LES ETRES VIVANTS : PROPRIETES GENERALES

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Eléments de botanique
Université de Mons
Année académique 2016-2017
Denis Michez

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Avertissement: objectifs et contenu du cours
La conceptualisation et l’abstraction ont pris une importance déterminante dans les progrès de la biologie
moderne. La reconnaissance du phénomène d’évolution et la compréhension de plus en plus fine que nous
avons de ses mécanismes, ont joué à cet égard un rôle essentiel. A quelque niveau d’observation que l’on
se place, de la macromolécule à la biosphère, le phénomène vivant ne peut être pleinement appréhendé
qu’à la lumière de l’évolution (Dobzhansky). Toutefois, cette conceptualisation et cette abstraction ne
peuvent se concevoir que solidement enracinées dans une connaissance profonde des organismes vivants
eux-mêmes, de leur structure, leur fonctionnement, leur mode vie. C’est la diversité même de ses
manifestations qui constitue un des aspects les plus fascinants du phénomène vivant.
Ce cours reflète cette dualité de la biologie. Il cherche à dégager des principes et des concepts généraux,
mais toujours à la lumière de l’observation d’organismes modèles. Dans ce cadre, une grande importance
est apportée à la rigueur organographique et terminologique, ainsi qu’à la qualité des représentations
graphiques. Cette rigueur organographique et terminologique ne doit pas être perçue comme une
contrainte inutile, mais comme un outil de communication. Les biologistes, comme tous les professionnels
dans leurs domaines respectifs, utilisent par nécessité des termes techniques, la plupart dérivés du grec ou
du latin. Une maîtrise correcte de ce vocabulaire technique est indispensable pour aborder la biologie au
niveau universitaire. Phanérogame ou Angiosperme ne sont pas des mots plus rébarbatifs que
photographie ou thermomètre...
Le cours d'Eléments de botanique (30h théorique et 30h pratique) a pour thèmes la diversité des structures
et des cycles de reproduction des végétaux au sens le plus large du terme (Cyanobactéries, Algues,
Protoctistes « fongiformes », Champignons, Métaphytes).
La première partie du cours introduit les notions de biologie générale indispensables à la compréhension
du système de classification moderne des êtres vivants et à l’étude des cycles de reproduction. Elle est
complémentaire au cours de biologie générale dispensé en première bachelier biologie et pharmacie.
Je considère comme un prérequis des notions élémentaires concernant la structure des acides nucléiques,
la synthèse des protéines, le concept de gène et d’allèle, la mitose et la méiose.
La seconde partie du cours est un exposé de l’évolution et de la diversité des végétaux. La diversité y est
envisagée comme une propriété essentielle du phénomène vivant, digne d’intérêt en tant que telle. Un fil
conducteur est constitué par l’étude des cycles de reproduction, en tant que mécanismes générateurs de
variations nouvelles. L’étude des structures sera réduite à l’examen des principaux plans d’organisation et
de leur signification fonctionnelle en relation avec les contraintes imposées par l’habitat.
Enfin, le cours comprend 30 h de travaux pratiques au cours desquels l’étudiant se familiarise avec les
démarches de base des sciences naturelles : observation, notamment au microscope, réalisation d’un
rapport comprenant des dessins, interprétation des observations. De plus chaque étudiant réalisera un
herbier comprenant 30 échantillons. Les principaux groupes de métaphytes devront y être représentés,
notamment : Bryophytes, Ptéridophytes, Gymnospermes et Angiospermes.
D. Michez

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Ouvrages de références
Les ouvrages suivants sont des références générales très utiles pour ce cours; ils comprennent une
iconographie en couleur tout à fait remarquable:
RAVEN P.H., EVERT R.F. & EICHHORN S.E., 2000. Biologie végétale. De Boeck, Bruxelles.
Note : Un des meilleurs livres de botanique générale en français existant sur le marché. Les
étudiants lisant bien l’anglais préféreront sans doute l’édition originale, étant donné son prix
beaucoup moins élevé : RAVEN P.H., EVERT R.F. & EICHHORN S.E. - Biology of plants. Ed. 6. Worth,
New York.
CAMPBELL N.A., 1995. Biologie. De Boeck, Bruxelles.
Note : Référence utile pour tous les cours de biologie des trois bacheliers. Bon rapport qualité/prix.
MAUSETH J.D., 1995. - Botany, an introduction to plant biology. Saunders, Philadelphia.
Note : Un des meilleurs livres de botanique générale sur le marché.
NIKLAS K. 1997. The evolutionary biology of plants. Chicago University Press.
Note : La synthèse la plus moderne concernant l’évolution des Plantes.
Les illustrations de ces notes de cours seront présentées ex cathedra et disponibles sous format
PDF sur la plateforme Moodle.

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Avant-propos
La subdivision de la biologie en botanique et zoologie est un héritage de l’époque, pas si éloignée,
où on croyait que tous les êtres vivants étaient soit des végétaux, soit des animaux.
Cette croyance procède très clairement d’une vision anthropocentrique de l’univers: tout ce qui
ressemble (par sa forme, son mode de vie, ...) à un être humain est un animal et ce qui n’y
ressemble pas est un végétal.
Le grand naturaliste français Buffon (1707-1788) notait déjà l’absurdité de ce raisonnement:
« Comme on veut absolument que tout être vivant soit un animal ou une plante, on croirait n’avoir
pas bien connu un être organisé si on ne le rapportait à l’un ou à l’autre de ces noms généraux ».
Cette vision du monde, si elle n’est plus celle des hommes de science d’aujourd’hui, semble très
vivace dans l’inconscient collectif, comme en témoigne par exemple la définition que donne le
«Petit Robert» du mot botanique: «science qui a pour objet l’étude des végétaux», végétal y étant
défini comme un «être vivant caractérisé par rapport aux autres (animaux) par une motilité et une
sensibilité plus faibles, une composition chimique particulière (v. chlorophylle, cellulose), une
nutrition à partir d’éléments simples».
Depuis un siècle, le développement de la biologie en tant que science à part entière et les progrès
des techniques d’investigation ont considérablement transformé cette vision classique du monde
vivant. Cette transformation se manifeste par un paradoxe étonnant.
En effet, cependant que la grande unité d’organisation et de composition chimique des êtres
vivants s’imposait avec de plus en plus de force, la description incessante de formes nouvelles
mettait petit à petit en lumière la diversité extraordinaire des manifestations de la vie. La
recherche de critères objectifs et opératoires de subdivision a conduit à la reconnaissance non plus
de deux mais d’au moins cinq sous-ensembles fondamentaux (Règnes). Les végétaux de jadis se
distribuent dans quatre d’entre eux !

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CHAPITRE 1
Quels sont les caractéristiques des êtres vivants et des végétaux ?
1 Propriétés générales de la vie
La vie est un état particulier de la matière. Elle se prête difficilement à une définition qui soit à la
fois simple et universelle. Le phénomène vivant montre une combinaison unique de propriétés.
1.1. La séparation entre l’environnement et l’individu : la cellule
La première propriété de la vie est la capacité des organismes vivants de constituer une entité
stable (au moins pour un laps de temps) et distincte de leur environnement. En d’autre terme, on
peut distinguer une structure interne à l’organisme et une structure externe à celui-ci. L’entité la
plus simple, la délimitation la plus simple est celle de la cellule. La vie n'est pas un état diffus: tous
les organismes vivants sont constitués de cellules. La séparation entre l’intérieure de la cellule et
l’environnement se fait par au moins une membrane.
La découverte de la cellule est liée à l’invention du microscope. C’est un des principaux
événements de l'histoire de la biologie. Le microscope révèle en effet une des propriétés
essentielles de la vie, à savoir son organisation en cellules. La théorie cellulaire reste un des
fondements de la biologie moderne.
C’est en 1665 que l’anglais HOOKE, examinant un fragment d’écorce de chêne à l’aide d’un
microscope de sa fabrication grossissant 30x, découvrit que les végétaux étaient formés de
petits éléments répétés un grand nombre de fois, qu’il appela “cellules”. Le hollandais van
LEEUWENHOEK, contemporain de HOOKE, fut le premier à décrire des organismes
unicellulaires, en observant des gouttelettes d’eau d’étang. En 1839, les allemands
SCHLEIDEN et SCHWANN, sur base des observations microscopiques accumulées pendant
près de deux siècles, formulèrent la théorie selon laquelle tous les organismes sont
constitués de cellules. Ce concept fut complété par l’allemand VIRCHOW (1858) qui
proclama que “toute cellule naît nécessairement d’une autre cellule”. Ces généralisations
constituent la base de ce que nous appelons maintenant la théorie cellulaire, une des étapes
les plus importantes du développement de la biologie. Il a fallu le microscope électronique,
introduit en biologie à la fin de la seconde guerre mondiale, pour que l'on puisse distinguer
les détails des structures cellulaires.
L’architecture de la membrane est la même chez presque toutes les cellules vivantes. Il s’agit d’une
bicouche lipidique. Dans une membrane, chaque molécule de lipide est constituée d’une partie
polaire, donc soluble dans l’eau (hydrophile), et de deux chaînes hydrogénocarbonées (acides gras)
non solubles dans l’eau (hydrophobes). En raison de cette propriété, ces molécules placées en
milieu aqueux s’organisent spontanément en une bicouche, avec les chaînes hydrophobes dirigées
vers le centre de la structure.
1.2. Systèmes ouverts
Les organismes vivants sont des systèmes ouverts, au sens thermodynamique du terme, c'est-à-
dire capables d'échanger de la matière et de l'énergie avec le monde extérieur. Avec la matière et
l'énergie qu'ils puisent dans leur environnement, ils peuvent croître et se reproduire, en
transmettant à leurs descendances leurs propriétés.