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TD  2-­‐Biodiversité  
Physiologie  des  plantes  soumises  aux  stress  
1-­‐ Introduction  
Les   plantes   vont   rencontrer   des   conditions   environnementales   qui   peuvent   être   extrêmes   ou  
inhabituelles.  Ces  conditions  vont  avoir  plusieurs  impacts  :  sur  les  plantes  (leur  physiologie,  sur  leur  
développement   et   leur   survie).   Les   plantes   vont   répondre   à   ces   impacts.   L’étude   de   ces   réponses  
permet  de  comprendre  la  répartition  des  plantes  au  niveau  géographique.    
Le  végétal  s’est  adapté  partout  parce  qu’il  peut  répondre  aux  différents  stress.    
2-­‐ Stress  biologique  :    
Sous   la   notion   de   stress,   on   pense   à   des   effets   hostiles,   négatifs   sur   l’organisme   vivant.   Face   à   un  
stress,  il  y  a  une  réponse.  Si  on  prend  un  concept  de  mécanique  :  on  exerce  une  force  sur  un  objet  
qui  va  se  déformer  en  réponse.  L’organisme  vivant  réagit  face  au  stress.  Au  sein  d’un  écosystème,  un  
stress   va   limiter   le   gain   en   carbone.   C’est   donc   une   contrainte   externe.   Cela   limite   la   productivité  
végétale.    
●   Définition  :   C’est   une   force   ou   une   influence   hostile   qui   tend   à   empêcher   un   système   normal   à  
fonctionner.  Cette  définition  est  discutée.  La  notion  de  stress  n’est  pas  forcément  négative.  Certaines  
plantes  sont  capables  de  s’adapter  à  certains  styles  de  stress.    
             3-­‐  Réponse  des  plantes  aux  stress  :  
Certaines  plantes  ne  sont  pas  capables  de  s’adapter.  Le  stress  provoque  des  lésions,  il  provoque  des  
dysfonctionnements  au  niveau  fonctionnel.    
L’échappement  

 
 
 
 
 
L’évitement  et  la  
tolérance  

Stratégie  végétale  
 

Ce  sont  les  éphémérophytes  (qui  ont  un  cycle  biologique  court  :  elles  font  tiges,  feuilles,  fruits  
et  graines  pendant  la  saison  favorable).  Les  plantes  échappent  au  stress  car  le  cycle  
biologique  est  calé  sur  la  région  favorable.  
Les  plantes  résistent  au  stress.  
●  L’évitement    
Les  plantes  tentent  de  réduire  les  effets  du  stress.    
Exemples  :  la  Luzerne  produit  un  système  racinaire  qui  est  très  important  (jusque  dans  la  
nappe  phréatique).  La  sécheresse  touche  moins  la  luzerne.    
Les  cactus  ont  de  très  petites  feuilles  en  forme  d’épines,  cela  réduit  la  perte  d’eau  lors  de  
fortes  chaleur.    
●  La  tolérance  
La  plante  est  en  équilibre  avec  le  stress.  La  plante  va  affronter  le  stress  totalement.    
Exemple  :  les  plantes  reviviscentes  («  plantes  de  la  résurrection  »).  Elles  affrontent  un  stress  
de  sécheresse  et  vont  complètement  sécher.  Lorsqu’il  pleut  à  nouveau,  elles  reviennent  à  un  
état  non  desséché.    
è Les  plantes  ce  sont  adaptées.  Ce  sont  des  modifications  morphologiques  et  
métaboliques.  Elles  sont  héritables.  Elles  sont  transmisses  à  la  génération  suivante.  
Ce  sont  des  modifications  qui  ont  lieu  sur  des  millions  d’années.    
Exemple  :  les  Crassulacées  ont  des  modifications  au  niveau  morphologiques  (tiges  
charnues)  et  métabolique  (acide).  
è Les  plantes  ce  sont  également  acclimatées.  Ce  sont  des  modifications  qui  ne  sont  pas  
héritables.  Les  plantes  peuvent  devenir  résistantes  au  froid.    
Les  végétaux  sont  capables  de  développer  une  réponse  positive  à  un  stress.    

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4-­‐ Le  stress  hydrique  :    
●  Les  dommages  :    
Le   stress   hydrique   touche   d’abord   les   membranes.   La   bicouche   lipidique   est   endommagée,   ce   qui  
provoque   une   fuite   de   liquide   qui   sort   de   la   cellule.   Au   niveau   des   membranes   on   trouve   les  
protéines  qui  sont  endommagées.  La  cellule  n’est  plus  turgescente.    
La   photosynthèse   est   touchée   à   différents   niveaux,   au   niveau   de   l’ATP   synthetase,   au   niveau   de   la  
rubisco  ainsi  que  sur  les  transporteurs  d’électrons.    
●  Les  réponses  :  
 Les  plantes  vont  :    
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-­‐
-­‐

Réduire  la  croissance.  Les  plantes  si  on  ne  les  arrose  pas,  vont  perdre  leurs  feuilles.    
Fermeture   des   stomates.   Il   y   aura   moins   de   CO2   qui   va   entrer,   donc   il   y   aura   moins   de  
photosynthèse.  L’hormone  ABA  est  augmentée  ce  qui  permet  la  fermeture  des  stomates.    
Ajustement   osmotique  :   la   plante   est   capable   de   produire   et   d’accumuler   certaines  
molécules   (eau,   potassium,   sucres,   sels   minéraux),   les   osmolites.   Cela   va   permettre   de  
retenir  l’eau.  

Le  cas  du  stress  à  la  sécheresse  :    
On  cherche  des  gènes  de  résistance  à  la  chaleur  pour  fabriquer  de  nouvelles  plantes  plus  résistantes.  
On   a   trouvé   des   gènes   de   résistance   à   la   sécheresse.   Ils   ont   été   mis   en   évidence   chez   les   plantes  
reviviscentes  (Craterostigma  plantagineum).  Les  gènes  sont  à  l’origine  de  certaines  protéines.  Ils  sont  
activés   lorsqu’il   y   aura   la   sécheresse.   Les   protéines   LEA   sont   donc   synthétisées   par   les   gènes,   en  
phase   tardive   au   moment   de   l’embryogenèse.   Ces   protéines   ont   pour   rôle   de   chaperon   moléculaire,  
de   protection.   Elles   prennent   la   place   des   molécules   d’eau   perdues   et   protègent   les   autres   protéines  
qui  pourront  être  détruites.    
On  trouve  plusieurs  types  de  LEA  comme  les  déhydrines.    
On   trouve   également   les   osmolytes   qui   vont   retenir   l’eau   par   des   phénomènes   d’osmose   et   donc  
maintenir  la  turgescence  de  la  cellule  végétale.  Le  saccharose  est  synthétisé  en  masse  pour  que  les  
cellules  végétales  retiennent  l’eau.    
5-­‐ Stress  thermiques  
Les  plantes  réagissent  différemment  aux  températures.  Les  plantes  ont  une  température  optimale  de  
croissance.    
è Lié  au  froid  :    
On  peut  observer  des  lésions  comme  une  diminution  de  la  croissance  des  feuilles,  une  inhibition  de  la  
floraison  et  de  la  formation  des  fruits,  un  flétrissement,  une  chlorose  (jaunissement  des  feuilles)  et  
des  nécroses.  La  tolérance  est  donc  variable  pour  chaque  plante.    
Lors  d’un  froid  important,  il  y  a  une  formation  de  cristaux  de  glace  entre  les  cellules.  Ces  cristaux  vont  
concentrer  les  solutés.  Il  y  aura  une  fuite  d’eau  de  l’intérieur  des  cellules  vers  l’extérieur.  Ce  sont  les  
membranes   qui   vont   être   touchées.   On   peut   avoir   des   lyses   de   cellules   ou   la   fusion   des   couches  
lipidiques.    
 
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è Acclimatation  au  froid  :    
Cela  est  valable  pour  une  plante  qui  est  exposée  à  des  températures  faibles  régulièrement.  Certaines  
protéines   sont   synthétisées   par   ces   plantes.   Ce   sont   des   protéines   antigel.   Ces   protéines   vont  
empêcher  la  formation  des  cristaux  de  glace.  On  les  retrouve  chez  certaines  céréales.    
è Les  températures  très  élevées  
On  a  donc  un  problème  de  surchauffe  pour  la  plante.  Les  membranes  deviennent  poreuses.  L’eau  des  
cellules  va  sortir  et  les  elles  vont  perdre  leur  turgescence.  On  va  avoir  un  effet  sur  la  photosynthèse  
également.    
è Certaines  plantes  supportent  la  chaleur  
Les  xérophytes  (agaves,  cactus)  sont  des  plantes  succulentes  (car  la  tige  est  chargée  de  suc).  La  tige  
est  creuse.  Les  feuilles  sont  à  la  verticale  et  non  à  l’horizontal  pour  limiter  l’impact  du  soleil.    
Au  niveau  biochimique,  on  a  mis  en  évidence  des  protéiques  de  choc  thermique,  les  HSP.    Ce  sont  
des   protéines   qui   sont   fabriquées   suite   au   stress.   Ces   protéines   jouent   un   rôle   de   chaperon  
moléculaire.  Ce  sont  des  protéines  de  faible  poids  moléculaire.    
6-­‐ Le  stress  salin  :    
S’il  y  a  trop  de  sel,  les  ions  Na+  et  Cl-­‐  peuvent  devenir  toxiques.  Les  plantes  halophytes  sont  capables  
de  pousser  sur  ces  sols.  Elles  possèdent  des  systèmes  de  régulation  du  sel.    
7-­‐ Insectes  et  maladies    
Les  insectes  et  les  maladies  sont  des  attaques  pour  la  plante.  Les  plantes  sont  capables  de  répondre  à  
ces   agressions.   La   réaction   est   d’abord   locale   puis   globale.   La   plante   mémorise   l’attaque   et   pourra  
répondre  plus  facilement  aux  autres  agresseurs.    
La   plante   se   défend   grâce   aux   métabolites   secondaires.   Dans   ces   métabolites,   on   trouve   les  
phytoalexines.  Ils  permettent  à  la  plante  de  se  défendre.  C’est  comme  si  la  plante  avait  ses  propres  
antibiotiques  pour  réagir.    
On  a  3  échelles  de  réponse  :    
-­‐
-­‐
-­‐

Réaction  d’hypersensibilité  au  niveau  du  site  d’attaque  
Réponse  par  résistance  locale  acquise  
Réponse  par  résistance  systémique  acquise  

●  Réactions  d’hypersensibilité  :  elles  sont  déclenchées  par  une  métabolisation.  Les  microorganismes  
qui  s’attaquent  à  la  plante  vont  produire  des  éliciteurs.  La  plante  possède  des  récepteurs  à  ce  type  
de  molécules.  La  plante  peut  modifier  la  structure  de  sa  paroi.  Elle  va  l’épaissir  en  synthétisant  de  la  
lignine.   Elle   va   activer   des   gènes   de   défense   qui   sont   à   l’origine   de   nombreuses   molécules   et   de  
métabolites.  Ils  vont  activer  la  synthèse  des  protéines  PR.  Cela  peut  être  des  chitinase  (qui  dégradent  
la   chitine   contenue   dans   les   champignons   par   exemple).   La   bactérie   pathogène   peut   inhiber   les  
protéases   fabriquées   par   les   agresseurs.   La   plante   peut   également   produire   des   métabolites  
secondaires,  les  phytoalexines  qui  permettent  à  la  plante  de  se  défendre.    

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La   cellule   après   avoir   produit   tout   cela   entre   en   nécrose.   Avant   de   s’autodétruire,   la   cellule   aura  
produit   des   métabolites   qui   vont   être   des   messagers   pour   les   cellules   voisines.   On   passe   donc   à   la  
phase  de  résistance  locale  acquise.    
La  

résistance  systémique  acquise  est  considérée  comme  une  immunité  qui  est  plus  ou  moins  efficace.  
Toutes   les   parties   de   la   plante   vont   pouvoir   se   défendre.   L’acide   salicylique   a   un   rôle   de   messager  
secondaire.    
On  peut  également  citer  les  jasmonates  qui  ont  également  un  rôle  de  messager  secondaire.    
 
 
 
 
 
 
 
8-­‐ Polluants  de  l’environnement    
On  peut  trouver  dans  le  sol  des  métaux  lourds,  dans  l’air  des  oxydes.    
Exemple   du   plomb  :   la   sensibilité   est   variable   selon   les   espèces   végétales.   Certaines   ne   vont   pas  
absorber  ces  métaux.  D’autres  vont  les  accumuler.    

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Viola  calaminaria  est  capable  de  concentrer  le  plomb  à  de  fortes  concentrations  sans  que  cela  soit  
toxique   pour   son   fonctionnement.   On   peut   faire   de   la   phytoremédiation,   c’est-­‐à-­‐dire   que   l’on   va  
dépolluer  à  l’aide  de  ces  plantes.    
Comment  expliquer  cette  tolérance  ?    
Les   métaux   vont   former   des   complexe   organo-­‐métalliques.   Le   métal   est   complexé   avec   un   acide  
aminé  qui  est  soufré.    
Il  y  a  également  la  synthèse  de  la  phytochélatine.  Ce  sont  de  petits  peptides  soufrés  (qui  ressemblent  
au   gluthation).   Ils   sont   synthétisés   au   niveau   de   cytoplasme   des   cellules.  Ils   emmènent   le   métal   dans  
la  vacuole  qui  va  se  complexer  avec  des  acides  organiques.    
La  plante  stocke  dans  les  vacuoles  que  cela  ne  soit  pas  toxique  pour  la  plante  elle-­‐même.    
Le   dioxyde   de   souffre   (SO2)   entre   jusque   dans   les   cellules   végétales   par   les   stomates.   Il   se   dissout  
dans   l’eau   apoplasmique   (entre   les   cellules).   Il   donne   des   sulfites   et   des   bisulfites.   La   plante   à   la  
capacité  de  métabolisé  ces  composés.  Elle  peut  les  transformer  en  SO42-­‐  qui  est  moins  toxique  et  en  
réduire  une  partie  en  H2S  qui  est  un  gaz  qui  ressort  des  stomates.    
C’est  de  la  détoxication.    
Lorsque  ce  n’est  pas  possible,  il  va  y  avoir  des  lésions  qui  ont  un  effet  sur  les  membranes  et  sur  la  
photosynthèse.  Dans  les  zones  de  forte  pollution  au  SO2,  les  feuilles  se  décolorent  et  tombent.    

 

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