Les Embryophytes Cormophytes Végétaux terrestres

Bryophytes
lato sensu
(25000)
Ptéridophytes
(11 000)
Les Embryophytes
Gymnospermes
(820)
Cormophytes
Végétaux terrestres
Archegoniates
Angiospermes
(260000)
Les « Ptéridophytes »
Lignine ( trachéides; racines; « bois »;
arbres)
Taxon non monophylétique (pas clade)
Comprend 3 clades :
- Filicophytes (Fougères, ex Polypode)
- Sphénophytes (ex Prêle)
- Lycophytes (ex Sélaginelle)
= Fougères et leurs alliées
Filicophytes
(Fougères)
(9000)
Les « Ptéridophytes »
- Les Filicophytes
= Les fougères
Ex : le Polypode
Racines
Fronde = feuille
Rhizome = tige
Scolopendrium officinale
La Scolopendre
La lignine : les premiers arbres, des
fougères arborescentes
Dicksonia antarctica,
fougère arborescente,
Australie
Sélaginelles
Prêle
Les Spermatophytes :
l’acquisition de la graine
(carbonifère-permien)
Fécondation
Graine :
embryon (reproduction sexuée)
réserves nutritives
téguments
vie ralentie (dormance)
Dissémination, attente,
germination; nouvel organisme
2000
Bryophytes
lato sensu
Ptéridophytes
NB : 2004, les
Gnétophytes ne
sont pas le cladefrère des
Angiospermes.
Les Gymnospermes
forment un clade
Gymnospermes
Bryophytes
lato sensu
(25000)
Ptéridophytes
(11 000)
NB : 2004, les
Gnétophytes ne
sont pas le cladefrère des
Angiospermes.
Les Gymnospermes
forment un clade
Gymnospermes
(820)
Angiospermes
(260000)
Les Gymnospermes (820 espèces seulement !)
Graine
Taxon sans doute monophylétique (clade)
Il comprend 4 clades +/- évolués :
- Gingkophytes (Gingko biloba) (prégraine)
- Cycadophytes (Cycas, etc.) (prégraine)
- Pinophytes (= coniférophytes, pin, sapin, etc.)
- Gnétophytes (Ephedra, etc.) (annonce fleur)
Gymnospermes peu évolués : pré-graines
Gingkophytes : Gingko biloba, arbre aux 40 écus
Gymnospermes peu évolués : pré-graines
Gingkophytes : Gingko biloba, arbre aux 40 écus
Dioécie
(espèce dioïque)
Gymnospermes peu évolués : pré-graines
Cycadophytes
Gymnospermes peu évolués : pré-graines
Les Pinophytes (conifères, résineux)
Les Pinophytes (conifères, résineux)
HG : Pinus sylvestris / Pin sylvestre
(Eurosibérien)
HD : Pinus pinaster / Pin maritime
(Atlantique et circum méditerranéen)
BG : Pinus radiata / Pin de Monterrey
(origine : Californie)
BD : Pinus strobus / Pin Weymouth (origine
nord-est de l'Amérique du Nord)
HG : Cedrus atlantica / Cèdre de l'Atlas (origine
: Rif et Atlas du Maroc et d'Algérie)
HD : Larix kaempferi / Mélèze du Japon (origine
: Île de Hondo / Japon)
BG : Thuya plicata / Thuya géant (origine : côte
ouest de l'Amérique du Nord)
BD : Cupressus macrocarpa / Cyprès de Lambert
(origine : région de Monterrey / Californie)
Gymnospermes évolués : en route vers les fleurs
Les Gnétophytes
Ephedra
Welwitschia mirabilis (Gnétophytes)
Bryophytes
lato sensu
(25000)
Ptéridophytes
(11 000)
Les Embryophytes
Gymnospermes
(820)
Cormophytes
Végétaux terrestres
Archegoniates
Angiospermes
(260000)
Les Angiospermes, des fleurs, des graines et des fruits
Monocotylédones : (environ 60 000 espèces)
embryon à un cotylédon (feuille primitive)
pas de bois secondaire, absence d’un
véritable tronc
(formes herbacées)
feuilles à nervures principales parallèles
Grande importance économique (Poacées notamment)
Dicotylédones :
(environ 200 000 espèces)
embryon à deux cotylédons
présence de bois secondaire
feuilles à nervures principales ramifiées
Albumen
Tégument
Les cotylédons sont
les premières feuilles,
plus ou moins
simplifiées, formées
lors de
l’embryogenèse dans
la graine
1ères feuilles de la plantule
Cotylédon
Radicule
(NB : Les cotylédons
existent aussi chez
les Gymnospermes)
LES ANGIOSPERMES
Dicotylédones
Monocotylédones
(clade)
*
Très grande
diversité !!
**
*
*
*
Dicotylédones
(Eudicotylédones, clade)
Angiosperm Phylogeny Group (APG)
APG I, 1998
APG II, 2003
APG III, 2009
Poacées : paturin des prés, blé, riz, maïs, orge,
avoine, sorgho, millet
Fabacées : fève, haricot, pois, soja, lentille, arachide,
trèfle, acacia, mimosa
Rosacées : rosier, pommier, poirier, fraisier, amandier,
pêcher, prunier, cerisier,
Fagacées : hêtre, bouleau, chêne, chataîgnier
Brassicacées : chou, moutarde, colza, Arabidopsis
Solanacées : tomate, pomme de terre, aubergine, tabac,
petunia, poivron
Arabidopsis
thaliana
(Dicotylédones,
herbacée,
Brassicacées,
génome 2000)
Oryza sativa (riz) Populus alba
(Monocotylédones (Peuplier)
, herbacée,
(Dicotylédones,
Poacées,
ligneuse,
génome 2003)
génome 2006)
Vitis vinifera
(vigne)
(Dicotylédones,
ligneuse à fruits
4 angiospermes
charnus, Vitacées,
« modèles »
génome 2007)
Biologie des organismes végétaux
1. Introduction générale
L’importance et la définition des organismes
végétaux
2. Classification et évolution des organismes végétaux
Bases historiques des classifications
L’apparition du monde végétal dans le contexte de
l‘évolution du vivant.
Les Algues (3); les Champignons (3); les Lichens; les
Embryophytes [à spores (2); à graines (2)]
Conclusion
Importance particulières des angiospermes (fleurs et fruits)
Attention à la nomenclature !!
Continuité de l’évolution : diversité intra-spécifique ; influence
considérable de l’homme
Arbre phylogénétique des végétaux Qiu (2006)
B
B = bryophytes
P = ptéridophytes
G = gymnospermes
A = angiospermes
P
G
A
pré-spermaphyte
ptéridosperme disparue
prêle
fougère
arborescente
(spores)
Echelle des temps géologiques et principaux évènements et
modifications de la biosphère depuis 540 Ma
3. La fonction de nutrition chez les végétaux
3.1. Définition et fonctions de la nutrition
- à l’échelle de l’organisme : mouvement, croissance,
reproduction, etc. Besoin en énergie (?)
- à l’échelle cellulaire : production de nouvelles cellules
(mitoses), croissance du volume et différenciation des
cellules, « vie » cellulaire.
- à l’échelle moléculaire : apporter les substrats
(précurseurs) pour les biosynthèses (anabolisme); fournir
l’énergie nécessaire aux réactions anaboliques
(métabolisme énergétique).
Métabolisme : ensemble des réactions chimiques des
organismes vivants, catalysées par des enzymes . Il est
composé de trois groupes : métabolisme énergétique,
anabolisme et catabolisme.
4.2. Les métabolismes énergétiques
énergie
Substrat 1
Produit 1
(réaction exergonique)
Substrat 2
Produit 2
(réaction endergonique)
Substrat 1
Produit 1
(couplage réactionnel)
énergie
Substrat 2
enzyme
Produit 2
ATP, NADH, NADPH, FADH2, etc.
4.2. Les métabolismes énergétiques (suite)
Métabolisme énergétique : ensemble des réactions
chimiques qui permettent aux organismes et à leurs
cellules de fabriquer leur monnaie d’échange
énergétique (molécules riches en énergie : ATP, NADH,
NADPH, …).
4.2. Les métabolismes énergétiques (suite)
= synthèse de ATP, NADH, NADPH, FADH2, etc.
= réactions endergoniques couplées à une
réaction exergonique
Chimiotrophie : oxydation d’un composé prélevé dans le milieu
extérieur (respiration et fermentation)
ex : oxydation du glucose (chimio-organotrophie)
ex : oxydation de l’ammonium NH4+ (chimio-lithotrophie)
Phototrophie : absorption de l’énergie lumineuse et conversion
en énergie chimique
= 1er rôle de la photosynthèse
Les organismes phototrophes : les bactéries photosynthétiques
et les plantes
4.3. La composition élémentaire de la biomasse et l’assimilation
Biomasse : environ 30 éléments atomiques
Abondance : 9 macroéléments (O, C, H, N, S, P, K, Ca, Mg) et
environ 20 microéléments
Essentiels : 16 éléments essentiels : 9 macroéléments et 7
microéléments (Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, B, Cl)
Assimilation : 10 éléments restant à l’état minéral; 6 éléments
assimilés dans la matière organique (O, H, C, N, S, P)
4.3. L’assimilation (C, N, S, P)
Autotrophie : prélèvement sous forme minérale, puis assimilation
par l’organisme
Hétérotrophie : impossibilité de l’autotrophie; besoin d’absorber
l’élément sous forme déjà assimilée (par d’autres organismes)
Animaux : hétérotrophie pour C, N, S
Champignons : hétérotrophie pour C, (N), (S)
Végétaux : autotrophie totale
(de même certaines bactéries photosynthétiques)
= 2ème rôle de la photosynthèse
Végétaux, lichens et cyanobactéries sont totalement
photo-autotrophes : capables de se développer dans
un monde purement minéral, en présence de lumière.
Assimilation
Plantes
(photosynthèse)
Carbone
C
CO2
Azote
N
NO3NH4+
Soufre
S
SO4--
Phosphore
P
H2PO4-
Les animaux sont hétérotrophes pour C, N, S.
Assimilation
Animaux
(aliments)
Carbone
C
Azote
N
Soufre
S
Matière
organique protéines protéines
Phosphore
P
H2PO4+ Matière organique
Auxotrophie pour une molécule donnée : incapacité à
synthétiser cette molécule; besoin de la trouver telle
quelle dans l’alimentation
Exemple : certains acides gras
certains acides aminés
certaines vitamines
certains pigments
Une plante ne fait pas la photosynthèse partout et toujours…
- Organes non photosynthétiques : racines, bulbes,
tubercules, rhizomes, bourgeons, jeunes feuilles, tronc,
branches, fleurs, graines, fruits
-Alternance jours / nuits
- Saisons sans feuilles
Les plantes sont aussi capables de chimio-organo-trophie
(= respiration des substrats carbonés tels que les sucres).
Conséquence : fabrication de réserves nutritives grâce à la
photosynthèse; stockage et utilisation ultérieure; transport
inter-organes (sève élaborée)
Les réserves des végétaux (organes de
réserves)
Graines, bulbes, tubercules, tiges, tronc, racines, etc.
lipides (acides gras; oléagineux)
glucides (amidon = réserve amylacée; + cas particuliers)
protides (protéines de réserves; protéagineux; cas
particulier des Fabacées)
Les organes de réserves sont aussi consommés par les
animaux !
NB : Les graines sont des organismes complets, pas des organes