Sciences de la Vie », 3e année (L3 SV)

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Université Pierre et Marie Curie
Licence des Sciences et Technologie,
Mention « Sciences de la Vie », 3e année (L3 SV)
-----------------------------------------------------------------------------------------------Code de l’UE : LV 302
Nom de l’UE : Biologie et Physiologie du Développement du végétal (BPDV)
Parcours : Recherche et Enseignement
-----------------------------------------------------------------------------------------------Responsable(s) de l’UE
Pr. Dominique CHRIQUI, Laboratoire de Cytologie Expérimentale et Morphogenèse
Végétale (CEMV),
Adresse postale : 150
Téléphone : 01.44.27.45.83
Fax : 01.44.27.45.82
Adresse électronique : [email protected]
Pr. Arnould SAVOURÉ, laboratoire de Physiologie Cellulaire et Moléculaire des Plantes
(PCMP)
Adresse postale :
Téléphone : + 33-(0)1.44.27.26.72
Fax : + 33-(0)1.44.27.26.72
Adresse électronique : [email protected]
-----------------------------------------------------------------------------------------------Responsables de domaines particuliers au sein de l’UE
Pr. Georges SALLÉ, Laboratoire de Parasitologie Végétale
Responsabilité : TP/TD Biologie Végétale et Coresponsabilité du Bâtiment C
Adresse postale : UPMC case 149
Téléphone : 01.44.27.59.19
Fax : 01.44.27.40.02
Adresse électronique : [email protected]
Jacques Davy de Virville, Laboratoire PCMP
Responsabilité : Responsable des TP de Physiologie Végétale. Atrium
Adresse postale : UPMC case 154
Téléphone : 01.44.27.59.13
Fax : 01.44.27.61.51
Adresse électronique : [email protected]
-----------------------------------------------------------------------------------------------Secrétariat de l’UE
Secrétaire : Martine Dutailly
Localisation : Bâtiment C, 1er étage, salle 108 bis
Adresse postale : UPMC case 149
Téléphone : 01.44.27.35.75
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Fax : 01.44.27.35.75
Adresse électronique : [email protected]
-----------------------------------------------------------------------------------------------Descriptif de l’ UE :
Ects : 6
Nombre d’heures totales : 60
Nombre d’heures de cours : 30
Nombre d’heures de TD : 10
Nombre d’heures de TP : 20
Semestre : S5
Conditions particulières d’admission à cette UE : ne peuvent être inscrit(e)s à cette UE que les
étudiant(e)s ayant validé individuellement ou dans le cadre d’une compensation ou d’une
équivalence l’UE LV 206 de la L2 Sciences de la vie.
Conditions de conservation des notes de TP en cas de redoublement : Si la moyenne est
supérieure ou égale à 15/25
Barème des examens : écrit /50 - contrôle continu /25 - travaux pratiques /25
Contenu pédagogique de l’UE : À la différence de l’animal, le végétal se caractérise
par la capacité de former continuellement de nouveaux organes dans la période postembryonnaire. Après un rappel du contexte évolutif qui a conduit à la parfaite adaptation des
Angiospermes au milieu terrestre, une vue intégrée et actuelle des processus fondamentaux
responsables de l’acquisition de la forme et du développement de l’organisme végétal sera
présentée. Les étapes de l’embryogenèse et de la formation de la graine seront tout d’abord
traitées, puis l’organisation fonctionnelle des méristèmes conduisant à la construction de la
plante durant la phase végétative sera expliquée ainsi que les modifications qui accompagnent
la floraison. L’ensemble de ces étapes du développement sera présenté sous les aspects
physiologiques, cellulaires et génétiques, avec une attention particulière sur les effets
régulateurs exercés par les hormones et l’environnement.
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La Plante : un système intégré en interaction avec son environnement
Modèles et méthodes d’études en biologie du développent des plantes
Du zygote à la graine (embryogenèse, dormance et germination)
Bases cellulaires et génétiques de la construction d’une plante
Evolution de la reproduction sexuée et morphogenèse florale.
Pour en savoir plus
sur la biologie et la physiologie du développement des plantes
Ouvrages
Plant physiology – L. Taiz et E. Zeiger, Sinauer Associates Publishers (2006)
Physiologie Végétale 2. Développement - R. Heller, R. Esnault et C. Lance, Dunod (2004)
Introduction à la Botanique - G. Ducreux, Belin Sup (2002)
Arabidopsis, An atlas of morphology and Development - J. Bowman, Springer Verlag (1994)
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Plant growth and development : hormones and environment – L.M. Srivastava, Ac. Press
(2002)
Eloge de la plante : pour une nouvelle biologie –F. Hallé, Seuil-Pocket (2004)
Biologie végétale 2. Organisation des plantes à fleurs – J. C. Roland et F. Roland, Dunod
(2001)
Biologie végétale – La reproduction – D. Robert, C. Dumas et C. Bajon, Doin (2001)
Structure et développement de la plante – J. Vallade, Dunod (1999)
Mechanisms of plant development - O. Leyser et S. Day, Blackwell, Oxford (2003)
Webographie
1) Sites divers (cours on-line, …)
- http://www.snv.jussieu.fr/bmedia (site multimédia de l'UPMC)
- http://www.plantsci.cam.ac.uk/Haseloff/ (cours du Professeur J. Haseloff, Cambridge
University)
- http://www.aspb.org/publications/arabidopsis/ (The Arabidopsis book)
- http://www.plantphys.net (plant physiology on-line ; voir "Study questions")
- http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/
- http://www.bioinformatics.iastate.edu/howell/
- http://aggie-horticulture.tamu.edu/tisscult/tcintro.html (Tissue Culture information
exchange)
2) Animations et modélisation
- http://sunflower.bio.indiana.edu/~rhangart/index.html (plant in motion)
- http://cpsc.ucalgary.ca/projects/bmv/vmm-deluxe/index.html
LV 302 – Tout ce qu’il faudrait savoir
1 - Introduction
- Quelles sont les originalités du développement végétal par rapport au développement animal ?
- Schéma général d’une plante localisant méristèmes, zones d’élongation, zones de différenciation.
- Quelles sont les principales différences morphologiques entre Mono- et Dicotylédones ?
- Quels sont les tropismes manifestés lors du développement des plantes ? Comment s’expliquent-ils ?
- Expliquer cette affirmation : la plante explore son environnement par la croissance.
- Quelles sont les caractéristiques des Angiospermes qui peuvent expliquer leur bonne adaptation pour la vie sur
terre ?
- Donner des exemples de plantes annuelles, bisannuelles, pérennes.
- Définition de termes : tropismes, monocarpique/polycarpique, plasticité du développement, albumen, sac
embryonnaire, cotylédon, méristème caulinaire, croissance modulaire, phytomères, totipotence
- Décrire précisément le cycle de développement d’une plante à fleurs.
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- Comment se définit le terme croissance chez les plantes ?
- Diversité des facteurs susceptibles d’interférer avec le développement d’une plante.
- En quoi peut-on dire que le développement des plantes est continu et que la croissance est indéterminée ?
- Que pouvez-vous dire sur la durée de vie des plantes et des organes végétaux ?
- Certaines plantes fleurissent une fois et meurent. D’autres fleurissent de nombreuses fois et atteignent des
hauteurs et des diamètres importants. Quels sont les avantages relatifs de ces deux stratégies ?
- En quoi les méristèmes apicaux des plantes à fleurs diffèrent de ceux des Bryophytes et des Ptéridophytes ?
2 – Modèles d’étude
- Pourquoi l’espèce Arabidopsis thaliana a-t-elle été choisie comme espèce modèle pour les plantes ?
- A quoi servent les gènes marqueurs et rapporteurs dans la création de lignées transgéniques ? Citer les
principaux gènes utilisés.
- Citer les principales étapes permettant de créer une lignée transgénique exprimant une nouvelle protéine dans
leurs graines.
- Qu’évoquent pour vous les termes GUS et GFP ?
- Donner deux exemples de processus de développement qui ont été analysés au moyen de mutants.
- A quoi servent les doubles mutants ?
- Quels sont les éléments d’Agrobacterium tumefaciens qui doivent être conservés pour utiliser ces bactéries
comme vecteurs de gènes ?
- Qu’entend-on par vecteur de gène, étiquetage de gène, étiquetage de promoteur, mutagenèse insertionnelle,
inactivation transcriptionnelle, stratégie anti-sens.
- Quelles stratégies peut-on mettre en œuvre pour obtenir des plantes naines ? des plantes avec un nombre de
feuilles augmenté ? des plantes à floraison plus précoce ?
3 - Interactions plantes-environnement ; phytochromes et phytohormones
- Qu’appelle-t-on phytochrome ?
- Citer au moins trois aspects du développement des plantes qui font intervenir les phytochromes.
- Citer les cinq familles principales de phytohormones et en donner les principaux effets biologiques.
- Citer une situation de développement dans lesquelles des balances hormonales sont impliquées ?
- Comment se fait l’abscission des feuilles ? la maturation des fruits ?
- En quoi l’auxime est-elle impliquée dans la réaction des racines à la gravité ?
- Les racines sont-elles plus ou moins sensibles à l’auxine que les tiges ?
- Quelle est l’utilité de lignées transgéniques DR5 :: GUS ?, ARR5 ::GUS ?
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- Arguments en faveur du rôle de l’auxime dans l’élongation cellulaire et de son action sur l’acidification des
parois ?
- Quel est l’effet produit par les inhibiteurs de synthèse des gibbérellines sur la croissance des plantes ?
- Comment se fait le transport polarisé de l’auxime ?
- De quelles preuves dispose-t-on concernant l’implication des auximes et des cytokinines dans la division
cellulaire ?
- Quelles sont les voies potentiellement impliquées dans la régulation de la teneur en phytohormone active des
cellules ?
- Quelles sont les preuves du rôle de l’auxine dans la dominance apicale ?, la rhizogenèse latérale ? le
développement des fruits ? la phyllotaxie ?
- Quelles sont les caractéristiques de la triple réponse à l’éthylène ?
- Faire un tableau comparatif des cinq catégories principales de phytohormones (précurseurs, biosynthèse, rôles
biologiques, perception, …)s
4 - Embryogenèse, formation de la graine, germination
- Quelles caractéristiques essentielles de la plante adulte sont établies dès l’embryogenèse ?
- Quelles sont les principales réserves que l’on peut trouver dans les graines ? Exemples. Comment sont-elles
utilisées à la germination ?
- Qu’est-ce que l’albumen ? A partir de quoi se forment les téguments de la graine et du fruit ?
- Comment s’établit l’axe apico-basal d’un embryon ?
- Comment se mettent en place les méristèmes caulinaires et racinaires au cours de l’embryogenèse ?
- Les cotylédons d’un embryon sont-ils formés par le méristème caulinaire ?
- Citer deux mutants d’embryogenèse et donnez-en les caractéristiques.
- Quel est le rôle des divisions périclines et anticlines dans la mise en place du plan d’organisation radial de l’axe
embryonnaire ?
- Définir : sac embryonnaire, coléoptile, hypophyse, double fécondation, cycle du glyoxylate, stratification,
dormance tégumentaire, protéines LEA
5 - Méristème caulinaire végétatif et morphogenèse caulinaire
- Quelles sont les fonctions de base du méristème caulinaire ? Quelle est son organisation fonctionnelle ?
- Comment cette organisation est-elle mise en place lors de l’embryogenèse ?
- Comment cette organisation est-elle maintenue durant la phase végétative ?
- Quels sont les tissus qui dérivent des assises L1, L2 et L3 du méristème caulinaire ?
- Où et comment est mis en place le procambium et à quoi sert-il ?
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- Décrire les phénotypes des mutants wuschel et clavata
- Comment les feuilles sont-elles initiées ? Comment s’établissent leur dorsiventralité et leur forme ?
- Rôle des divisions anticlines et périclines dans le méristème caulinaire ?
- La destinée des dérivées des cellules-souches est-elle strictement établie chez les plantes ?
- Comment se met en place le cambium libéro-ligneux dans les tiges ?
- Quels sont les gènes impliqués dans l’auto-maintien et l’identité du méristème caulinaire ?
- Citer les divers tissus qu l’on peut rencontrer dans une structure secondaire de tige.
- Quel type de cellule conductrice est considéré comme vivant bien que dépourvu de noyau ?
- Quels types cellulaires se différencient dans le phloème ? dans le xylème ?
- Définir : phelloderme, méristème d’épaississement, cellule-souche, callose, plastochrone
- Que savez-vous des gènes STM, CLV, AS 1 ?
- Donner des exemples de communications intercellulaires qui régulent le développement des plantes
- Discuter les divers types de sénescence qui peuvent se produire durant le développement d’une plante
6 - Morphogenèse racinaire
- Quelle est l’organisation fonctionnelle de la pointe racinaire ?
- A quoi sert la coiffe des racines ?
- Comment se mettent en place les files cellulaires de la racine à partir du méristème racinaire ?
- Qu’est-ce que le centre quiescent ?
- Comment se forment les poils absorbants des racines ?
- Comment est initiée une racine latérale à partir d’une racine principale ?
- En quoi les racines diffèrent-elles des tiges ?
- De quelles preuves disposent-on pour dire que certains gènes génèrent des signaux mobiles qui régulent
l’expression de gènes dans des tissus adjacents au cours du développement (trouver des exemples pour le
développement racinaire et caulinaire).
- Est-ce que la détermination du devenir des cellules dérivées des cellules souches est comparable dans la
racine et dans la tige
7 - Morphogenèse reproductrice
- Quelles sont les modifications d’organisation structurale et fonctionnelle subies par le méristème caulinaire lors
du passage à la floraison ?
- Quels sont les facteurs impliqués dans le passage à la phase reproductrice ?
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- Qu’est-ce qu’un gène homéotique ?
- Présenter, à l’aide d’un schéma légendé, le modèle ABC qui permet d’expliquer le déterminisme des organes
floraux chez Arabidopsis.
- Sur la base de ce modèle, pouvez-vous prédire le phénotype de fleurs ayant perdu : i la fonction A, ii la
fonction C, iii les fonctions B et C ? Faire un schéma pour chaque cas.
- On crée une plante transgénique telle que la fonction A est exprimée de façon ectopique au niveau de tous les
verticilles de la fleur en plus des fonctions A, B et C normalement exprimés chez le type sauvage. Quel est le
phénotype attendu ? Faire un schéma.
- Quelles sont les différences entre un méristème floral et un méristème d’inflorescence ? une plante
photopériodique stricte et une plante photopériodique préférante ? une fleur régulière et une fleur irrégulière ?
- La notion de florigène en 2005