Syllabus TP pharma 2016-2017 Fil
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Eléments de botanique Travaux pratiques 1ère bachelier en Sciences pharmaceutiques Année académique 2016-2017 Professeur : D. Michez Assistantes : Laurence Pamart, Amandine Nachtergael et Julie Carette TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 1. Introduction générale L’objectif des travaux pratiques du cours d’éléments de botanique est d’illustrer le cours théorique. Deux types d’exercices seront effectués. Le premier consiste en la réalisation d’un herbier de 10 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 4 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’éléments 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 Crayons 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 identifications Farde Feuilles 2 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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 pharmaceutiques 2016-2017 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 du binoculaire est indispensable. 1.3.2. Microscope Description 4 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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 3,5 x. 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 10 x. 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 40 x. 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. 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 couleur est interdite. Les hachures et les noircissements sont également proscrits. Le dessin s’accompagne toujours d’une légende précise (lignes 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. 5 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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 Cutine : trait continu 6 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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 (latte, compas, ...). 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. - Schéma : 7 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 b) Feuille composée pennée de Rosa sp. - - Dessin : Schéma : = pétiole = rachis = pétiolule = foliole = stipule 8 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 Ou : 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. 9 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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. 10 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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 10 planches dont un minimum de : 1 Bryophyte 1 Ptéridophyte 10 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. 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 trois exemplaires de chaque espèce seront ramenés au bureau si l'espèce n'a pu être déterminée avec certitude sur le terrain. 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). 11 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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. Le végétal 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. Le bristol et la chemise de protection sont à acheter par l'étudiant. Des herbiers types seront en vente à l’unité de botanique (date communiquée ultérieurement). 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. 12 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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 10 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, ...). - 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, ... N.B. 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 ; 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. 13 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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 Type pollinisation dissémination biologique 14 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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’éléments 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. Les numéros 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 une note nulle pour la totalité du rapport. Si le rapport a été réalisé en binôme ou trinôme, les noms des partenaires doivent aussi être clairement mentionnés sur le rapport. L’ensemble du rapport doit être structuré, chaque exercice (tableau, dessin, …) doit comporter 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. 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’années, 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 champignons et les végétaux au sens large. Les deux dernières seront abordées au cours de ces travaux pratiques. Dans le groupe des plantes au sens large, les Cyanobactéries, puis certains Protistes à caractère végétal (Algues) sont 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 15 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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). 16 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 3.3 Objectifs Les différentes 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 deuxième séance sera consacrée aux Gymnospermes. Les deux dernières séances permettront de caractériser les Angiospermes. Au cours de ces différentes séances, nous mettrons en évidence 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 ; - apparition de l’ovule et du grain de pollen ; - apparition de la fleur ; - apparition du fruit. 17 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 TP1 : Algues et Champignons / Bryophytes et Ptéridophytes 1. Introduction A. Algues et Champignons 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’azote 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 18 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 (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 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. 19 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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 l’aspect de moisissures et ne possèdent pas de carpophore ; les Ascomycètes (> 48 000 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 (> 30 000 espèces) qui produisent tous des carpophores visibles (il s’agit en fait de la partie comestible vendue dans le commerce) et portant les basides. B. Bryophytes et Ptéridophytes 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. 20 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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 filixmas (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). 21 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 2. Objectifs A. Algues et Champignons - Observation d’organismes sur lames microscopiques. - Etude histologique dans les organes reproducteurs d’Ascomycètes et de Basidiomycètes. - Etude de matériel frais ou en herbier. B. Bryophytes et Ptéridophytes - Etude histologique dans les organes reproducteurs de Bryophytes et de Ptéridophytes. - Etude de matériel frais ou en herbier. 3. Matériel A. Algues et Champignons - 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. B. Bryophytes et Ptéridophytes - Hépatiques à thalle (Marchantia polymorpha) : matériel frais et coupe microscopique dans un anthéridiophore et un archégoniophore. - Gamétophyte et sporophyte de Bryophyte : matériel frais. - Fougère : frondes fertiles en herbier et coupe microscopique dans le prothalle et dans le sporange. - Equisetum sp. : matériel sec. 4. Manipulations A. Algues et Champignons Observation microscopique de cyanobactéries (Nostoc sp.) Dessiner un filament. Légende : akinète, cellule végétative, hétérocyste. Observation microscopique de diatomées 22 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 Dessiner une diatomée. Légende : frustule, raphé, thèque inférieure, thèque supérieure. Observation microscopique de coupes transversales de réceptacles de Fucus mâles et femelles Schématiser un conceptacle mâle et un conceptacle femelle. Légende : conceptacle, filament fertile, gamétocyste femelle, gamétocyste mâle, paraphyse, pédicelle, pore. Observation microscopique d’une coupe dans l’hyménium d’un Ascomycète (Pezize) Dessiner une partie de l’hyménium. Légende : asque, ascospore, paraphyse, hyménium, ascogonium, anthéridium, mycélium primaire, mycélium secondaire à deux noyaux haploïdes. Observation d’un Basidiomycète (Agaricus bisporus) Faire le dessin général. Légende : anneau, 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. B. Bryophytes et Ptéridophytes 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. 23 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 Légende : gamétophyte, sporophyte, soie, capsule, opercule, coiffe. Dessiner le détail de la capsule montrant l’opercule, l’urne et les dents du péristome. 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. 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 : strobile terminal, écusson à sporange, tige stérile, tige fertile, nœud, entre-nœud, rameau verticillé, verticille de feuilles écailleuses. 24 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 5. Questions de synthèse et de réflexion A. Algues et Champignons 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. 25 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 B. Bryophytes et Ptéridophytes 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 pharmaceutiques 2016-2017 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 pharmaceutiques 2016-2017 TP2 : Gymnospermes 1. Introduction Trois embranchements seront considérés dans ce TP : les Cycadophytes, les Ginkgophytes et les Pinophytes. 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 sousembranchement 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 pharmaceutiques 2016-2017 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 : Ecaille 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 : 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 une écaille femelle 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 pharmaceutiques 2016-2017 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. 30 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 5. Question de réflexion Pour chacun des différents groupes abordés au cours du premier TP, définir les avancées évolutives majeures. Cyanobactéries : Protistes végétaux : Bryophytes : Ptéridophytes : 31 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 TP3 : 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. 32 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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. Réaliser une coupe transversale et la dessiner. Légende : loge, ovule, funicule, paroi du carpelle. 33 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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 de l’ovule, 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 de Teucrium scorodonia (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, 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) 34 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 Observation d’une coupe transversale dans une tige de Syringa 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 schéma général 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 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. 35 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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 ? 36 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 TP4 : Angiospermes, systématique, biologie florale, fruits et graines 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 (2 séances). Nombre d’espèces décrites Taxons Angiospermes Gymnospermes Ptéridophytes Bryophytes Algues Champignons 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. 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 -idae -anae -ales -inae -ariae -aceae -oideae -eae Exemples Spermatophyta Spermatophyta Spermatophytina (= Angiospermes) Magnoliopsida (= Dicotylédones) Hamamelidae Spermatophytina (= Angiospermes) Liliopsida (= Monocotylédones) Liliidae Urticales Liliales Urticaceae Liliaceae 37 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques Sous-tribu Genre Espèce 2016-2017 -inae 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, 2ème bloc bachelier en pharmacie). 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. 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. 38 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 Figure 4. 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 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 bloc 2 (cf. cours de complément de botanique, 2ème bloc bachelier en pharmacie). Nous étudierons cette année plus en détails seulement quelques grandes familles : Rosaceae, Fabaceae, Fagaceae, Brassicaceae et Asteraceae. 1.3. 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 39 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 Figure 5. Schéma d’une fleur complète. 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. 1.3.1 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 40 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 1.3.2 La formule florale La formule florale est une représentation chiffrée de la composition d’une fleur. Elle précise : - 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 1.3.3 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. 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). 41 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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. 1.3.4 Symbolisme utilisé Formule florale Diagramme floral Organes ne faisant pas partie de 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 «%» 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 42 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques Fleur sans symétrie Pas de symbole 2016-2017 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 Paracorolle «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. 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 43 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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 : Staminode « St » (suit la mention du la couleur est nombre de pièces) fonction de l’organe dont est issu le staminode Nectaire « Nect » (suit la mention du la couleur est fonction nombre de pièces de l’organe dont est issu le nectaire. Disque nectarifère «D» Deux cercles concentriques noirs que l’on remplit de hachures rayonnantes Sépales, pétales ou étamines Séparer les éléments ou Si la forme est différente, d’aspect différent (forme, groupe d’éléments différents schématiser plus ou moins couleur, …) ou soudés par une « , » fidèlement une coupe partiellement entre eux transversale dans l’organe en question Pièces florales ayant disparu Non représenté « x » à l’emplacement suite à une réduction du théorique nombre lors des processus évolutifs Exemples K5 : K(5) : C (3,2) : P3 : P0 : A5 : A3+3 : 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 44 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques A (9), 1 : A5st+5 : A : A1,4nect : 2016-2017 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 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. 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. 45 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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. 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 46 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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. 1.4 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 : - La grappe - L’épi - La corymbe - Le chaton - La cyme - L’ombelle - Le spadice - Le glomérule 1.5 Le fruit et la graine 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 ; 47 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2 - barochorie ; - autochorie. 2016-2017 Objectifs - Comparaison morphologique des Dicotylédones et des Monocotylédones - 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. - 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 fleurs - Matériel de dissection florale - Crayons de couleur - Binoculaire - Loupe de terrain - Quelques fruits jeune et mûrs (frais ou conservés dans l’alcool). 4 Manipulation 4.1 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 TP3. Monocotylédone Espèce : Caractères Dicotylédone Espèce : Nervation des feuilles Nombre des pièces formant les verticilles des fleurs Cotylédons Croissance secondaire Anneau de cambium 48 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 4.2 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, …). - 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 para-corolle, … - 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). 49 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 4.3 4.4 2016-2017 Description d’inflorescence - Décrire brièvement la position relative des fleurs pour chacune des inflorescences distribuées. - Schématiser. Description du fruit et du gynécée Sur le fruit : - 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. - 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 50 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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 51 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 3. Quels sont les types de placentation générant un ovaire monoloculaire ? 4. Déterminer le type de placentation 5. Déterminer le type de fruit 1 2 3 4 5 52 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 6 7 2016-2017 8 1. Brassicaceae. 2. Plantaginaceae. 3. Rosaceae. 4. Magnoliaceae. 5. Asteraceae. 6. Papaveraceae. 7. Fabaceae. 8. Amygdalaceae 6. Déterminer l’agent de dissémination des fruits suivants : 1 2 3 4 5 1. Aceraceae. 2. Apiaceae. 3. Rosaceae. 4. Ranunculaceae. 5. Betulaceae 53 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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 54 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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 55 TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017 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 56
