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Nom original: 4 L2S3 Racines Tiges.pdfTitre: 2° Partie Les végétaux supérieurs à la conquête du milieu terrestreAuteur: dominique rolin

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Les végétaux supérieurs à la
conquête du milieu terrestre

mardi 20 septembre 11

I Les grandes divisions du règne végétal
A Mode de classification
1- Selon la structure de l’appareil végétatif

Thallophytes: appareil végétatif peu différencié
Algues, Lichens
Cormophytes: Appareil végétatif organisé (racine, tige, feuille)
Bryophytes, Ptéridophytes, Gymnospermes, Angiospermes

2- Selon le type de reproduction

Critères sur le type de reproduction:
Cryptogames: ni fleurs, ni fruits, ni graines
Phanérogames ou Spermatophytes: plantes à fleurs (graines)

mardi 20 septembre 11

B Evolution et appareil végétatif
Suite de tentatives orientées vers une complication et vers une extension progressive de
l’appareil végétatif.
• Cellules se spécialisent, Tissus se différencient,
• Organes spécialisés contribuent à une meilleure conquête des terres

1. Thallophytes: appareil végétatif peu différencié

Algues

Spyrogyre

Lichens
Algue brune

mardi 20 septembre 11

2. Les cormophytes: Appareil végétatif organisé
(racine, tige, feuille)

Bryophytes
(Mousse)

mardi 20 septembre 11

Ptéridophytes
(Fougères, Prêles)

Gymnosperme

Angiosperme
Monocotylédone et Dicotylédones
Bourgeon axillaire

Bourgeon
Terminal
Fleur

Pétiole
Bourgeon
végétatif

Entre noeud

Noeud
Tissu vasculaire
Racine principale

Racine
secondaire

mardi 20 septembre 11

Organisation des cormophytes

Capture de l’énergie lumineuse

Feuilles

Surface foliaire/ Matière= optimum
Biosynthèse de matière organique

Tiges

Maintien d’un port dressé
Assure les transport des sèves
Stockage de réserves

Absorption d’eau et sels minéraux

Racines

Ancrage de la plante

Cormophytes

mardi 20 septembre 11

II Mise en place du système racinaire au cours de l’évolution
A. Thallophytes (algues, lichens): Quelques cellules différenciées
Fixation au support très limité

B. Ptéridophytes (fougères): structure très simple (Rhizoïdes)
Fixation au support, absorption de l’eau et sels minéraux

mardi 20 septembre 11

C. Gymnosperme (conifères) et angiospermes (mono- et dicotylédones)
Fixation au support, absorption de l’eau et sels minéraux
Stockage de réserve, (carotte, betterave), composés secondaires (Tabac: nicotine)
Géoperception, production de phytohormones (Cytokinines, Acide abscissique)

mardi 20 septembre 11

III Racine: organe spécialisé dans l’absorption
A. Structure externe
1- Différents types de racines

mardi 20 septembre 11

Organisation de la pointe de racine

mardi 20 septembre 11

2-

Coiffe
• Situé à l’extrémité de la racine
• Tissu protecteur
• Excrétion de mucilage polysaccharidique (effet lubrifiant)

mardi 20 septembre 11

• Organe sensoriel de la géoperception (grains d’amidon: statolithes)

Statolithes

mardi 20 septembre 11

3-

Méristème

• Assure la croissance de la racine
• Végétaux peu évolués (ptéridophytes)--> 1 seule cellule
• Vgtx évolués --> tissu pluricellulaire
-méristème d’entretien, centre quiescent, méristème proprement dit

Apex racinaire d’A. thaliana au
microscope optique.

Méristème

Activité mitotique est visualisée via
l’utilisation d’une protéine
chimérique « cycline-GUS ».

CQ

Apex racinaire d’A. thaliana au
microscope optique.
Activité de synthèse de l’ADN dans
les noyaux
La synthèse d’ADN est visualisée
par incorporation de thymidine
radioactive dans l’ADN
nouvellement synthétisé.

mardi 20 septembre 11

Coiffe

Apex racinaire
A.thaliana

A- Activité mitotique visualisée par
une protéine chimère Cycline-GUS

B- Activité mitotique visualisée par
l’incorporation de Thymidine radioactive
dans l’ADN
mardi 20 septembre 11

4-

Zone d’allongement cellulaire
• les cellules ne se divisent plus. Processus d’élongation cellulaire
Allongement cellulaire correspond à un accroissement de MF (eau)
Apex racinaire

EAU

EAU
Turgescence - osmorégulation: forces motrices de l’allongement cellulaire

mardi 20 septembre 11

5-

Zone pilifère et les POILS ABSORBANTS
• Présence de poils absorbants (1 à 10 mm)
• Cellules spécialisées dans l’absorption d’eau et sels minéraux
• Graminées: 200 à 2000 poils/ cm2
• Pied de Seigle de 4 mois avec 2500 poils/ cm2 = 400 m2 de surface totale

Germination avec
la racine séminale
mardi 20 septembre 11

Poils absorbants
Vus au MO

Coupe transversale
Dans la zone pilifère
D’une racine

Poils absorbants:

mardi 20 septembre 11

Intérêt des poils absorbants
Dans l’exploration du sol

mardi 20 septembre 11

6-

Zone de l’exoderme
• Disparition des poils absorbants
• Formation d’un tissu cortical: exoderme (tissu subérisé imperméable)

7- Zone de formation de racines latérales

mardi 20 septembre 11

B. Structure interne
La structure interne d’une racine évolue en fonction de la zone considérée

Poils absorbants

Epiderme
Cortex
Endoderme
Péricycle ou Péricambium
Xylème
Phloème

Cylindre central
• les vaisseaux du xylème
• les cellules criblées du
phloème
Méristème apical
Coiffe

mardi 20 septembre 11

Coupe transversale dans une racine
Poil absorbant

Absorption d’eau et sels minéraux

Epiderme
Protection (Suber: Exoderme)

Endoderme

Anneau de Caspary

Cylindre
central

Xylème

Transport de la Sève brute

Péricambium

Méristème, racine latérale

Phloème

Transport de la Sève élaborée

Cortex
Stockage de réserves

Parenchyme
Sclérenchyme
Stockage de réserves et rôle de soutien
mardi 20 septembre 11

Coupe transversale dans une racine

mardi 20 septembre 11

IV Tige: organe spécialisé dans le transport
Feuille:

• activité de synthèse de matière organique
(anabolisme)
• Besoin d’exporter la MO vers les tissus puits
• Transfert de la sève élaborée via le réseau
de tubes criblés (Phloème)
• Transfert de la sève brute via le réseau de
vaisseaux du xylème

Fruits, Fleurs, Racines, Bourgeons, Jeunes feuilles:
• activité de croissance et développement
nécessite de la MO et de l’énergie
• Importation de la MO depuis les tissus sources
(tubercule, graine, feuille)
• Transfert de la sève élaborée via le réseau
de tubes criblés (Phloème)

mardi 20 septembre 11

A. Plan général d’organisation

1. Généralités

• Issus du méristème (Cambium et Procambium)
• Différences fonctionnelles et biochimiques
• Construit sur le même plan
- Cellules conductrices (Xylème et phloème)
- Cellules de contact
- Cellules du parenchyme: chlorophyllienne (PS)
réserve (stockage d’amidon)
- Cellules à paroi épaisse (fibres, rôle de soutien)

Chez les végétaux on différencie:
• Tissus primaires issus du Procambium avec
- Protoxylème
- Protophloème
• Ces tissus sont fonctionnels pendant la croissance en longueur de l’organe
• Tissus secondaires issus du Cambium avec
- Métaxylème
- Métaphloème
• Ces tissus sont mis en place pendant l’élongation et reste fonctionnels après l’arrêt de croissance
en longueur
mardi 20 septembre 11

2. Xylème
Cellules conductrices:
• cellules mortes - ne subsiste que les parois
• Paroi primaire + épaississement secondaire (lignine)
• Ponctuations: - zone de la paroi dépourvue de lignine
- présence d’un treillis de cellulose recouvert de pectines méthylés
- Régions perméables qui permet à la sève brute de circuler

Différentiation d’un vaisseau du xylème à partir d’une cellule cambiale

mardi 20 septembre 11

Les différents types de
vaisseaux du Xylème

mardi 20 septembre 11

Fonction: transporter l’eau et les sels minéraux
Des racines vers les parties aériennes
Poil absorbant

Symplasme
Péricycle

Apoplasme

Endoderme
Anneau de Caspary

mardi 20 septembre 11

2 types de cellules pour le xylème:
Vaisseaux (Angiospermes):
• Plusieurs cellules raboutées dont les parois terminales ont partiellement disparu
• Communication au travers les ponctuations
• Les torus sont peu nombreux

Trachéïdes (Gymnospermes):
• Juxtaposition de cellules
• Parois terminales subsistent
• Communication au travers les ponctuations
• Présence de nombreux torus

mardi 20 septembre 11

Comparaison de la structure des
vaisseaux (A) et des trachéides
(B)

Comparaison de la structure
des ponctuations avec (D) ou
sans torus (C)

mardi 20 septembre 11

Paroi primaire
Paroi secondaire
Torus

Lamelle moyenne

Ponctuation

mardi 20 septembre 11

Les cellules de contact

• Cellules vivantes
• Cellules qui communiquent avec les éléments
conducteurs avec des ponctuations
• Pas de plasmodesmes
• Cellule active (cytoplasme dense, nombreuses
mitochondries, pas de réserve

mardi 20 septembre 11

Les cellules du parenchyme:






Cellules vivantes à paroi cellulosique ou lignifiée
Cellules qui communiquent avec les cellules de contact (plasmodesmes)
Cellules largement vacuolisées
Soit présence de chloroplastes (tiges herbacées, jeunes rameaux)
Soit accumulation de réserves (amidon, protéines, lipides) (plantes pérennes)

Les cellules à paroi épaisse (fibres):
• Cellules allongées aux parois très épaisses
• Eléments de soutien par excellence
• Cellules vivantes quand elles sont jeunes
(quelques mois)

mardi 20 septembre 11

Aubier

Duramen

3. Phloème

Cellules conductrices:
• cellules vivantes
• le contenu cytoplasmique est limité
(Mb plasmique, un peu de RE, de mitochondries, de proplastes
• présence de protéines qui forment des faisceaux
pseudocristallins (Protéines P)
• communication entre les cellules par des pores (de 0,3 à 2,5 µm)
• l’ensemble des pores sont regroupés en plages appelés crible.
• ensemble des cellules conductrices forment des tubes criblés.

mardi 20 septembre 11

Mise en place d’une cellule compagne et d’une cellule criblée

mardi 20 septembre 11

Crible

Partie d’une cellule criblée
Observée au microscope électronique

Cellule
Compagne

Cellules
Criblés

Tube criblé

mardi 20 septembre 11

Détails de différents cribles
dans un élément criblé

Formation d’un pore dans une paroi
d’un tube criblé

mardi 20 septembre 11

Cellules compagnes ou de contact:
• cellules vivantes
• cellules communicant activement avec les cellules du tube criblé
• cellules actives, cytoplasme dense, système vacuolaire peu développé

Cellule du parenchyme

Cellule compagne
Cellule conductrice
Crible

mardi 20 septembre 11

Cellules de transfert:
• ces cellules facilitent le transport, nombreux replis de la membrane et de la paroi, accroissement
de la surface d’échanges avec le cytoplasme.
• Ces cellules se retrouvent dans les tissus conducteurs et les tissus chloroplylliens
• Facilite la mise en charge de l’apoplasme des produits de la photosynthèse

mardi 20 septembre 11

Cellules du parenchyme:







cellules identiques à celles présentes autour du xylème
Cellules vivantes à paroi cellulosique ou lignifiée
Cellules qui communiquent avec les cellules de contact (plasmodesmes)
Cellules largement vacuolisées
Soit présence de chloroplastes (tiges herbacées, jeunes rameaux)
Soit accumulation de réserves (amidon, protéines, lipides) (plantes pérennes)

mardi 20 septembre 11

Cellules secrétrices:
• Cellules capables de synthétiser des composés de type terpènes volatiles ou non
• Cellules sont regroupées en canaux secréteurs
• Famille des ombellifères (persil, cerfeuil, coriandre, celeri, fenouille, angélique): terpènes
volatiles
• Famille des Euphorbiacées: synthèse de latex (cellules secrétrices= laticifères)
• Hévéa ou « Arbre qui pleure » produit du latex (polyterpène - caoutchouc)

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V Feuille : organe spécialisé dans la photosynthèse

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Organisation d’une feuille
d’Angiospermes
(coupe transversale)

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