-416
Millions d’années

24
1er

vaisseaux

1

Evolution du nombre d’espèces végétales trachéophytes au cours des temps
Nombre d’espèces
Genome
duplications

Angiospermes
Gymnospermes
Ptéridophytes
1ère plantes
vasculaires

- 600

- 500

- 400

- 300

- 200

- 100

0

« Big five »
1

2

3

4

5

25

Les clés du succès des plantes
 Grande capacité d’autotrophie
 Grand pouvoir d’adaptation

 Résistance à la température, à la sécheresse
 Homéothermie
 Enfouissement dans le sol des graines, bulbes, rhizomes, tubercules,…
 Chute des feuilles et vie au ralentie lors de l’hiver
 Grandes possibilités de dissémination des spores, pollens, graines et fruits
et la conquête de nouveaux territoires
 Anémogamie
 Hydrogamie
 Zoogamie (insectes, oiseaux, mammifères,…)

26

« Big five » bientôt « Big six » ?

27


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