Elément de botanique

Eléments de botanique
Travaux pratiques
BLOC 1 bachelier en Sciences biologiques
Année académique 2016-2017
Professeur : D. Michez
Assistante : E. Hennebert
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
1. Introduction générale
L’objectif des travaux pratiques du cours d’élément de botanique est d’illustrer le cours
théorique. Deux types d’exercices seront réalisés. Le premier consiste en la réalisation d’un
herbier de 30 planches construites entièrement par l’étudiant. Ce travail permet de s’initier à
la botanique de terrain et à la détermination des plantes au moyen d’une flore. La seconde
partie de la formation est réalisée au cours de 7 séances de travaux pratiques organisées en
laboratoire. Elles ont pour objectif d’initier l’étudiant à la diversité du règne végétal (sensu
lato). Les TP se traduisent par la réalisation d’une farde reprenant l’ensemble des
observations et évaluations. De plus, au cours des séances en laboratoire, des interrogations
seront organisées au sujet de la matière théorique relative à la séance. Une étude attentive de
la matière avant la réalisation du TP est donc une condition essentielle pour réussir
correctement cet exercice. Les notes des interrogations sont intégrées dans la note de la farde
de TP.
L’examen pratique porte sur la matière vue au cours théorique et aux TP. Lors de cet
examen, l’étudiant doit être capable de refaire les observations réalisées au cours des séances
en laboratoire (par exemple déterminer, représenter et légender une partie de plante) et de
déterminer une plante à l’aide d’une flore de référence.
La cotation pour la partie pratique du cours d’élément de botanique s’établit de la manière
suivante :
20% pour la réalisation de l’herbier
20% pour la farde de TP
60% pour l’examen pratique
1.1. Matériel personnel
Matériel à acquérir :
-
-
Brucelles
Aiguilles montées
Scalpel
Lame de rasoir
Compas
Petite règle ou équerre
Papier millimétré
Crayon ordinaire et taille crayon
Crayon de couleur
Gomme
Flore de référence : Lambinon, J., De Langhe, J.-E., Delvosalle, L., Duvigneaud, J.
Nouvelle flore de la Belgique, du G.D. de Luxembourg, du Nord de la France et des
régions voisines. Editions du Patrimoine du Jardin botanique national de Belgique.
Loupe de terrain pour les excursions et les identifications
Farde
Feuilles
2
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
1.2. Matériel distribué par l’assistant
-
Lames porte-objet
Lamelles couvre-objet
Pipette pasteur
Verre de montre
1.3. Matériel d’observation
1.3.1. Binoculaire
Description
La loupe binoculaire est composée d’un statif portant une crémaillère sur laquelle se trouve
deux oculaires. La crémaillère est commandée par une vis bilatérale qui permet le
déplacement vertical des oculaires. Un support en verre muni de valets est destiné à recevoir
le matériel à observer.
3
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
Utilisation
L’acuité visuelle différant souvent entre les yeux d’une même personne, un réglage adapté à
la vue de chacun est nécessaire. Ce réglage, une fois réalisé, reste valable pour l’ensemble des
observations de la séance. Il s’effectue en deux étapes par une mise au point sur du papier
quadrillé. La première mise au point est effectuée avec l’oculaire fixe en agissant sur la
crémaillère. La seconde mise au point est réalisée, avec l’autre œil, uniquement avec
l’oculaire réglable par rotation de sa bague filetée. L’écartement des oculaires doit être ajusté.
La mise au point ultérieure, sur un objet à examiner, est effectuée par simple déplacement de
la crémaillère. Un bon réglage de l’objet est indispensable.
1.3.2. Microscope
Description
4
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
Utilisation
1.
2.
3.
4.
5.
Allumer la lampe sous le microscope.
Déposer la lame porte-objet sur la platine, l’insérer sous les valets.
Utiliser l’objectif 3,5x.
Centrer la préparation sous l’objectif.
Régler l’intensité lumineuse en ajustant l’ouverture du diaphragme avec la manette du
diaphragme.
6. Effectuer la mise au point en montant la platine jusqu’à la butée avec la vis bilatérale de la
crémaillère (sans regarder par l’oculaire). Ensuite, l’œil à l’oculaire, descendre la platine
au moyen de la vis bilatérale jusqu’à voir apparaître l’image et jusqu’à dépasser
légèrement la mise au point. Ces opérations s’effectuent en vitesse rapide. Tourner alors la
vis en sens inverse afin d’affiner la mise au point en vitesse lente.
7. Explorer la préparation puis centrer l’objet à observer.
8. Mettre en place l’objectif 10x.
9. Effectuer la mise au point.
10. Régler l’intensité lumineuse en ajustant l’ouverture du diaphragme et l’éloignement du
condenseur.
11. Explorer la préparation puis centrer l’objet à observer.
12. Mettre en place l’objectif 40x.
13. Effectuer la mise au point.
14. Régler l’intensité lumineuse en ajustant l’ouverture du diaphragme et l’éloignement du
condenseur.
1.4. Représentation
Deux types de représentations sont principalement utilisés : le dessin et le schéma. Le
diagramme floral est un type particulier de schéma exclusivement réservé à la description des
composantes florales (voir TP 5 et 7).
Dans tous les cas, les représentations doivent être claires et suffisamment grandes (ne pas
hésiter à utiliser une page entière).
1.4.1. Dessin
Principe
Le dessin est une représentation fidèle de l’objet. Il est réalisé à main levée au crayon, les
traits doivent être fins et nets. L’utilisation de crayons de couleurs est interdite. Les hachures
et les noircissements sont également proscrits. Le dessin s’accompagne toujours d’une
légende précise (ligne de rappel) et d’une échelle. Le choix de l’échelle conditionne la
représentation des détails. L’utilisation d’un effet de zoom permet de cantonner les dessins de
détails à une partie restreinte de l’objet en utilisant une échelle plus grande.
En morphologie, lorsque le dessin est partiel, il faut interrompre les organes incomplètement
représentés par deux segments parallèles pointillés. En anatomie, les tissus et les cellules
peuvent être interrompus de la même façon.
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TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
Echelle
-
Echelle numérique
L’échelle est indiquée sous forme d’un rapport simple.
E = dimension de l’objet représenté / dimension de l’objet réel
-
Echelle graphique
L’échelle consiste en un segment correspondant à x unités dans la réalité.
X unité
En microscopie, le calcul de l’échelle utilise le diamètre du champ optique, fonction de
l’objectif utilisé.
Objectif 3,5x présente un diamètre de 4000µm.
Objectif 10x présente un diamètre de 1400µm.
Objectif 40x présente un diamètre de 350µm.
Convention
En anatomie, des conventions de traits clarifient la représentation des parois des cellules et
renseignent sur le type et la nature de leurs épaississements.
-
Paroi primaire :
Cellulose : trait simple entre deux cellules voisines
-
Paroi secondaire :
Cellulose : deux traits entre deux cellules
Lignine et subérine : trois traits entre deux cellules voisines
6
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
Cutine : trait continu
1.4.2. Schéma
Le schéma est une représentation symbolique, sans que la notion d’échelle n’intervienne. Le
choix des symboles est essentiel, il s’agit le plus souvent de formes géométriques simples. Le
schéma est également réalisé au crayon, mais à l’aide d’instruments. La légende qui
accompagne le schéma consiste en une liste des symboles utilisés suivis de la signification de
leur sens. La signification des symboles peut être aussi directement précisée par des lignes de
rappel.
1.4.3. Comparaison entre dessin et schéma
a) Exemple en histologie : coupe transversale dans un organe cylindrique
-
Dessin d’une portion de la coupe :
Tissu A formé de cellules dont la paroi secondaire est composée principalement de lignine.
Tissus B et D formés de cellules ne présentant pas d’épaississement secondaire.
Tissu C formé de cellules dont la paroi secondaire est composée principalement de cellulose.
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-
Schéma :
b) Feuille composée pennée de Rosa sp.
-
Dessin :
8
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-
Schéma:
= pétiole
= rachis
= pétiolule
= foliole
= stipule
ou
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1.5. Ouvrages de référence
Bastin, De Sloover, Evrard et Moens, 1996. Flore de la Belgique, 4ème édition. Ed. Artel,
Namur, 359 pp.
Blamey et Grey-Wilson. La flore d’Europe occidentale.
Bon, 1988. Champigons d’Europe occidental. Ed. Arthaud. 368 p.
Courtecuisse et Duhem, 2000. Guide des champignons de France et d’Europe. Ed.
Delachaux et Niestlé, Paris. 476 pp.
Dulière, Tanghe et Malaisse, 1995. Répertoire des groupes écologiques du fichier
écologique des essences.
Judd, Campbell, Kellogg et Stevens, 2002. Botanique systématique, une perspective
phylogénétique. Ed. De Boeck, Bruxelles, 467 pp.
Lambinon, De Langhe, Delvosalle et Duvigneaud. Nouvelle flore de la Belgique, du G.D.
de Luxembourg, du Nord de la France et des régions voisines. Editions du Patrimoine
du Jardin botanique national de Belgique.
Raven, Evert et Eichhorn, 2000. Biologie végétale. Ed. De Boeck Université, Bruxelles, 940
pp.
Roland et Vian, 1997. Atlas de biologie végétale, tome 1 : organisation des plantes sans
fleurs. Ed. Masson, Paris, 136 pp.
Spichiger, Savolainen, Figeat et Jeanmonod, 2002. Botanique systématique des plantes à
fleurs, une approche phylogénétique nouvelle des Angiospermes des régions
tempérées et tropicales. Ed. Presses polytechniques et universitaires romandes,
collection biologie, Lausanne, 413 pp.
1.6. Responsabilité et ordre
Chaque étudiant est responsable du matériel mis à sa disposition. Toute défectuosité, tous bris
de matériel, toute disparition, doivent être immédiatement signalés.
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TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
2. Herbier : mode opératoire
2.1. Consignes
Dans le cadre des Travaux Pratiques du cours d'éléments de botanique, il est demandé aux
étudiants de réaliser un herbier comprenant 30 planches dont :
-
Un maximum de :

-
3 Dicotylédones ligneuses (arbres ou arbustes) indigènes. Les arbres de parcs ou
de jardins sont exclus. Concrètement, cela signifie que l'étudiant récoltera ses
espèces ligneuses en forêt.
Un minimum de :

1 Bryophytes

1 Ptéridophytes

1 Gymnospermes

2 Poaceae

2 Asteraceae

25 familles végétales
Les prêles, fougères, gymnospermes et angiospermes devront être présents dans la
"Nouvelle flore de la Belgique, du G.D. de Luxembourg, du Nord de la France et des régions
voisines", qui constitue l'ouvrage de référence utilisé aux TP. Si cette flore n’est pas
disponible, les étudiants pourront utiliser la flore suivante : Bastin, De Sloover, Evrard et
Moens, 1996. Flore de la Belgique, 4ème édition. Ed. Artel.
Les végétaux devront être identifiés jusqu'au niveau spécifique.
Pour les mousses et les hépatiques l'identification au niveau d'un rang taxonomique
supérieur (embranchement ou classe) est suffisante.
L’accent doit être mis sur la diversité. Un herbier doit comprendre 25 familles différentes.
2.2. Récolte du matériel végétal
La plante devra toujours être en floraison ou en fructification. Les fleurs ou les fruits devront
être présents sur la planche. Pour les espèces herbacées, la plante entière (racines y compris)
sera prélevée.
Les plantes seront récoltées dans des milieux variés. Pour chaque plante récoltée, les
informations suivantes seront de suite consignées dans un carnet de terrain : date et
localisation précise, le biotope (forêt de feuillus, bord de route, prairie, haie, etc.), pente et
exposition, type de sol (remblais, sable, limon, etc.), composition de la végétation
environnante (nombre de strates, autres espèces connues, etc.). Deux ou 3 exemplaires de
chaque espèce seront ramenés au bureau si l'espèce n'a pu être déterminée avec certitude sur
le terrain.
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TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
Une loupe de poche pliante est souvent nécessaire pour l'observation du matériel en
vue de la détermination sur le terrain.
Remarques :
-
Ne pas prélever dans les Réserves Naturelles.
Ne pas prélever d'espèces protégées.
Les ligneux seront représentés par un rameau feuillé (pas simplement une feuille).
2.3. Séchage des échantillons
Le matériel est placé entre 2 feuilles de papier journal (+/- aux dimensions de la planche de
montage final) et mis sous presse (2 planches de bois surmontées d'un poids lourd suffisent).
Les exemplaires de grande taille seront pliés "en accordéon". Le papier sera changé plusieurs
fois si nécessaire, fréquemment si la récolte a eu lieu un jour de pluie ou pour des plantes des
milieux humides. Une semaine de séchage suffit en général.
Cas particulier des champignons :
Certains champignons pérennes (récoltés sur des troncs d'arbre par exemple) conservent leur aspect en herbier,
ils ne nécessitent aucun traitement préalable. Cependant la majorité des espèces pourrissent très rapidement une
fois récoltées. Dans ce cas, l'étudiant en réalisera une description sommaire (forme, couleur, odeur
particulière,…) et le séchera rapidement (sur un radiateur par exemple). Une fois sec il sera placé dans un sachet
de type cellophane (disponible chez l'assistant) pour conservation. On parle d'excicatat.
Facultatif : la couleur des spores étant un critère fondamental pour l'identification des champignons à lames,
l'étudiant pourra tenter de réaliser une "sporée". Dès la récolte, l'exemplaire est placé sur une feuille de papier
blanc, le chapeau séparé du pied et posé "lames contre la feuille". L'ensemble est enfermé dans une feuille
aluminium. Après quelques heures, si l'exemplaire est "mâture", les spores présentes sur les lames se déposent
sur le papier. On peut alors en noter la couleur.
2.4. Mise en herbier
Lorsque le végétal est sec, il peut être monté définitivement. Sur une planche ne peut
apparaître qu'un individu, ou plusieurs individus de la même espèce récoltés le même jour sur
la même station. Les exemplaires de grande taille peuvent être pliés. Il sera fixé à l'aide de
petites bandelettes blanches. Des éléments trop volumineux (racines, bulbes..) pourront être
coupés longitudinalement. Des éléments détachés (aiguilles de conifères, fruits, fleurs...)
peuvent être placés dans une petite enveloppe ou un petit sac plastique collé sur la planche.
L'étiquette est collée dans le coin inférieur droit de la planche.
Les plantes séchées sont fixées sur une planche de papier épais (de type bristol), de format
26 x 38 cm (approximativement). Veillez à ne pas vous écarter de ces dimensions de plus de 2
ou 3 cm. La fixation se fait à l'aide de papier gommé ou de petites bandes d'adhésif blanc (pas
de papier collant "classique"). Une étiquette sera collée dans le coin inférieur droit de la
planche. Chaque planche est placée dans une double feuille de papier buvard ou autre, de
façon à protéger le végétal et à récupérer les éléments qui pourraient s'en détacher (fruits,
aiguilles....). L'ensemble de l'herbier est maintenu de préférence entre 2 cartons épais, ou
planchettes de bois reliés par des sangles.
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TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
Le bristol et la chemise de protection sont à acheter par l'étudiant. Des herbiers types
seront en vente à l’unité de botanique.
Les déterminations des ptéridophytes (prêles et fougères) et spermatophytes
(gymnospermes et angiospermes) seront réalisées à l'aide de la flore suivante :
LAMBINON, J., DE LANGHE, J.-E., DELVOSALLE, L., DUVIGNEAUD, J. Nouvelle flore de la
Belgique, du G.D. de Luxembourg, du Nord de la France et des régions voisines. Editions du
Patrimoine du Jardin botanique national de Belgique.
L'utilisation de flores illustrées et le choix de celles-ci lors de la réalisation de l'herbier
sont laissés à l'appréciation de l'étudiant. Des conseils dans le choix de ces flores peuvent être
obtenus auprès des enseignants.
2.5. Etiquette
Ses dimensions approximatives : 7-10 x 9-12 cm
Elle reprendra les rubriques suivantes :
- Collection (ou Leg.) = nom du propriétaire de l'herbier
- N° = numéro de la planche : 1 à 30
Rappel : ce numéro est donné dès la récolte sur le terrain, il doit "suivre" la plante depuis sa
récolte jusqu'au montage.
-
Loc. = localité administrative de récolte.
-
Date = date de récolte.
-
Pays = peut être abrégé (B. pour Belgique).
-
Biotope (ou milieu) = milieu où a été récoltée la plante (forêt de feuillus, vieux mur,
terrain vague, terril, marais, etc...).
-
Obs. = observations que vous jugez utiles de signaler pour la détermination de la plante,
et qui n'apparaissent pas sur l'exemplaire. Ex : la couleur originelle des fleurs si elle a
changé au séchage, la taille d'un arbre ou d'un arbuste, une odeur particulière...
Avec la plante séchée et les indications notées dans la rubrique observation, on doit être
capable de re-déterminer l’espèce prélevée.
-
Type pol. = type de pollinisation observé ou supposé (anémophile, entomophile, …).
-
Type dis. = type de dissémination observé ou supposé (zoochore, anémochore, …).
-
Type bio. = type biologique de la plante (terrophyte, chaméphyte, …)
-
Famille = famille taxonomique (voir cours). Ex : Ericaceae.
-
Nom = Nom latin complet de la plante, à savoir :
Genre + épithète spécifique + Auteur
Ex : Calluna vulgaris (L.) Hull
Notez :
 qu’un nom latin ne prend jamais d’accent,
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TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
 que le nom de genre commence toujours par une majuscule,
 que l’épithète spécifique commence toujours par une minuscule,
-
 qu’il est nécessaire de noter le nom du ou des parrains (descripteur) en
entier. Lorsque le nom est abrégé, l’abréviation est suivie par un point (ex :
L.)
Nom vern. = nom vernaculaire = nom français Ex. Callune, bruyère commune.
-
Det. = Determinavit = Personne qui a déterminé la plante.
Remarques : si une détermination n'est pas certaine, on peut faire précéder le rang taxonomique incertain de
"cf.". Ex. Carex cf. flacca Schreb. signifie que la personne qui a déterminé la plante est certaine qu'il s'agit bien
du genre Carex, mais n'est pas certaine de l'espèce flacca. Si elle n'a aucune idée de l'espèce, elle notera Carex
sp.
La famille et le nom latin complet ne sont demandés que pour les ptéridophytes et
spermatophytes.
Exemple d'étiquette correcte, parmi d'autres, la présentation générale de l'étiquette est laissée
au choix de l'étudiant :
Coll. :
Date :
N° :
Loc. :
Pays :
Biotope :
Obs. :
Type pol. :
Type dis. :
Type bio. :
Famille :
Nom. :
Nom vern. :
Det. :
2.6
Compilation des planches d’herbier
Chacune des planches sur lesquelles a été fixée une plante est protégée par un buvard. Ceci
permettra aussi à la plante de continuer à sécher dans l’herbier.
Les planches devront être regroupées par famille et classée par ordre alphabétique. Une
feuille reprenant la liste des espèces mises en herbier, les familles, leur mode de pollinisation,
leur mode de dissémination et leur type biologique, sera annexée à l’herbier.
Familles
Espèces
Type de
Type de
pollinisation
dissémination
Type biologique
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TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
3. Travaux pratiques en laboratoire
3.1. Réalisation de la farde de travaux pratiques
Une première page de garde (titre, nom et prénom, groupe, année académique) doit figurer
dans la farde des travaux pratiques (TP) du cours d’élément de botanique.
Chaque séance de TP fait l’objet d’un rapport manuscrit. Un rapport couvre la matière vue
sur une séance de TP (4h). Celui-ci reprend la date et le titre général de la manipulation, les
nom et prénom de l’étudiant. Le numéro de paillasse et du matériel optique utilisés doivent
impérativement figurer sur la première page de chaque rapport. Un manquement à cette
consigne sera sanctionné par le retrait de 2 points sur la note totale du rapport. Si le rapport a
été réalisé en binôme ou trinôme, les noms des partenaires doivent aussi être mentionnés sur
le rapport. L’ensemble du rapport doit être structuré, chaque exercice (tableau, dessin, …)
comportant un titre précis et complet. L’ordre de présentation des schémas et des dessins doit
correspondre à celui exposé dans le mode opératoire. Chaque rapport doit être précédé du
mode opératoire correspondant. Les dessins doivent être impérativement accompagnés d’une
échelle. De plus, les dessins et schémas doivent être annotés à l’aide de traits verticaux ou
horizontaux réalisés à la latte.
Les protocoles et les rapports, insérés chronologiquement dans la farde de TP, doivent être
paginés.
Pour faciliter les corrections, il est interdit de placer les pages du rapport dans des fardes
chemises. Un rapport inséré dans des fardes chemises sera sanctionné par une note nulle pour
la totalité du rapport.
Un point sera retiré à la note totale du rapport pour tout manquement relatif aux consignes
citées plus haut, à savoir : indication du partenaire, de la date, des titres, de l’ordre de
présentation des schémas et dessins, du mode opératoire, de la pagination, réalisation des
traits à la latte, et propreté.
La lecture attentive des protocoles est un préliminaire nécessaire à toute
séance de TP. De même, il est demandé aux étudiants de revoir les chapitres
du cours théorique qui seront illustrés aux TP. Avant chaque séance de TP,
les connaissances sur la matière traitée pourront être évaluées. Les
questions de réflexion soumises dans les différents modes opératoires
doivent être complétées avant l’entrée dans le laboratoire. Ceci constitue
une condition nécessaire à la participation et à la cotation de la
manipulation.
3.2. Introduction générale
Il y a +- 4,5 milliards d’année, la croûte terrestre s’est refroidie et solidifiée. La vapeur d’eau,
en se condensant, fut à l’origine des océans. La vie se développa dans ces mers primitives.
Les premiers êtres vivants, microscopiques et unicellulaires, furent des bactéries dont les
Cyanobactéries. Les premiers eucaryotes sont apparus dans ces mers ; ce sont les protistes.
Trois types de lignées se sont diversifiés au sein des eucaryotes : les animaux, les
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TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
champignons et les végétaux au sens large. Les deux dernières seront abordées au cours de
ces travaux pratiques.
Dans le groupe des végétaux au sens large, les Cyanobactéries, puis certains Protistes à
caractère végétal (Algues) ont été les premiers à pratiquer la photosynthèse. Peu à peu,
l’atmosphère s’enrichit en oxygène. Cette étape cruciale permit le développement de la vie
terrestre animale et végétale. Parmi ces premiers végétaux terrestres figurent les Bryophytes.
Ceux-ci ne prirent jamais une forte ampleur. Ils restèrent très tributaires des milieux humides
pour leur croissance et leur développement. Les Ptéridophytes acquirent un système
conducteur particulièrement adapté au milieu terrestre. Seule leur reproduction s’opère encore
dans l’eau. D’autres, appelées Ptéridospermés, « inventèrent » l’ovule ; ces dernières ne sont
plus connues qu’à l’état de fossiles.
Les Gymnospermes sont généralement des arbres dont les organes sexuels aériens
préfigurent la fleur vraie. Ils apparurent à la fin du Carbonifère.
C’est à la fin de l’ère Secondaire qu’apparurent les premières Angiospermes (ou plantes à
fleur). Leurs graines sont enfermées dans un organe clos (fruit). Les Angiospermes occupent
avec succès des milieux écologiques très divers dont les Gymnospermes se trouvent exclus ;
ces derniers subsistent dans les milieux souvent moins favorables comme les zones très
froides (la taïga ou les montagnes).
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TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
3.3 Objectifs
Les cinq premières manipulations ont pour objectif d’illustrer l’évolution de la vie végétale.
Nous étudierons d’abord les procaryotes photosynthétiques (cyanobactéries) et protistes
photosynthétiques (algues sensu lato) ainsi que les champignons. Nous nous focaliserons
ensuite sur l’étude des végétaux « supérieurs » en commençant par les plus primitifs, les
Bryophytes et les Ptéridophytes. La troisième séance sera consacrée aux Gymnospermes. Les
quatre dernières séances permettront de caractériser les Angiospermes. Nous mettrons en
évidence au cours de ces sept séances les « sauts évolutifs » majeurs :
-
passage de l’état unicellulaire à pluricellulaire ;
-
colonisation de la terre ferme ;
-
apparition des tissus vasculaires ;
-
indépendance des structures reproductrices vis à vis de l’eau ;
17
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
-
apparition de l’ovule et du grain de pollen ;
-
apparition de la fleur ;
-
apparition du fruit.
18
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
TP1 : Algues et champignons
1. Introduction
Les thallophytes sont un groupe polyphylétique d'organismes non mobiles traditionnellement
décrites comme « plantes inférieures » non vascularisées, sans feuille, ni tige, ni racine,
possédant un corps indifférencié (thalle). Ce groupe inclut certaines bactéries (dont les
Cyanobactéries), les algues, les lichens, les champignons, et parfois les mousses et hépatiques
à thalle.
1.1. Les procaryotes photosynthétiques (Cyanobactéries)
Parmi les Procaryotes photo-autotrophes, les Cyanobactéries (ou « algues bleues ») forment
une classe de ±3000 espèces, se distinguant par une photosynthèse oxygénique.
Les Cyanobactéries ont largement contribué à l’enrichissement de l’atmosphère en
oxygène durant l’ère Précambrienne où elles étaient les seuls organismes photosynthétiques.
Beaucoup de Bactéries dont certaines Cyanobactéries sont aussi capables de fixer l’azote
moléculaire atmosphérique (N2). Cette fixation de N2 est exclusivement rencontrée chez les
Monères. Chez certaines Cyanobactéries filamenteuses (ex : Nostoc sp.) l’assimilation d’N
atmosphérique est réalisée par des cellules spécialisées, les hétérocystes. Ces bactéries à thalle
présentent donc un début de différenciation cellulaire.
D’un point de vue macroscopique, la majorité des Cyanobactéries vivent en suspension
dans les eaux douces ou marines (plancton). Certaines « algues bleues » forment des
« encroûtements » visibles notamment sur les rochers des côtes marines ou dans les flaques
d’eau asséchées. Un cas particulier est l’accumulation de sédiments calcaires provenant
d’algues bleues pour former des stromatolithes. L’étude de ces concrétions calcaires a
contribué largement à la reconstitution de l’évolution des organismes vivants. D’autres
cyanobactéries forment des associations symbiotiques notamment avec des champignons pour
constituer des lichens.
1.2. Les Protistes végétaux
Les protistes végétaux (ou Protophytes) sont les premiers eucaryotes photosynthétiques.
Comme chez tous les eucaryotes, on observe une succession de phase haploïde (n
chromosomes) et diploïde (2n chromosomes), suivant respectivement la méiose et la
fécondation. La plupart des protistes sont microscopiques et unicellulaires. Mais chez les
Protophytes, certains forment des colonies, alors que quelques-uns sont pluricellulaires et
étonnamment grands.
Les algues forment un groupe végétal extrêmement important (plus de 20.000 espèces)
dans lequel on classe des individus de morphologie fort différente. Parmi celles-ci, les
diatomées sont des cellules vivant isolées ou en colonies. Elles ont pour particularité de
disposer d’une paroi (ou frustule) de silice formée de deux valves. Ces thèques sont de forme
variable avec des ornementations diverses. Leur étude dans les milieux aquatiques présente un
grand intérêt dans l’évaluation de la pollution d’eau.
En simplifiant, les algues plus évoluées sont classées en fonction de la couleur des
pigments : rouge (embranchement des Rhodophytes), brune (embranchement des Phéophytes)
ou verte (embranchement des Chlorophytes). Ces couleurs sont le résultat de l’adaptation des
algues à leur milieu. En effet, les pigments interviennent dans la capture de l’énergie
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TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
lumineuse nécessaire pour la photosynthèse. Or, on sait que la lumière est constituée de
différents rayons de longueur d’onde variable. Quand les rayons solaires atteignent la surface
des mers, des lacs et des rivières, une partie est réfléchie, le reste pénètre dans l’eau. Alors
que certains rayons sont rapidement absorbés, le vert et le bleu pénètrent profondément et
déterminent la couleur des eaux. C’est ainsi que les algues vertes se développent dans les
zones proches de la surface, tandis que les algues rouges et brunes partagent les eaux les plus
profondes.
Fucus vesiculosus L. est une algue brune très abondante sur les côtes atlantiques. Elle
constitue une part importante du goémon, utilisé comme engrais. Le cycle d’un autre Fucus,
monoïque, est résumé ci-dessous. La phase diploïde est dominante pour cette espèce.
Figure 1. Cycle d’un
Fucus monoïque
1.3. Les Protistes fongiformes
Les protistes fongiformes partagent des caractéristiques avec les Champignons sensu stricto:
ce sont des organismes hétérotrophes, ils possèdent des cellules avec des parois cellulaires, et
ils sont capables de se reproduire par la formation de spores. Ils sont classés en 4
embranchements : les Myxomycètes (caractéristique particulière : l’appareil végétatif est un
plasmode, une masse cytoplasmique unique non cloisonnée en cellules distinctes et contenant
des milliers de noyaux), les Acrasiomycètes (transition entre l’état uni- et pluricellulaire), les
Oomycètes, et les Chytridiomycètes.
1.4. Les Champignons sensu stricto (Eumycètes)
Le règne des Champignons comprend des organismes le plus souvent multicellulaires,
présentant généralement un certain degré de différenciation cellulaire et un mycélium
cloisonné. Ils sont classés en 3 embranchements : les Zygomycètes (~1000 espèces) ont
20
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
l’aspect de moisissures et ne possèdent pas de carpophore ; les Ascomycètes (>48000
espèces) comprennent beaucoup de moisissures se reproduisant de manière asexuée, bien que
certains Ascomycètes produisent des carpophores visibles à l’œil nu (ex : morilles) et se
reproduisent de manière sexuée (production d’asques) ; et les Basidiomycètes (>30000
espèces), qui produisent tous des carpophores visibles (il s’agit en fait de la partie comestible
vendue dans le commerce) et portant les basides.
2. Objectifs
- Observation d’organismes sur lames microscopiques.
- Etude histologique dans les organes reproducteurs d’Ascomycètes et de Basidiomycètes.
- Etude de matériel frais ou en herbier.
3. Matériel
- Cyanobactéries (Nostoc sp.), préparation microscopique.
- Diatomées, préparation microscopique.
- Fucus vesiculosus : * matériel en herbier,
* coupes transversales de réceptacles de Fucus mâles et femelles.
- Oomycètes, préparation microscopique (Mildiou).
- Ascomycètes :
* matériel conservé dans l’alcool : Morchella sp. (Morille),
* Pezize : coupe dans l’hyménium.
- Basidiomycètes : * matériel frais : Agaricus bisporus (champignon de Paris),
* coupe dans l’hyménium.
4. Manipulation
Observation microscopique de cyanobactéries (Nostoc sp.)
 Dessiner un filament.
Légende : cellule végétative, hétérocyste.
Observation microscopique de diatomées
 Dessiner une diatomée.
Légende : frustule, nodule central, raphé, thèque inférieure, thèque supérieure.
Observation d’une algue brune : Fucus vesiculosus (Phaeophyta)
 Observer et dessiner le thalle.
Légende : aérocyste, crampon, thalle, réceptacle.
Observation microscopique de coupes transversales de réceptacles de Fucus mâles et femelles
 Schématiser un conceptacle mâle et un conceptacle femelle.
21
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
Légende : conceptacle, filament fertile, gamétocyste femelle, gamétocyste mâle,
paraphyse, pédicelle, pore.
Observation microscopique d’Oomycètes (Mildiou)
 Dessiner un thalle.
Légende : hyphe, épiderme de l’hôte, (stomate).
Observation d’un Ascomycète (Morchella sp.)
 Réaliser une coupe transversale dans l’organisme et dessiner la structure générale.
Légende : carpophore, hyménium, mycélium primaire.
Observation microscopique d’une coupe dans l’hyménium d’un Ascomycète (Pezize)
 Dessiner une partie de l’hyménium.
Légende : asque, ascospore, paraphyse, hyménium, mycélium secondaire à deux noyaux
haploïdes.
Observation d’un Basidiomycète (Agaricus bisporus)
 Faire le dessin général.
Légende : carpophore, chapeau, hyménophore, pied.
Observation microscopique d’une coupe dans l’hyménium d’un Basidiomycète
 Dessiner une partie de l’hyménium.
Légende : baside, basidiospore, mycélium secondaire dikaryotique.
5. Questions de synthèse et de réflexion
1. Déterminer les différences entre procaryotes et eucaryotes dans le tableau ci-dessous.
Caractéristiques
Procaryotes
Eucaryotes
ADN
Reproduction
Taille des cellules
Organites
2. Faire la distinction entre les termes suivants : plasmogamie et caryogamie, sporange et
gamétange, parasite et mutualiste, endomycorhize et ectomycorhize.
22
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
TP2 : Bryophytes et Ptéridophytes
1. Introduction
L’embranchement des Bryophytes marque le début du Règne des Métaphytes, plantes qui
progressivement se sont adaptées aux milieux terrestres. Les Mousses sont en effet les
premiers végétaux à présenter un "Cormus" c'est-à-dire une organisation de l'organisme
typique : racine, tige, feuille. Cet embranchement comprend deux classes principales : Les
Hepatospida et les Bryopsida.
Les Hépatiques sont couramment scindées en 2 groupes faciles à distinguer mais n’ayant
pas de valeur taxonomique : les hépatiques à thalle et les hépatiques à feuilles.
Les Hépatiques à thalle possèdent un appareil végétatif formé d’une lame verte étalée sur
le substrat. En général, le « thalle » possède une ramification dichotomique. La lame est fixée
sur le substrat par des rhizoïdes et/ou des écailles. Certaines Hépatiques présentent un thalle
très sophistiqué, c’est le cas de Marchantia polymorpha L. emend. Burgeff. Chez cette
espèce, les cellules chlorophylliennes sont empilées en petites structures ramifiées au sein de
chambres aérifères ; les gamétanges sont portés par des gamétophores et la reproduction
asexuée se réalise par l’intermédiaire de propagules.
Les Hépatiques à feuilles ressemblent extérieurement aux Bryopsida. Elles s’en
distinguent par quelques caractères macroscopiques : sporophyte possédant une soie hyaline
et une capsule sans péristome ni opercule, absence de coiffe, symétrie dorso-ventrale des tiges
feuillées, parfois présence de petites feuilles spécialisées appelées amphigastres.
Les Mousses sensu stricto se composent de deux ordres principaux : les Bryales et les
Sphagnales.
Chez les Bryales, le gamétophyte est formé principalement de tiges feuillées ancrées sur
le substrat par l’intermédiaire de rhizoïdes. Chez certaines espèces évoluées, une ébauche de
système conducteur est mise en place au centre de la tige. En fonction de la position du
sporophyte sur la tige, deux groupes sont distingués : les mousses acrocarpes (figure 2A) et
les mousses pleurocarpes (figure 2B). Les premières portent les sporophytes à l’extrémité des
tiges, les secondes ont leurs sporophytes attachés latéralement sur les tiges.
Les Sphagnales sont des Bryophytes quasi exclusivement inféodées aux sols acides et très
humides, notamment dans les tourbières. Une adaptation remarquable est la présence de
cellules spécialisées dans la rétention d’eau au sein de la feuille : les hydrocytes. Chaque
hydrocyte possède une paroi présentant des pores, cette même paroi est invaginée au sein de
la cellule (compartiment). Ces cellules sont vides de tout cytoplasme à l’état mature. Les
cellules chlorophylliennes sont beaucoup plus petites que les hydrocytes et les entourent.
23
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
Figure 2. A. Mousse Bryale
acrocarpe. B. Mousse Bryale
pleurocarpe.
A
B
L’embranchement des Ptéridophytes se distingue notamment de celui des Bryophytes par
deux caractères fondamentaux :
-
La dominance en taille et en durée de vie du sporophyte sur le gamétophyte.
L’appareil végétatif est diploïde et le gamétophyte est limité à un prothalle
microscopique souvent éphémère.
-
La présence d’un appareil végétatif plus différencié. Les Ptéridophytes
possèdent les tissus vasculaires différenciés (xylème et phloème) réunis en stèle.
Avec les tissus de soutien, ces structures permettent un port dressé et une taille
supérieure à celle atteinte par les mousses. Comme chez les Spermatophytes, les
Ptéridophytes (excepté les Psilotopsida) possèdent un appareil végétatif différencié
en trois types d’organes : les tiges, les feuilles et les racines.
Les Filicophyta comprennent les fougères proprement dites. La fougère mâle (Dryopteris
filix-mas (L.)Schott) est un exemple de Filicopsida. Atteignant 20 à 160 cm de haut, elle peut
occuper de grande surface en sous-bois, sur des terrains à tendance acide. Elle est vivace par
sa tige souterraine, le rhizome. Les pousses qui émergent chaque année correspondent aux
grandes feuilles ou frondes ou encore mégaphylles. D’abord repliées en forme de crosse, elles
sont constituées d’un long pétiole et d’un limbe découpé. Les plus petites divisions du limbe
s’appellent pinnules. Les sores sont localisés sur le bord de certaines pinnules. Ils présentent
une membrane (indusie) qui recouvre les sporanges.
Les Sphenophyta comprennent les prêles, parfois appelées « queue de cheval » en raison
de leurs denses ramifications en verticilles. Un aspect évolutif important rencontré chez les
prêles est la spécialisation de certaines feuilles portant des sporanges. Ces feuilles sont réunies
en un épi sporangifère (strobile). Les spores issues des sporanges sont morphologiquement
semblables, mais certaines donneront des prothalles unisexués (contrairement aux prothalles
toujours bisexués des Filicales).
2. Objectifs
- Etude histologique dans les organes reproducteurs de Bryophytes et de Ptéridophytes.
- Etude de matériel frais ou en herbier.
24
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
3. Matériel
- Hépatiques à thalle (Marchantia polymorpha) : matériel frais et coupe microscopique dans
un anthéridiophore et un archégoniophore.
- Gamétophyte et sporophyte de Bryophyte : matériel frais.
- Sphaigne (Sphagnum sp.) : matériel frais.
- Equisetum sp. : matériel sec.
- Fougère : frondes fertiles en herbier et coupe microscopique dans le prothalle et dans le
sporange.
4. Manipulation
Observation d'une hépatique à thalle : Marchantia polymorpha L.

Observer le thalle foliacé appliqué sur le substrat, les rhizoïdes à la face inférieure, la
division de la face supérieure en losanges munis d'un pore central.

Observer la présence de corbeilles à propagules.
Observation d'une coupe microscopique dans un anthéridiophore et un archégoniophore de
Marchantia polymorpha L.

Schématiser la structure générale de l’archégoniophore et de l’anthéridiophore.

Dessiner une anthéridie et un archégone.
Légende : anthéridie, anthérozoïde immature, archégone, oosphère, col, ventre.
Observation d’un sporophyte d’une mousse (Bryophyta, Bryopsida, Bryales, Polytrichaceae)

Observer un sporophyte : il est constitué d’un pied soudé au gamétophyte, d’une soie et
d’une capsule (comprenant l’urne surmontée de l’opercule). Celle-ci est recouverte d’une
coiffe, vestige de l’archégone. Sous la coiffe, se trouve l’opercule. Le retrait de l’opercule
permet d’observer le péristome constitué de dents.

Schématiser le gamétophyte et le sporophyte.
Légende : gamétophyte, sporophyte, soie, capsule, opercule, coiffe.

Dessiner le détail de la capsule montrant l’opercule, l’urne et les dents du péristome.
Observation d'une sphaigne : Sphagnum sp. (Bryophyta, Bryopsida, Sphagnales)

Observer et dessiner l'organisation générale du gamétophyte formé d'une tige principale
portant des rameaux feuillés fasciculés.
Légende : tige feuillée, tige principale, feuille.

Monter une feuille dans une goutte d'eau entre lame et lamelle. Observer les chlorocytes
formant un réseau autour des hydrocytes. Dessiner.
Observation microscopique d'une coupe dans un prothalle de fougère (Filicopsida).

Dessiner une anthéridie et un archégone.
Légende : anthérozoïde, anthérozoïde spiralé (mature), oosphère, ventre, col, cellule du
canal du col, prothalle.
25
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
Observation de sores et sporanges de Dryopteris filix-mas (L.) Schott (Filicopsida)

Observer les sores à la face inférieure des pinnules d'une fronde (matériel en herbier).
Dessiner.
Légende : sore, indusie, pinnule, fronde.

En utilisant les coupes préparées, dessiner un sporange.
Légende : spore, pédicelle, anneau mécanique.
Observation d'un sporophyte d'Equisetum sp. (Sphenopsida).

Observer les deux types de tiges chez les Equisetum sp., des tiges fertiles portant un
strobile terminal et des tiges stériles portant uniquement des verticilles de feuilles.
Dessiner les deux tiges.
Légende : tige stérile : nœud, entre-nœud, rameau verticillé ; tige fertile : strobile
terminal, écusson à sporange, nœud, entre-nœud, verticille de feuilles écailleuses.
4. Questions de synthèse de et de réflexion
1. Légender le cycle du Bryophyte exposé ci-dessous avec les termes suivants : sporophyte,
gamétophyte, anthéridie, archégone, anthérozoïde, oosphère, coiffe, capsule, spore, rhizoïde,
soie, opercule. Indiquer à quel niveau se passe la méiose et la fécondation.
26
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
2. Légender le cycle du Ptéridophyte exposé ci-dessous avec les termes suivants : sporophyte,
gamétophyte, anthéridie, archégone, anthérozoïde, oosphère, sore, sporange, fronde, zygote,
indusie. Indiquer à quel niveau se passe la méiose et la fécondation.
27
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
TP3 : Gymnospermes
1. Introduction
Trois embranchements seront considérés dans ce TP : les Cycadophytes, les Ginkgophytes et
les Coniférophytes. D’emblée, il faut noter que le statut taxonomique de ces trois groupes
n’est pas encore fixé. En effet, selon les auteurs, ils auront le statut d’embranchement, de
sous-embranchement ou de classe. Dans le cadre des TP, nous suivrons l’option prise au cour
théorique.
Les Cycadophytes rappellent les palmiers et se rencontrent principalement dans les
régions tropicales et subtropicales. Elles sont apparues il y a au moins 250 millions d’années,
au permien. La plupart des Cycadales sont des plantes d’assez grande taille (jusque 18m de
hauteur). Les structures reproductrices des cycadales sont des feuilles plus ou moins réduites
portant des sporanges, lâchement ou étroitement réunies en sorte de cônes aux environs de
l’apex de la plante. Avant la fécondation, la portion basale du gamétophyte mâle se dilate et
s’allonge, amenant les anthérozoïdes au voisinage des oosphères. Cette portion se rompt
ensuite et les anthérozoïdes multiciliés libérés nagent vers les oosphères.
Ginkgo biloba est le seul représentant des Ginkgophytes. C’est l’unique survivant d’un
genre qui a peu varié depuis 150 millions d’années. Les ovules du Ginkgo apparaissent par
paires à l’extrémité de courts pédoncules et produisent, en mûrissant des graines entourées
d’une enveloppe charnue. La fécondation ne se réalise qu’après la chute des ovules.
Les Pinophytes sont toujours ligneuses, parfois de très grande taille (plus de 100m pour
les Séquoias) et certaines d’entre elles sont âgées de plusieurs millénaires : 1500-2000 ans
pour les ifs européens, 2000-3000 ans pour les Séquoias, jusqu’à 5000 ans pour certains pins
de Floride. Chez les Gymnospermes, la graine, composée du spermoderme, d’un embryon et
de matière de réserve, a pris la place de la spore comme unité de dispersion. Cette
« invention » a donné aux spermatophytes un énorme avantage sur les cryptogames
vasculaires. Comme leur nom l’indique (le mot grec Gymnos signifie « nu » et sperma veut
dire « graine »), les graines des gymnospermes ne profitent pas de la protection d’une
enveloppe telle que la paroi du fruit qui entoure les graines des angiospermes (plantes à fleur).
Un autre avantage majeur que possèdent les Gymnospermes et les Angiospermes est leur
indépendance à l’égard de l’eau pour le transport de l’anthérozoïde vers l’oosphère. Chez les
Gymnospermes, le gamétophyte mâle partiellement développé (le grain de pollen) est
transporté mécaniquement au voisinage du gamétophyte femelle, à l’intérieur de l’ovule ; il
produit ensuite un tube pollinique. Sans être à l’origine un organe transporteur
d’anthérozoïdes, le tube pollinique a finalement évolué pour convoyer des anthérozoïdes non
mobiles à l’intérieur de l’ovule jusqu’aux oosphères du gamétophyte femelle.
2. Objectifs
- Présenter la diversité des Gymnospermes et les évolutions par rapport aux Ptéridophytes.
- Etude histologique des Gymnospermes.
- Etude de matériel frais ou en herbier.
28
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
3. Matériel
- Pinus sp. :
* coupes dans cône et ovule ; montage de grains de pollen par l'étudiant,
* coupe dans une graine.
- Matériel frais : les principaux genres de conifères présents dans nos régions. Identification,
notion de clé dichotomique.
4. Manipulations
Observation d'une coupe microscopique dans un ovule de Pinus sp. (Coniferopsida)

Réaliser un schéma général.
Légende : écaille ovulifère, tégument, (micropyle), nucelle, endosperme, archégone.
Observation d'une coupe microscopique dans un cône mâle de Pinus sp.

Réaliser un schéma général de la coupe dans le cône.

Dessiner une écaille microsporangifère.
Légende : microsporange, microspores (= grains de pollen), écaille, axe du cône.
Montage et observation de grains de pollen de Pinus sylvestris L.

Observer les 2 couches de l'enveloppe du grain (intine et exine) et la présence de
ballonnets aérifères. Dessiner.
Légende : intine, exine, ballonnet aérifère, grain de pollen.
Observation microscopique d’une coupe longitudinale dans un embryon mâture de Pinus sp.
 Réaliser un schéma de la graine.
Légende : cotylédons, endosperme, sporophyte, méristème apical, micropyle, cavité.
Description et reconnaissance des principaux genres de conifères (Coniferopsida) observables
en Belgique.
Ordre des Pinales
 Pinaceae
Picea
ex: Picea omorika (Pancic) Purk
Pinus
ex: Pinus nigra R. Legay
Pinus strobus L.

Larix
ex: Larix decidua Mill.
Cedrus
ex: Cedrus libani A. Rich.
Cupressaceae
Chamaecyparis
ex: Chamaecyparis lawsoniana (A. Murray) Parl
29
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques

Araucariaceae
Araucaria
ex : Araucaria araucana (Molina) K. Koch
Ordre des Taxales
 Taxaceae
Taxus
ex: Taxus baccata L.
 Déterminez l’ensemble du matériel fourni grâce à votre flore. Reconstituez ensuite une clé
dichotomique avec vos propres critères d’identification pour déterminer les espèces
présentées.
5. Question de réflexion
Pour chacun des différents groupes abordés au cours des trois derniers TP, définir les
avancées évolutives majeures.
Cyanobactéries :
Protistes végétaux :
Bryophytes :
Ptéridophytes :
30
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
TP4 : Angiospermes, histologie
1. Introduction
Les Angiospermes comprennent plus de 250000 espèces. Ils diffèrent des Gymnospermes par
les principaux caractères suivants :
-
l’écaille ovulifère est devenue un carpelle qui entoure complètement les ovules.
Les carpelles forment un ou plusieurs pistils qui, après fécondation (qui est
double), se transforment en fruit(s) ;
-
les organes reproducteurs se groupent en fleurs ;
-
il y a double fécondation.
L’androcée est constitué d’une ou de plusieurs étamines(s). Les quatre sacs polliniques,
groupés en deux thèques forment l’anthère qui est portée par un axe, le filet. Au sein des
anthères, les cellules haploïdes (microspores) résultant de la méiose se développent chacune
en un gamétophyte mâle immature, c’est-à-dire un grain de pollen.
Le gynécée est constitué d’un ou de plusieurs pistils(s). Le ou les carpelles(s) constituant
le ou les pistil(s) porte(nt) un ou plusieurs ovule(s). La méiose intervenant dans l’ovule est à
l’origine d’un petit gamétophyte femelle qui y reste inclus. Le gamétophyte femelle se
compose d’un groupe de cellules haploïdes constituant le sac embryonnaire, entouré de
quelques cellules diploïdes maternelles.
Figure 3. 1. C.T. dans gynécée à
placentation axile. 2. C.T. dans
gynécée à placentation pariétale.
3. Pistil vu de profil.
31
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
La placentation désigne la modalité d’association des carpelles formant l’ovaire,
impliquant un mode d’insertion défini des ovules. L’identification du type de placentation est
capitale pour la détermination des familles d’Angiospermes. Les placentations les plus
fréquentes sont :
-
La placentation marginale
-
La placentation axile (fig. 3.1)
-
La placentation centrale
-
La placentation basale
-
La placentation pariétale (fig. 3.2)
2. Objectifs
L’objectif est double. D’une part, on étudie la structure anatomique et histologique des
organes sexuels d’Angiospermes. Ceci permet de noter les évolutions de ces structures par
rapport aux taxons précédemment étudiés (Bryophytes, Ptéridophytes et Coniférophytes).
D’autre part, on décrit brièvement l’organisation histologique des tissus vasculaires dans une
tige et une feuille de Dicotylédone.
Deux types de représentations sont utilisés : le dessin et le schéma. Dans tous les cas, les
représentations doivent être claires et suffisamment grandes (ne pas hésiter à utiliser une page
entière). Pour les deux coupes de tiges, avant de commencer vos dessins, relisez attentivement
les consignes qui ont été données pour les deux types de représentations.
3. Matériel
-
Coupe transversale dans une anthère de Lilium sp.
Coupe transversale dans un sac embryonnaire de Lilium sp.
Androcée et gynécée d’une tulipe.
Pistil de coquelicot (Papaver sp.), de ficaire (Ranunculus ficaria) et de Lychnis (Lychnis
sp.)
Coupe transversale dans une tige de Teucrium sp. en structure primaire.
Coupe transversale dans une tige de Syringa sp. en structure secondaire.
Coupe transversale dans une feuille de Prunus laurocerasus.
Feuilles en herbier (observation de la morphologie du limbe et de la nervation).
4. Manipulations
4.1. Les organes sexuels
Observation du gynécée d’une tulipe

Observer le pistil, il est constitué de trois carpelles soudés, formant trois loges
(placentation axile).

Réaliser le dessin du pistil vu de profil.
Légende : ovaire, style, stigmate, réceptacle.
32
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques

Réaliser une coupe transversale et la dessiner.
Légende : loge, ovule, funicule, paroi du carpelle.
Observation microscopique d’une coupe transversale dans un sac embryonnaire de Lilium sp.

Réaliser un dessin de l’ensemble de la structure.
Légende : antipodes, micropyle, noyaux polaires, nucelle, oosphère, paroi du carpelle,
synergides, tégument.
Etude des modes de placentations

Réaliser une C.T. dans les différents pistils distribués (4).

Déterminer le type de placentation.

Faire un schéma des coupes et indiquer les zones de soudure par une flèche.
Légende : carpelle, zone de soudure, loge, ovule.
Observation de l’androcée d’une tulipe

Observer une étamine.

Réaliser le dessin d’une étamine vue de profil.
Légende : filet, anthère.
Observation microscopique d’une coupe transversale dans une anthère de Lilium sp.

Observer une anthère. Elle est constituée de deux loges ; les 4 sacs polliniques sont réunis
et s’ouvrent par deux fentes de déhiscences longitudinales.

Réaliser un dessin.
Légende : épiderme, assise mécanique, loge pollinique, grain de pollen, fente de
déhiscence, sac pollinique.
4.2. La tige
Observation d’une coupe transversale dans une tige d’Helianthus annuus (Dicotylédone
herbacée) en structure primaire (déjà en évolution vers la structure secondaire)
Réaliser un schéma général
Observer :
-
un épiderme + poils,
des pôles de collenchyme, localisés dans les angles de la tige, sous l'épiderme,
un parenchyme,
du phloème,
une zone cambiale (+ claire), formée de quelques assises de cellules disposées en
files,
du xylème, en files de petites cellules à parois épaissies,
33
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
-
une moelle centrale, parfois dégradée
Remarque : notez que l'organisation en faisceaux libéro-ligneux des tissus conducteurs et du
cambium passe à une organisation en cylindres concentriques en structure secondaire (les
faisceaux se rejoignent)
Observation d’une coupe transversale dans une tige de Quercus sp. (Dicotylédone ligneuse)
en structure secondaire
Réaliser un schéma général
Observer :
- éventuellement un reste d’épiderme,
- le suber, formé de cellules à contour tortueux, à parois épaissies (subérine),
- le phellogène et/ou le phelloderme sont difficiles à observer, très minces,
représentés par quelques cellules, entre le suber et le collenchyme,
- du collenchyme,
- du parenchyme,
- du sclérenchyme,
- le phloème secondaire,
- le xylème secondaire,
- la moelle centrale, parfois disparue.
4.3. La feuille
Observation d’une coupe transversale dans une feuille de Prunus laurocerasus (Dicotylédone)
Réaliser un dessin.
Observer :
- un épiderme supérieur, avec cuticule,
- un mésophile palissadique,
- un mésophile lacuneux,
- des nervures (ou faisceaux libéro-ligneux), constituées de xylème et phloème,
- un espace aérifère,
- un épiderme inférieur, avec cuticule,
- des stomates (ostiole + cellule stomatique).
Observation de la découpe du limbe de feuilles de Dicotylédones

Réaliser un schéma d’une feuille simple et d’une feuille composée.
Observer :
- Pétiole
- Limbe
- Foliole
- Pétiolule
- Rachis
- Stipule
34
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
Observation de la nervation de feuilles

Réaliser un schéma d’une feuille à nervation palmée, d’une feuille à nervation pennée et
d’une feuille à nervation parallèle.
5. Questions de réflexion
1. Quel est l’intérêt d’une coupe longitudinale axiale dans un ovaire ?
2. Quel est l’intérêt d’une coupe transversale dans un ovaire ?
35
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
TP5 : Angiospermes, biologie florale
1. Introduction
Les plantes à fleur (= Angiospermes) constituent le groupe le plus évolué et le plus diversifié
du règne végétal. En conséquence, nous nous attarderons plus longuement sur ses
caractéristiques (3 séances).
Taxons
Angiospermes
Gymnospermes
Ptéridophytes
Bryophytes
Algues
Champignons
Nombre d’espèces décrites
270000
700
10000
30000
30000
100000
Les organes reproducteurs sont des caractères d’organisation. Ils sont mieux conservés
que l’appareil végétatif qui lui, va s’adapter selon les conditions du milieu. La morphologie et
l’organisation de l’appareil reproducteur seront donc des critères essentiels dans la
classification des plantes. Il est donc crucial de pouvoir le décrire correctement.
1.1. La fleur
Chez les Angiospermes, l’appareil reproducteur est entièrement organisé au sein de la fleur.
Celle-ci est portée sur un axe (sinon fleur sessile), formé du pédicelle et du réceptacle. De
l’extérieur vers l’intérieur, on distingue :
-
calice (K) = sépales
corolle (C) = pétales
K + C = périanthe
androcée (A) = étamines
gynécée (G) = carpelles
Figure 4. Schéma d’une fleur complète.
36
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
Le schéma floral, la formule florale et le diagramme floral sont trois formes synthétiques
de traduction des différentes particularités morphologiques d’une fleur. Leur construction
repose sur une série de conventions et utilise un symbolisme approprié.
1.1.1. Le schéma floral
On y représente une section longitudinale et axiale de la fleur (plan de section passant par le
centre). Les pièces sont dessinées sur le réceptacle. Trois verticilles indiqueront une infinité.
Figure 6 : CL d’une fleur d’Apiaceae
1.1.2. La formule florale
La
précise :
-
formule florale est une représentation chiffrée de la composition d’une fleur. Elle
la symétrie de la fleur ;
la nature des pièces florales ;
le nombre de pièces florales ;
les soudures éventuelles entre pièces florales.
Par convention, la formule florale débute par un symbole traduisant la symétrie de la
fleur auquel succède une série de sigles représentant les différentes pièces florales rencontrées
partant de l’extérieur (base de la fleur) vers l’intérieur (sommet ou centre de la fleur).
1
Ex : Brassicaceae : X K4 C4 A2+4 G(2)
n
1.1.3. Le diagramme floral
Le diagramme floral est un schéma rendant compte de l’architecture florale. Il précise :
-
la disposition relative de l’ensemble des pièces florales (préfloraison, alternance ou
opposition entre pièces florales de cycles adjacents, …) ;
-
les soudures éventuelles entre pièces florales ;
-
la structure interne de l’ovaire.
37
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
Construire un diagramme floral revient à projeter les différentes pièces florales
(représentées par des symboles et des couleurs appropriés) sur un plan perpendiculaire à l’axe
de la fleur.
Organe
Observation
Symbole
Axe du rameau
Bractée
Section transversale
Section transversale dans
la partie la plus large
Cercle plein
noir
Arc de cercle (croissant plein) avec noir
éventuellement la nervure principale
en carène
idem
vert
Calice (sépales)
Section transversale dans
la partie la plus large
Corolle (pétales) Section transversale dans
la partie la plus large
Périgone
Section transversale dans
(tépales)
la partie la plus large
Androcée
Section transversale dans
(étamines)
l’anthère
Gynécée (pistil) Section transversale dans
l’ovaire
Couleur
idem
bleu
idem
violet
Cercle plein ou forme précise de la jaune
coupe transversale (osselet, rein, …)
Symboliser la ou les feuilles
rouge
carpellaires et le nombre d’ovules
par niveau d’insertion
Le diagramme floral doit être orienté vis-à-vis de l’axe du rameau portant la fleur et de
la bractée sous-tendant le pédicelle floral. Par convention, l’axe du rameau sera placé en haut
du diagramme floral, la bractée en bas (voir ci-dessous).
38
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
Les pièces florales se disposent le plus souvent selon une série de cercles
concentriques, plus rarement selon des spirales ou selon une combinaison de cercles
concentriques et de spirales.
1.1.4. Symbolisme utilisé
Formule florale
Diagramme floral
Organes ne faisant pas partiede la fleur
Axe du rameau
Non représenté
de couleur noire
Bractée sous-tendant la fleur
Non représenté
de couleur noire
Autres bractées
B ou non représenté si la ou
les bractées entourent
plusieurs fleurs
de couleur noire
Symétrie de la fleur
Fleur à symétrie spiralée
«
»
Fleur à symétrie radiaire
«X»
Fleur à symétrie bilatérale
«%»
Fleur sans symétrie
Pas de symbole
Disposition des pièces florales
selon des spirales
Disposition des pièces florales
selon des cercles concentriques
Disposition des pièces florales
selon des cercles concentriques
avec mentions du plan de
symétrie par un trait
interrompu passant par l’axe du
rameau et la bractée soustendant le pédicelle floral
Disposition des pièces florales
selon des cercles concentriques
Organes faisant partie de la fleur
Calicule
«k»
de couleur verte
Calice
«K»
de couleur verte
Corolle
«C»
de couleur bleue
Pracorolle
«c»
de couleur bleue
Périgone
«P»
Androcée
Gynécée
Soudure vis-à-vis du
réceptacle
Ovaire supère
Ovaire semi-infère
Ovaire infère
«A»
«G»
«G»
«G»
«G»
de couleur violette
de couleur jaune
Symboliser la ou les feuilles
carpellaires et le nombre
d’ovules par niveau
d’insertion, en tenant compte
de la placentation.
39
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
Couleur rouge
Nombre de carpelles
A la suite de la lettre G
Nombre de loges
A la suite du nombre de
carpelles et en exposant
Nombre d’ovules par
loge
A la suite du nombre de
carpelles et en indice
Divers
♂
Représenter le gynécée et
l’androcée
Fleur unisexuée mâle
♂
Représenter uniquement
l’androcée
Fleur unisexuée femelle
♀
Fleur hermaphrodite
Nombre de pièces florales
Soudure entre pièces florales
A la suite des lettres K, C, A,
G, …
«()»
si imbrication de soudure :
«[()]»
Représenter uniquement le
gynécée
Représenter autant de symboles
Joindre les éléments soudés
entre eux par un trait droit ou
brisé
autre possibilité : une flèche
joignant les éléments
soudés :
«
»
Existence de plusieurs cycles
de sépales, pétales ou
étamines
Séparer les cycles par un
«+»
Représenter plusieurs cercles
concentriques
Pièces florales en nombre
Si < 10 : choisir le nombre
variable (d’une fleur à l’autre plus fréquent ou indiquer le
sur un même individu)
nombre minimal et maximal
de pièce séparé par un Si > 10 mais dénombrable: n
Si > 10 et indénombrable : 
Pièces florales en nombre
Si > 10 mais toujours
élevés
aisément dénombrables : n
Si > 10 mais difficilement
dénombrable : 
40
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
Staminode
« St » (suit la mention du
nombre de pièces)
Nectaire
Disque nectarifère
Sépales, pétales ou étamines
d’aspect différent (forme,
couleur, …) ou soudés
partiellement entre eux
Pièces florales ayant disparu
suite à une réduction du
nombre lors des processus
évolutifs
la couleur est
fonction de l’organe dont est
issu le staminode
« Nect » (suit la mention du
la couleur est fonction
nombre de pièces
de l’organe dont est issu le
nectaire.
«D»
Deux cercles concentriques
noirs que l’on remplit de
hachures rayonnantes
Séparer les éléments ou
Si la forme est différentes,
groupe d’éléments différents schématiser plus ou moins
par une « , »
fidèlement un coupe
transversale dans l’organe en
question
Non représenté
« x » à l’emplacement
théorique
Exemples
K5 :
K(5) :
C (3,2) :
A1,4nect :
Calice à sépales libres
Calice à sépales soudés
Corolle à pétales soudés formant deux lèvres (une lèvre à 3 pétales et l’autre à
2 pétales)
Périgone à 3 tépales libres
Périgone nul
Androcée formé par un cycle de 5 étamines
Androcée formé par deux cycles de 3 étamines
Androcée formé d’un cycle de 10 étamines dont 9 sont soudées entre elles et un
libre
Androcée formé par deux cycles de 5 étamines, les 5 étamines externes
transformées en staminodes
Androcée formé par une multitude d’étamines (il est quasiment impossible de
les compter)
Androcée formé d’un cycle de 5 étamines dont 4 transformées en nectaires
3
G(3) :
2
Ovaire infère formé de 3 carpelles soudés, 3 loges (1 par carpelle) et 2 ovules
par loge
P3 :
P0 :
A5 :
A3+3 :
A (9), 1 :
A5st+5 :
A :
1
X K4 C4 A2+4 G(2)
n
: fleur à symétrie radiaire, 4 sépales libres, 4 pétales libres,
androcée formé par un cycle externe de 2 étamines et un cycle
interne de 4 étamines, ovaire supère formé de 2 carpelles soudés
délimitant une seule loge contenant un nombre élevé d’ovule mais
dénombrable.
41
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
n
K3 C6-12 An G n
1
Toutes les pièces florales sont libres et disposées sur
des spirales. Le nombre de pétales varie entre 6 et 12.
La placentation est marginale.
5
X K5 C5 A5+5 G 5
n
Fleur actinomorphe pentamère dont toutes les pièces
sont libres. Il y a 2 cycles d’étamines. Le gynécée est
formé de 5 carpelles libres. La placentation est
marginale.
8-15
X K5 C5 A(2),(2),(3),(4) D G (8-15)
n
Androcée formé de groupes de 2 à 4 étamines
soudées. Présence d'un disque nectarifère entre
l’androcée et le gynécée. La placentation est axile.
42
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
n
X [k3 K(5)] C5 A() G (n)
1
Présence d’un calicule formé d’éléments soudés au
calice gamosépale. Etamines très nombreuses et
soudées entre elles. Le gynécée est formé de
plusieurs carpelles soudés. La placentation est axile.
1
% B2 P(5) A3 G (3)
3
La fleur est entourée de 2 bractées. Le périgone est
formé de 5 tépales soudés en un tube présentant une
échancrure prononcée. L’androcée est composé de 3
étamines disposées en face (en opposition) des
tépales ; 2 sites potentiels sont inoccupés. La
placentation est centrale
2
% P0 A0 G (2)
1
Fleurs unisexuées femelles groupées par 2 à l’aisselle
des bractées. 2 bractéoles accompagnent chaque fleur
femelle. Celles-ci sont réduites à un gynécée formé
de 2 carpelles soudés. L’ovaire est infère. La
placentation est axile.
1.2. L’inflorescence
Plusieurs fleurs peuvent s’associer sur un même rameau, on parle alors d’inflorescence. Il
existe de nombreuses modalités de groupement de fleurs. Les principales inflorescences sont :
43
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
-
La grappe
-
L’épi
-
La corymbe
-
Le chaton
-
La cyme
-
L’ombelle
-
Le spadice
-
Le glomérule
2. Objectifs
- Etablir la formule florale et construire le diagramme floral de trois familles différentes.
- A l’aide de la flore, vérifier les familles et identifier l’espèce.
- Observer et schématiser les différents types d’inflorescences.
3. Matériel
- Quelques fleurs
- Matériel de dissection florale
- Crayons de couleur
- Binoculaire
- Loupe de terrain
4. Manipulation
4.1. Description de l’anatomie florale
-
Observer le matériel distribué et isoler une fleur.
-
Effectuer une dissection florale.
-
Repérer les pièces formant le périanthe de la fleur.
-
Déterminer le nombre de verticilles.
-
Compter le nombre d’éléments par verticille, leur soudure éventuelle et leur
disposition vis-à-vis des éléments de verticille adjacents (en opposition, en alternance,
…).
-
Observer l’androcée (nombre d’étamines, forme, taille, disposition, emplacement des
anthères vis-à-vis du filet, …).
44
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
-
Observer le gynécée, distinguer le ou les pistils et ses trois composantes : ovaire
(partie basale renflée), style (partie effilée surmontant l’ovaire) et stigmate (partie
globuleuse coiffant le style).
-
Compter le nombre de carpelles en coupant l’ovaire. Dans quel sens faut-il pratiquer
cette coupe ?
-
Compter le nombre de loges et le nombre d’ovules par loge (attention à la présence
possible de fausses cloisons).
-
Noter la présence éventuelle de nectaires ou encore d’expansions ou enveloppes
supplémentaires tels qu’un éperon, un calicule, une paracorolle, …
-
Etablir la formule florale.
-
Construire le diagramme floral.
A l’aide des clefs de détermination, procéder à l’identification des végétaux.
Plante 1
Famille :
Genre :
Espèce :
Plante 2
Famille :
Genre :
Espèce :
Plante 3
Famille :
Genre :
Espèce :
Lors de la recherche du nom de l’espèce, notez le ou les caractères qui vous semblent
essentiels (distinguez les caractères de famille, de genre et d’espèce).
4.2. Description d’inflorescence
-
Décrire brièvement la position relative des fleurs pour chacune des inflorescences
distribuées.
-
Schématiser.
45
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
5. Questions et réflexions
1. Annoter les schémas ci-dessous.
2. Décrire la fleur présentant le diagramme floral et la formule florale suivante.
2
% K(5) [C(2,3) A2,2] G (2)
n
46
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
TP6 : Angiospermes, fruits et graines
1. Introduction
Après fécondation, l’ovule évolue en graine et l’ovaire en fruit. En fonction de leur origine,
on distingue les types de fruits suivants :
-
le fruit simple ;
-
le fruit multiple ;
-
le faux-fruit ;
-
le fruit composé ou infrutescence.
Les plantes ont développé plusieurs adaptations morphologiques pour pallier à leur
immobilité et se disséminer. C’est principalement au stade de la graine, via le transport du
fruit, que la plante peut conquérir de nouveaux espaces. Selon l’agent de dissémination, on
distingue :
-
zoochorie (epizoochorie, endozoochorie, myrmécochorie, anthropochorie) ;
-
anémochorie ;
-
hydrochorie ;
-
barochorie ;
-
autochorie.
2. Objectifs
- Décrire le gynécée au moyen des symboles utilisés pour l’établissement de la formule florale
et la construction du diagramme floral.
- Identifier différents fruits mûrs en utilisant une clé de détermination (clé dichotomique).
- Etablir le type de dissémination.
3. Matériel
- Quelques jeunes fruits et fruits mûrs (frais ou conservés dans l’alcool).
- Matériel de dissection et crayons de couleur.
4. Description de la manipulation
- Observer les « restes » du périanthe et de l’androcée. Si ceux-ci ont disparu, observer les
cicatrices de ces éléments, en déduire la position et la soudure de l’ovaire vis-à-vis du
réceptacle et retrouver l’architecture de la fleur ou des fleurs qui ont donné naissance à cette
« fructification ».
- Observer les « restes » du ou des styles et stigmates.
47
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
- Effectuer une coupe transversale dans le fruit ; l’examen de la coupe sous binoculaire permet
de déterminer le type de placentation, le nombre de carpelles et le nombre de loges. Une
coupe longitudinale axiale est réalisée en vue de déterminer le nombre d’ovules par loge.
- Décrire le gynécée à l’aide des symboles de la formule florale et construire le diagramme
correspondant. Lorsque l’ovaire est composé de plusieurs carpelles soudés, une série de
pointillés marquera l’emplacement du carpelle.
- Identifier et indiquer le type de placentation.
- Déterminer le type de déhiscence (si elle existe) et indiquer l’emplacement de la ou des
fentes de déhiscence sur la représentation par une flèche.
- Identifier le type de fruit à l’aide de la clé de détermination (voir annexe).
- Consigner vos observations dans un tableau similaire à celui présenté ci-après.
Nom de
la plante
Famille
de la
plante
Type de fruit
Type de
dissémination
Formule
florale du
gynécée
Diagramme
Type de
floral
placentation
5. Questions et réflexions
1. Quels sont les types de placentation générant un ovaire monoloculaire ?
2. Déterminer le type de placentation
48
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
3. Déterminer le type de fruit
1
2
6
3
7
4
5
8
1. Brassicaceae. 2. Plantaginaceae. 3. Rosaceae. 4. Magnoliaceae. 5. Asteraceae. 6.
Papaveraceae. 7. Fabaceae. 8. Amygdalaceae
4. Déterminer l’agent de dissémination des fruits suivants :
1
2
3
4
5
1. Aceraceae. 2. Apiaceae. 3. Rosaceae. 4. Ranunculaceae. 5. Betulaceae
49
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
Annexe : clé dichotomique des principaux types de fruits
1. fruit compact formé par l’agglomérat d’un ensemble de fruits issus de la transformation
d’une inflorescence.
Exemple : figue (ficus carica L., Moraceae), ananas (Ananas comosus (L.) Merr.,
Bromeliaceae).
Infrutescence ou fruit composé
 fruit issu de la transformation d’une fleur.
2
2. fruit formé de manière prépondérante par le développement du réceptacle ou encore
d’autres organes.
Exemple : fraise (Fragaria vesca L., Rosaceae), pomme (Malus sylvestris (L.) Mill.,
Rosaceae)
Faux-fruit
 Fruit formé de manière prépondérante par le développement de ou des ovaire(s),
accompagné parfois du développement restreint du ou d’une partie du réceptacle.
3 (vrai fruit)
3. fruit issu de la transformation des nombreux ovaires d’une fleur (fleur à gynécée
dialycarpellaire), chaque ovaire fournissant un fruit élémentaire.
Exemple : clématite des haies (Clematis vitalba L., Ranunculaceae), hellébore vert
(Helleborus viridis L., Ranunculaceae), framboisier (Rubus idaeus L., Rosaceae)
Fruit multiple
 Fruit issu de la transformation de l’unique ovaire d’une fleur (fleur à gynécée
monocarpellaire ou gamocarpellaire).
4 (Fruit simple)
4. péricarpe totalement induré.
5 (Fruit sec)
 Au moins une partie du péricarpe se tubérise (devient charnue).
19 (Fruit charnu)
5. fruit sec s’ouvrant à maturité et libérant les graines.
6 (Fruit sec déhiscent)
 Fruit sec ne s’ouvrant pas à maturité ou fruit sec se fragmentant en éléments n’ayant pas
valeur de graines.
15 (Fruit sec indéhiscent)
6. fruit issu d’un ovaire constitué d’un seul carpelle.
7
 Fruit issu d’un ovaire constitué de plusieurs carpelles.
8
7. fruit présentant une seule ligne de déhiscence correspondant à la ligne de soudure des
bords carpellaires (ligne suturale).
Exemple : populage des marais (Caltha palustris L., Ranunculaceae)
Follicule
50
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
 Fruit possédant deux lignes de déhiscence, l’une suturale, l’autre selon la nervure du
carpelle.
Exemple : fruit des Fabaceae
Gousse
8. fruit à déhiscence longitudinale.
9
 Fruit présentant un autre type de déhiscence.
13
9. fruit issu d’un ovaire comprenant deux carpelles, avec une placentation pariétale et une
fausse-cloison (replum).
Exemple : fruit de Brassicaceae
10
 Fruit issu d’un ovaire ne combinant pas les caractéristiques énoncées ci-dessus.
11 (Capsule)
10. fruit au moins trois fois aussi long que large.
Silique
 Fruit moins de trois aussi long que large.
Silicule
11. fruit issu d’un ovaire à placentation pariétale et carpelles s’ouvrant de part et d’autre du
placenta (déhiscence septifrage ou paraplacentaire).
Exemple : fruit des Orchidaceae
Capsule à déhiscence septifrage
 Fruit issu d’un ovaire ne combinant pas les caractéristiques énoncées ci-dessus.
12
12. chaque carpelle s’ouvre suivant la ligne de suture.
Exemple : tabac (Nicotiana tabacum L., Solanaceae), gentianes (Gentiana sp.,
Gentianaceae)
Capsule à déhiscence septicide
 Chaque carpelle souvre suivant la nervure principale.
Exemple : violette (viola sp., Violaceae)
Capsule à déhiscence loculicide
13. fruit dont la valve unique s’ouvre comme un couvercle.
Exemple : plantain lancéolé (Plantago lanceolata L., Plantaginaceae)
Capsule à déhiscence transversale ou pixide
 Fruit à déhiscence non transversale.
14
14. fruit dont les valves uniques sont réduites à des dents situées au sommet de la capsule.
Exemple : compagnon rouge (Silene dioica (L.) Clairv., Caryophyllaceae)
Capsule à déhiscence denticide
 Fruit d’ouvrant par des pores
Exemple : coquelicot (Papaver rhoeas L., Papaveraceae)
Capsule à déhiscence poricide
51
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
15. fruit issu d’un ovaire à placentation axile se fragmentant à maturité en éléments
(méricarpes) n’ayant pas valeur de graine, les méricarpes dont les plus souvent des akènes.
Exemple : Diakène d’Apiaceae, tétrakène des Lamiaceae
Schizocarpe
 Fruit ne se fragmentant pas à maturité et ne contenant qu’une seule graine
16
16. Fruit dont le péricarpe est intimement soudé à la graine.
Exemple : fruit de Poaceae
Caryopse
 Fruit dont le péricarpe n’est pas intimement soudé à la graine.
17
17. Fruit possédant une ou plusieurs ailes(s).
Exemple : orme (Ulmus sp., Ulmaceae), frêne commun (Fraxinus excelsior L., Oleaceae)
Samare
 Fruit non ailé.
18
18. Fruit à péricarpe membraneux, plus ou moins indurés.
Exemple : le pissenlit (Taraxacum sp., Asteraceae)
Akène
 Fruit à péricarpe fibreux ou ligneux. Ce fruit est souvent accompagné de bractée
provenant de l’inflorescence.
Exemple : le chêne (Quercus sp., Fagaceae), le coudrier (Corylus avellana L., Betulaceae)
Nucule
19. Fruit à endocarpe scléreux ou cartilagineux, renfermant un ou plusieurs noyaux, chaque
noyau se compose de l’endocarpe et enferme une graine (amande).
Exemple : cerisier (Prunus cerasus L., Rosaceae), noix de coco (Cocos nucifera,
Arecaceae)
Drupe
 Fruit à endocarpe tubérisé.
20 (Baie)
20. Fruit à mésocarpe et endocarpe similaires. Les graines sont appelées pépins
Exemple : vigne (Vitis vinifera L., Vitaceae), tomate (Solanum lycopersicum L.,
Solanaceae), le groseillier épineux (Ribes uva-crispa L., Grossulariaceae)
Baie typique
 Fruit dont le péricarpe est formé de trois zones bien distinctes : un exocarpe épais et riche
en poches à essence, un mésocarpe blanc et spongieux et un endocarpe membraneux
formant des loges. Ces loges sont remplies de poils charnus comestibles provenant de
l’endocarpe. Les graines dont appelées pépins.
Exemple : fruit de la famille des Rutaceae (citron, orange, mandarine, …)
Hespéride
52
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
TP7 : Systématique des Angiospermes
1. Introduction
1.1. Notion de taxonomie et de systématique
La taxonomie est la science qui nomme et décrit les différents taxons qui sont de rang, de
niveau quelconque dans une classification. Dans le cadre de la botanique, la taxonomie
tâchera donc de classer les différents organismes végétaux. Si on prend comme exemples
l’ortie (Urtica dioica L.) et le Lys (Lilium martagon L.), ces espèces appartiennent à plusieurs
taxons allant de l’espèce à l’embranchement. Chacun de ces taxons est caractérisé par
plusieurs traits morphologiques, écologiques ou physiologiques diagnostiques.
RANGS TAXONOMIQUES
Embranchement
DESINENCE
-phyta
Sous-embranchement
-phytina
Classe
-opsida
Sous-classe
Super-ordre
Ordre
Sous-ordre
Super-famille
Famille
Sous-famille
Tribu
Sous-tribu
Genre
Espèce
-idae
-anae
-ales
-inae
-ariae
-aceae
-oideae
-eae
-inae
Exemples
Spermatophyta
Spermatophyta
Spermatophytina
(= Angiospermes)
Magnoliopsida
(= Dicotylédones)
Hamamelidae
Spermatophytina
(= Angiospermes)
Liliopsida
(= Monocotylédones)
Liliidae
Urticales
Liliales
Urticaceae
Liliaceae
Urtica L.
Urtica dioica L.
Lilium L.
Lilium martagon L.
1.2. Systématique des Angiospermes
La systématique va plus loin en se concentrant sur la généalogie (la phylogénie) des taxons.
Elle a donc pour objectif de hiérarchiser les différents taxons et de regrouper dans un même
taxon les groupes qui possèdent un lien de parenté étroit (cf. cours de complément de
botanique, 2eme bloc bachelier en biologie). Ainsi, si on reprend l’exemple des deux espèces
précédentes, le Lys et l’Ortie appartiennent tous deux au groupe des Angiospermes. Ils sont
donc plus proches l’un de l’autre que d’un résineux quelconque appartenant au sousembranchement des Gymnospermes.
Dans la systématique traditionnelle, les Angiospermes sont divisées en deux classes :
les Magnoliopsida et les Liliopsida.
53
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
La classe des Liliopsida (Monocotylédones) regroupe environ 55.000 espèces. Il est
généralement admis que les Liliopsida dérivent de Magnoliospida aquatiques primitives
(carpelles libres entre eux, pollen monoaperturé, inactivité ou absence de cambium vasculaire,
trimèrie, origine de l’assise pilifère, …). On retiendra trois groupes importants en Belgique en
terme de diversité spécifique et écologique : Commelinidae, Asparagales et Liliales
Les Commelinidae (16 familles, 15000 espèces) comprennent des plantes herbacées
souvent graminoïdes présentant une adaptation progressive à la pollinisation par le vent
(absence de nectaire, réduction du périanthe devenant scarieux, tendance vers le regroupement
des fleurs en inflorescences compactes). Tendance à l’ovaire supère.
Figure 7. Dessin d’une Poaceae
Les Liliidae (15 familles et 30000 espèces) comprennent les Asparagales et les
Liliales, des plantes herbacées adaptées à la pollinisation par les insectes (périanthe
54
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
spectaculaire, vivement coloré, nectaire). Les feuilles sont souvent étroites et à nervation
strictement parallèle. Familles importantes : Liliaceae, Iridaceae, Orchidaceae, Agavaceae.
Les Dicotylédones regroupent environ 170.000 espèces réparties en plusieurs clades qui
seront étudiés en détails en bac2. Nous étudierons cette année plus en détails seulement
quelques grandes familles : Rosaceae, Fabaceae, Fagaceae, Brassicaceae et Asteraceae.
2. Objectifs
- Rechercher, identifier et schématiser les différentes pièces constitutives de l’épillet.
- Etablir la formule florale et construire le diagramme floral de plusieurs familles de
Monocotylédones.
- Comparaison morphologique des Dicotylédones et des Monocotylédones.
- Etablir la formule florale et construire le diagramme floral de plusieurs familles de
Dicotylédones.
3. Matériel
Le matériel distribué sera fonction de l’état d’avancement de la végétation.
4. Description de la manipulation
4.1. Etude d’une Poaceae
-
Isoler un épillet.
-
Dégager les différentes pièces constitutives.
-
Construire un schéma général de l’épillet.
-
Etablir la formule florale.
-
Construire le diagramme floral.
-
Déterminer la Poaceae au moyen de la flore de référence.
4.2. Etude des autres familles de Liliopsida et des familles de Magnoliopsida
-
Observer le matériel distribué et isoler une fleur.
-
Effectuer une dissection florale.
-
Etablir la formule florale.
-
Construire le diagramme floral.
-
Déterminer les différentes espèces au moyen de la flore de référence.
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TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences biologiques
4.3. Comparaison Magnoliopsida - Liliopsida
Compléter le tableau ci-dessous en comparant, au choix, une Monocotylédone avec une
dicotylédone. Les caractères ne sont pas nécessairement visibles directement à partir du
matériel distribué. Tenez compte des caractères mis en évidence notamment au cours du TP4.
Monocotylédone
Espèce :
Caractères
Dicotylédone
Espèce :
Nervation des feuilles
Nombre des pièces formant
les verticilles des fleurs
Cotylédons
Croissance secondaire
Anneau de cambium
5. Questions de réflexion
1. Citer et expliquer les grandes caractéristiques des 3 embranchements des Métaphytes
Bryophytes :
Ptéridophytes :
Spermatophytes :
2. Citer 4 espèces de Poaceae et 4 espèces de Brassicaceae cultivées
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