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Nom original: Chap 5.pdfTitre: Diapositive 1Auteur: 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

La conquête des terres

2

Les contraintes nouvelles de la vie terrestre

 La pesanteur
 L’eau et les minéraux sont plus rares et sont dans le sol
 Le CO2 est plus rare dans l’air (0.03%) comparé aux ions bicarbonates (HCO3-)
dans l’eau

HCO3- + H+ → CO2 + H2O
Carbonate anhydrase
(dans le plaste des plantes terrestres)

3

Des solutions et des problèmes à résoudre en cascade
 Invention de la racine pour trouver l’eau et les minéraux : immobilisme
 Rareté de la source de C : augmentation de la surface et invention de la feuille
 Un port érigé nécessite un système de soutien : cellulose cristalline, puis lignine
 Un port érigé nécessite un système de distribution efficace des produits de la
photosynthèse : invention du phloème
 Une grande surface foliaire induit de grandes pertes hydriques: invention de la
cutine et des cires
 La cutine et les cires limitent la fixation du CO2 : invention des stomates
(le CO2 se dissout dans les fluides cellulaires pour former du HCO3-)

 Immobilisme et rareté de l’eau : reproduction sexuée « aérienne »
 Environnement hostile : protection de la descendance et invention de la graine
4

Les plantes terrestres

Les trachéophytes
Les bryophytes

 (Les psilotophytes)
 Les ptéridophytes
 Les spermatophytes
 Les gymnopermes
 Les angiospermes

Le 1er essai vers la vie au grand air
5

Mycophytes
(Champignons)
Thallophytes
Phycophytes
(Algues)

Non vascularisés
(Atrachéophytes)

Cryptogames

Bryophytes
(Mousses)
Embryophytes
ou
Cormophytes
ou
Archégoniates

Ptéridophytes
(Fougères)

Trachéophytes

Préspermaphytes

(vascularisés)

Phanérogames
Spermaphytes
(Plantes à graines)

Les bryophytes sont des embryophytes (ou cormophytes), non vascularisés
et cryptogames (à sexualité « discrète »)
6

Caractéristiques écologiques des bryophytes
 Apparition à l’ordovicien (-475 millions d’années)
Les plus vieux fossiles datent de 440 millions d’années
Les données génétiques proposent un âge de 700 millions d’années !

 Généralement en milieux humides (beaucoup d’exceptions)
 Habitats très diversifiés à toutes les latitudes
 Grands colonisateurs de milieux nus (plantes pionnières)
 Rôle important dans le cycle du carbone
 Résistance accrue à la sécheresse et aux basses températures
 Bons indicateurs de la qualité de l’eau et de l’air
7

0

Homo sapiens

Ere
Tertiaire
Extinction
Dinosaures

-65
Crétacé

Ere
Secondiaire

-145
Jurassique

-199
Trias

-251
Permien

-299
Carbonifère
Ere
Primaire

-359
Dévonien
Bryophytes

-416
Millions d’années

8

Convergence de formes entre algues streptophytes et plantes terrestres

Une charale
(algue verte)

Une sphaigne
(une bryophyte)

Une élodée
(une spermatophyte)

 Cellules mobiles avec flagelles insérés latéralement
 Mitose ouverte et phragmoplaste
 Oogamie (gamètes femelles peu nombreux et non mobiles)
9

« Vraies » mousses
Hépatiques

10

Anthocéros

Caractéristiques générales des bryophytes
 Plantes vertes de petites tailles; formes feuillée ou aplatie
 Rhizoïdes (pas de véritables racines)
 Chlorophylles a et b
 Plastes nombreux avec amidon intraplastidial
 Parois cellulaires cellulosiques (parfois une cuticule)
 Plasmodesmes
 Formes de croissance très diversifiées
 Croissance apicale
 Absence de vaisseaux conducteurs (ébauches chez certaines)
 Absence de tissus lignifiés
 Reproduction asexuée (propagules, par exemple)
 Organes reproducteurs protégés : sporanges et gamétanges (archégoniates)
 Reproduction dépendante de l’eau
 Oosphère unique (oogamie) et anthérozoïdes flagellés
 Cycle de vie digénétique haplodiplophasique hétéromorphe
 Gamétophyte dominant; sporophyte parasite du gamétophyte
 Spores avec sporopollénine (dispersion des spores dans l’air)
11

12

Résistance au grand froid à plus de 3000 m

Sec

Humide

Résistance à la sécheresse

Bryophytes aquatiques (hépatiques) - aquariophilie
13

La reproduction sexuée chez les bryophytes
(un cycle digénétique haplodiplophasique hétéromorphe)

Phase haploïde >>> Phase diploïde
Gamétophyte dominant
Sporophyte réduit se développant SUR le gamétophyte

14

Sporanges et gamétanges

Sporocyste

Spores

Gamétocyste
(Spermatocyste)

Gamétocyste
(oogone)

Gamètes
Thallophytes

Gamétange
(Anthéridie)

Gamétange
(Archégone)

Gamètes
Embryophytes

Sporange

Spores
15

Les spores germent pour donner un protonema

Gamétophyte
Protonema

16

Caractéristiques générales des hépatophytes (ou hépatiques)
 Origine du nom : morphologie ressemblant aux lobes d’un foie (liverwort en anglais)
 Protonema réduit à quelques cellules
 Gamétophytes unisexués ou bisexués
 Morphologies très diversifiées
 Hépatiques foliacées (« feuilles » insérées à plat par 2 ou 3)
 Hépatiques à thalle
 Sporophyte très réduit

Hépatique foliacée

Hépatique à thalle
17

Un exemple d’hépatiques : Marchantia

18

Différenciation cellulaire chez Marchantia

Coupe transversale de thalle de Marchantia

Détail d’un pore d’un thalle de Marchantia
Microscopie électronique à balayage

19

La reproduction asexuée chez Marchantia
Corbeilles à propagules sur le gamétophyte
Coupe dans une corbeille à propagules

Les corbeilles à propagules

20

La reproduction sexuée chez Marchantia
Le gametophyte de Marchantia

21

Archégoniophore (sur gamétophyte femelle)

Anthéridiophore (sur gamétophyte mâle)

22

Gamétanges mâles ou anthéridies de Marchantia

Coupe dans un anthéridiophore

Coupe d’une anthéridie

23

Gamétanges femelles ou archégones de Marchantia
Coupe dans un archégoniophore

Coupe dans des archégones

24

Le zygote de Marchantia donnera naissance au sporophyte
(qui se développe là où se trouvait l’archégone – sur le gamétophyte)

25

Le sporophyte sur l’archégoniophore de Marchantia

26

Le sporophyte de Marchantia dépend de son gamétophyte
Placenta riche en mitochondries et en chloroplastes = Embryophytes
Assise de cellules de transfert du sporophyte
(avec parois fortement invaginées)

Assise de cellules de transfert du gamétophyte
27

Le sporange producteur de spores sur le sporophyte de Marchantia

Spores et élatères

28

Cycle de reproduction sexuée de Marchantia

29

Caractéristiques générales des anthocérophytes

 Gamétophyte en rosette (1-2 cm de diamètre), unisexué ou bisexué
 Gamétophyte similaire à celui des hépatiques
 Cellules avec un seul grand chloroplaste avec pyrénoïde
(caractéristique primitive de certaines algues vertes)

 Cavités contenant des cyanobactéries de type Nostoc
 Sporophyte photosynthétique avec zone méristématique, cuticule et stomates
 Sporophyte allongé avec longue capsule (sporange) qui se fend en longueur
30

Gamétanges et naissance d’un sporophyte d’Anthoceros (Hornwort en anglais)

Coupe dans un gamétophyte montrant les anthéridies

Naissance de sporophytes sur le gamétophyte

31

Le sporophyte d’Anthoceros est chlorophyllien et possède des stomates

Stomates d’Anthocéros

Sporophytes d’Anthocéros

32

Jonction sporophyte-gamétophyte chez Anthoceros

Gamétophyte

Zone méristématique

Pied du sporophyte
Placenta (cellules de transfert)

33

Le sporange d’Anthoceros
Coupe longitudinale dans un sporange

Déhiscence du sporange

Tétraspores
Columelle
34

Caractéristiques générales des bryophytes « vraies » ou « mousses » (1)






Protonema filamenteux ramifié ou thalloïde (souvent avec cloisons obliques)
Formes en coussinet ou pennées (très grande diversité morphologique)
Gamétophyte avec « tige » et « feuilles » insérées radialement en plus de 3 rangs
Gamétophytes unisexués ou bisexués
Différenciation tissulaire plus élaborée

Forme en coussinet (Polytrichum)

Forme pennée (Thuidium)
35

Caractéristiques générales des bryophytes « vraies » ou « mousses » (2)
 Reproduction asexuée par propagules ou fractionnement







Sporophyte avec soie (« tige ») longue, non ramifiée, pourvue de stomates
Sporange unique et terminal (= capsule)
Sporange avec paroi pluricellulaire
Sporange avec capsule dotée d’un péristome et d’un opercule
Sporange avec tissu stérile central (columelle) et fertiles (tétraspores)
Emission des spores sur une longue période de temps (par voie aérienne)

36

Exemples de sporophytes

37

Organisation tissulaire : quelques essais (1)

Coupe dans une feuille de Polytrichum
(cellules chlorophylliennes en surface +
cellules épaissies assurant un soutien – les
stéréides)
Stomate de Funaria
Le stomate est formé d’une seule cellule de garde binucluée

38

Organisation tissulaire : quelques essais (2)
Coupe transversale d’une soie

Hydroïdes : un essai ressemblant aux vaisseaux de xylème





Cellules allongées à parois minces au centre de la soie
Disparition possible du contenu cellulaire
Parfois anneaux de cellulose pour renforcement
Conduction de la sève brute

Leptoïdes : un essai ressemblant aux tubes criblés du phloème
Coupe longitudinale d’une soie






Cellules allongées à parois transversales très inclinées
Parois transversales avec nombreux plasmodesmes
Conduction de la sève élaborée
Cordon autour des hydroïdes

39

Les sous-groupes des bryophytes sensu stricto

Bryophytes

Bryales

Sphagnales

Andréales

40

Sphagnales, sphaignes, tourbières et tourbes
 Très hygroscopique – milieu humide particulier avec faune et
flore spécifiques
 Antiseptique (pH acide)
 Combustible – tourbières – exploitation de la tourbe

Sporophytes de sphaigne
41

L’homme de Tollund

42

Les bryales (1) : Polytrichum

Polytrichum femelle
Archégones

43

Les bryales (2) : Polytrichum

Coupe longitudinale d’un réceptacle mâle
montrant les anthéridies

Anthéridies

Polytrichum mâle et réceptacles
44

Cycle de reproduction de Polytrichum

45

Sporophyte, sporange et capsule

Opercule

Columelle
Tissus sporigènes
Péristome

Soie

Capsule

46

Sporange, capsule et péristome

47

Evolution du cycle de reproduction entre Charophytes et Bryophytes
Sporulation

S
Sporulation

Z

Z

G

G

Coleochaete







G = Gamétophyte
S = sporophyte
Z = Zygote

Bryophytes

Spores transportées par le vent (anémophilie)
Adaptation à la vie terrestre plus qu’imparfaite
Dépendance de l’eau pour la reproduction sexuée
Absence de véritable cormus
Prédominance du gamétophyte (n) : frein à la variabilité génétique

48

La 2ème tentative par les psilotophytes & co

49

0

Psilotum
Tmesipteris

Homo sapiens

Ere
Tertiaire
Extinction
Dinosaures

-65
Crétacé

Ere
Secondiaire

-145
Jurassique

-199
Trias

-251
Permien

-299
Carbonifère
Ere
Primaire

-359
Dévonien
Bryophytes

Psilophytales

-416
Millions d’années

50
1er

vaisseaux


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