lOMoARcPSD|3993586 2) cours 7, nutrition hydrique et ciculation des sèves Biologie Intégrée de la Plante (Université de Bordeaux) StuDocu n'est pas sponsorisé ou supporté par une université ou école Téléchargé par Eshla hassane ([email protected]) lOMoARcPSD|3993586 Nutrition hydrique et circulation des sèves Besoins en eau des plantes : → Au plus bas de la chaîne : on a le pommier : qui a besoin de 700 litres d’eau, ce qui reste assez raisonnable. Quand on regarde la viande, on a besoin de beaucoup d’eau. On va nourrir les animaux avec des farines, soit d’origine végétales essentiellement, on va donc avoir besoin d’eau. Les besoins en eau sont différents pour les végétaux. Pour produire un kg de pomme, il faut entre 0.7 et 0.9litres. → Pourquoi autant d’eau ? à quoi sert-elle ? • La transpiration, qui sert à faire circuler les sèves mais aussi à refroidir leurs feuilles. Le fait d’évaporer de l’eau ; au niveau des stomates, va permettre d’éviter que la feuille reste chaude, elle va la refroidir. Si on ne refroidit pas la feuille, avec le soleil, en moins de 5 min, toute l’eau présente dans les feuilles va bouillir. Donc la transpiration est importante pour la régulation thermique. • La croissance de la plante à l’échelle cellulaire, des mouvements d’eau permettent à la cellule végétale de grandir • le métabolisme et viabilité cellulaire (eau = solvant d’une majorité de réactions enzymatiques, hydratation des macromolécules) Quelques chiffres : ➢ 97% de l’eau prélevée dans le sol ne fera que traverser la plante. Elle est transpirée au niveau des stomates. Exemple : tilleul : en plein été → 200 L d’eau par jour Chêne de 70000 feuille → 750L (Transpiration + évaporation du sol) Un hectare de choux plantés à 50 cm de distance vaporise 20 tonnes d'eau/ jour Téléchargé par Eshla hassane ([email protected]) lOMoARcPSD|3993586 Les différents tissus et organes végétaux ont des contenus en eau différents : Par exemple, les feuilles de laitue sont composées à 97% du poids frais en eau alors que le fruit de la tomate en est composé à 93% et la tubercule de pomme de terre à 79%. → Les plantes adaptent le contenu en eau de leurs différents tissus et organes • Comment se font les mouvements d’eau ? • À l’échelle cellulaire (cellule à cellule) • A l’échelle d’une plante entre la rhizosphère et les feuilles (transpiration foliaire) → Les mouvements d’eau dans la plante sont passifs, sans consommation directe d’énergie → Les mouvements d’eau dans les tissus et les cellules de la plante suivent un gradient décroissant de potentiel hydrique, une notion thermodynamique reliée au potentiel chimique de l’eau. Les mouvements d’eau de cellules à cellules sont strictement passifs, et vont dépendre d’un gradient décroissant de potentiel hydrique. Ce potentiel est appliquer à l’eau et est très étroitement lié au potentiel chimique. On calcule le potentiel hydrique à partir du potentiel chimique de l’eau. 3.2 Les mouvements d'eau à l'échelle cellulaire : Chez les cellules végétales, le compartiment majeur est la vacuole, c'est un compartiment dynamique pour le stockage en eau. On observe les mouvements d’eau à l’échelle cellulaire. (phénomènes de plasmolyse et de turgescence). → Sortie d’eau = la cellule se plasmolyse. Les mouvements d’eau vont se produire des compartiment les moins concentrés en NaCl, vers le compartiment le plus concentrée en NaCl. → On passe d’un milieu hypotonique vers un milieu hypertonique. On rajoute du NaCl : Le contenu cellulaire s’est contracté, la membrane plasmique s’est décollée, elle n’est collée plus que par les plasmodesmes. La vacuole occupe plus de 90%de la cellule. Sortie de l’eau de la vacuole vers le milieu : la cellule végétale est en milieu hypertonique. Il faut que l’eau passe à travers le tonoplaste, le plasmalemme et la paroi pecto-cellulosique La plante a besoin de contrôler ces mouvements d’eau. • Il n'y a pas de mécanisme actifs (pas de pompe active, pas de dépense d'énergie) Téléchargé par Eshla hassane ([email protected]) lOMoARcPSD|3993586 • Il y a toutefois la présence de canaux facilitant le passage de l'eau : aquaporine (200 différentes) Comment est régie la direction du mouvement passif entre les 2 milieux séparés de la membrane ? Aquaporine : pore qui permet de faire passer l’eau 3.3 Potentiel hydrique et diffusion de l'eau : • Gradient de concentration : variation décroissante en solutés dans un espace ou au travers d’une membrane. • Diffusion: processus par lequel les molécules se déplacent dans un espace ou au travers d’une membrane • Equilibre: la diffusion des molécules dans cet espace va supprimer le gradient de concentration Goutte de bleu de méthylène. Premier bol : pas de gradient ; deuxième : Gradient de concentration très fort, petit à petit il décrois. → Le colorant s’est répartit de façon homogène, il n’y a plus de gradient de concentration. • Osmose: diffusion de l’eau au travers d’une membrane • A l’équilibre : les mouvements d’eau de 1-> 2 et de 2-> 1 sont identiques On parle de membrane semi-perméable pour les membranes biologiques : Vrai sur des temps courts Il y a une perméabilité sélective pour certains solutés. En fonction des besoins physiologiques, la concentration va pouvoir augmenter ou diminuer sa perméabilité sélective. L'eau : Potentiel chimique de l’eau dans un compartiment ( en J) Potentiel hydrique de l’eau dans un compartiment ( , en Pa car équivalent à une pression) Relation entre potentiel hydrique et potentiel chimique : ( = H2O/V0 ; avec V0 : volume molaire partiel de l’eau) La notion de potentiel hydrique Le potentiel hydrique est la somme algébrique de 4 composantes : = P + + + (exprimé en Pa ou en bars) (1 bar = 1000 hPa = 0,987 atmosphère) P = Potentiel hydrostatique (de turgescence, positif ou = 0 si à pression atmosphérique) = Potentiel osmotique ( lié à la présence des solutés, = 0 si eau pure, < 0 sinon) = Potentiel matriciel (d’imbibition lié aux force de capillarité, 0) Téléchargé par Eshla hassane ([email protected]) lOMoARcPSD|3993586 = Potentiel gravitationnel ( 0, si H > 10 m, lié au poids d’une colonne d’eau) Quand le mouvement d’eau se fait de cellules à cellules; et sont nuls ou considérés comme négligeables = P + (échelle cellulaire) = P + + + (échelle de la plante) Les composantes du potentiel hydrique 1. Le potentiel hydrostatique P (potentiel de turgescence) • Lié à la présence d’une paroi dans les cellules végétales. L’entrée d’eau dans une cellule fait exercer une force (pression) sur la paroi, qui rigide, exerce une force équivalente sur le contenu cellulaire, mettant celui-ci sous pression. • Valeur positive ou nulle (compartiment à pression atmosphérique), généralement compris entre +0,5 et +3 bars dans une cellule turgescente. 2. Le potentiel osmotique • Lié à la présence de solutés à l’intérieur d’un compartiment, qui diminue le volume molaire partiel de l’eau (sa « concentration ») • = - iCRT avec i = coefficient osmotique (propre à chaque soluté); C = concentration du soluté en moles; R = 8,31 J⋅mol -1⋅K-1 constante des gaz parfaits; T = température absolue en K • Valeur nulle si eau pure, négative si présence de solutés • A la même valeur absolue que la pression osmotique, mais signe opposé (potentiel osmotique) = - PO (pression osmotique) 3. Le potentiel matriciel • Lié aux forces de rétention de l’eau exercées par la matrice, notamment les forces capillaires et les forces d’imbibition • Applicable uniquement dans des structures de type capillaire (vaisseaux de xylème) ou interstices de petites taille (pores de structure du sol), à valeur <0. Egal à 0 sinon. Téléchargé par Eshla hassane ([email protected]) lOMoARcPSD|3993586 4. Le potentiel gravitationnel • liée au poids qu’exerce une colonne d’eau sur elle-même • négligeable (= 0) dans la plupart des cas que nous traiterons • à valeur >0 pour toute structure de plus de 10 mètres de haut (tronc, branches), car une colonne d’eau de 10,3 mètres exerce à sa base une pression égale à 1 atmosphère Le mouvement de l’eau entre 2 compartiments A et B dépend des potentiels hydriques A et B concentration saccharose A>>concentration B → Potentiel osmotique πA < πB → Potentiel hydrique Par définition: Ψ Eau Distillée = 0; Ψ soit = 0 ou < 0 Exemples de valeurs des composantes du potentiel hydrique dans les cellules turgescentes et plasmolysées : 3.4 Osmorégulation : un moyen de contrôler le mouvement d'eau : Le flétrissement est dû à la perte de turgescence des tissus. Suite à un stress hydrique mais également lors des infections par des bactéries phytopathogènes. (ici bactéries) Téléchargé par Eshla hassane ([email protected]) lOMoARcPSD|3993586 Comment la plante peut-elle éviter cette turgescence ? → Ajustement des potentiels hydriques du sol, des racines et des feuilles au cours d’une sécheresse provoquée sur 6 jours. Osmorégulation : dans tout les cas, la plate va être soumise à un stress hydrique. Soit trop d’eau soit pas assez. Notion d’osmorégulation: rôle dans la croissance et l’acclimatation à la sécheresse : → Ajustement du ψ au cours du stress hydrique via la diminution de π 1) Epictèse: absorption de solutés minéraux ou organiques (osmolytes) 2) Anatomose: Dissociation de macromolécules (Amidon --> Glucose) 3) Néosynthèse: de molécules organiques (osmolytes ou osmoprotectants) Proline et autres : Molécules que les cellules végétales peuvent synthétiser. Turgescence - osmorégulation: forces motrices de l’allongement cellulaire : L'allongement cellulaire correspond à un accroissement de MF (eau) Téléchargé par Eshla hassane ([email protected]) lOMoARcPSD|3993586 Téléchargé par Eshla hassane ([email protected])
