le port des plantes

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Un phénotype
morphologique :
le port des plantes
I. Les plantes à fleurs présentent une grande diversité morphologique
A. La morphologie dépend en partie des caractéristiques génétiques
► TP1. Les ports des plantes
B. En fonction de leur environnement des individus de même espèce peuvent avoir une morphologie
différente
C. Des réponses morphologiques semblables peuvent être obtenues avec des végétaux d'espèces
différentes placés dans un même environnement
II. La morphogenèse végétale débute par des mitoses (mérèse)
A. La multiplication cellulaire des végétaux s’opère dans les méristèmes
► TP 2a. La multiplication cellulaire
B. La mitose est un mécanisme commun à toutes les cellules eucaryotes
► TP 2b = exercice. Evolution de la quantité d’ADN au cours du cycle cellulaire
C. Pendant l'interphase la quantité d’ADN double
D. La réplication de l’ADN est semi-conservative
► TP 2c = exercice. Modalités de la réplication de l’ADN
E. La mitose permet une reproduction conforme
III. La morphogenèse se poursuit par un grandissement cellulaire (auxèse)
► TP3. Le grandissement cellulaire
A. La paroi cellulaire est soumise à des forces de pression
B. L'effet des forces de pression dépend de la nature de la paroi cellulaire
OBJECTIF
 Le phénotype morphologique (ou morphologie) d’une plante est
l’ensemble de ses caractères externes observables. Cela concerne sa
forme, sa couleur, sa taille ainsi que l’organisation des appareils
végétatif (tige, racine, feuille) ou reproducteur (fleurs et fruits). La
morphogénèse correspond à la mise en place de ce phénotype.
 La graphie morphogenèse n'a pas de base étymologique. Elle a été
introduite au XIX° siècle par analogie avec genèse. La tendance moderne est
d'accentuer le gé comme dans génétique ou générique. Il est de même de tous
les mots de formation analogue (dans Heller).
 La morphogénèse s'exprime au niveau des tissus (histogénèse) ou des
organes (organogénèse : rhizogénèse, caulogénèse, etc.).
 On appelle port d’un végétal sa forme générale naturelle.
 On recherche en quoi consiste et comment s'établit le phénotype
morphologique : le port d’une plante.
Première S
Chapitre
4.1
3 semaines

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I. Les plantes à fleurs présentent une grande diversité
morphologique
 On appelle plante un végétal possédant des tiges, des feuilles et des racines
(Bryophytes = Mousses, Ptéridophytes = Fougères, Gymnospermes, Angiospermes).
Dans ce chapitre et le suivant, on ne traite que des plantes à fleurs (= Gymnospermes et
Angiospermes).
► FIGURE 1a. Organisation générale d’une plante (Morelle) dans Nathan p.
86.
► FIGURE 1b. Organisation générale d'une plante Dossier PLS "De la graine à
la plante" p. 65 fig. 2.
► CROQUIS CLASSEUR d’après document 1b.
Ne pas indiquer les méristèmes à ce niveau (voir documents 9 et 10).
 Une plante est constituée d'une succession de modules ou phytomères :
- un module de tige est formé d'un nœud qui porte une feuille accompagnée d'un
bourgeon axillaire et d'un entre-nœud (segment dépourvu de feuilles entre deux
nœuds successifs) ;
- un module de racine est formé d'une racine latérale portée par un segment
d'axe racinaire.
 La taille, la forme et le développement de ces structures varient selon l'espèce
A. La morphologie dépend en partie des caractéristiques génétiques
 Une espèce peut se définir par un ensemble de gènes (qui codent les caractères
observables). Certaines mutations entraînent des modifications de la
morphologie des fleurs, des feuilles ou de la tige.
► FIGURE 2. Le Pois nain dans Hatier p. 196.
 Le port herbacé caractérise les végétaux qui ne possèdent pas de tissu de soutien
(bois). Ils sont entièrement verts et leur tige feuillée et souple ne peut pas
dépasser quelques dizaines de centimètres.
L'appareil végétatif des plantes herbacées disparaît généralement pendant l'hiver, ce n'est
pas le cas des plantes ligneuses.
► FIGURE 3. Port des arbres et arbustes doc. RR d’après cours BV-CB2.
 Le port buissonnant caractérise des végétaux ligneux (= possédant du bois)
dont les ramifications partent de la base (basitonie) et ne dépassent pas 5 m Il
n'y a pas de tronc.
Selon la disposition des rameaux secondaires les proportions du buisson varient. S'ils
se développent sur la partie inférieure des branches (hypotonie) il y a élargissement
(Noisetier). S'ils se développent sur la partie supérieurs des branches (épitonie) il y a
tendance à l'accroissement en hauteur (Épine-vinette). Possibilité d'amphitonie.
 Le port arborescent caractérise des végétaux ligneux dont les ramifications se
développent surtout dans la partie supérieure (acrotonie). Il en résulte un tronc
qui permet d'atteindre des hauteurs élevées (jusqu'à 100 m).
L'orientation des ramifications (angle formé avec la verticale) précise le port
arborescent (Peuplier d'Italie, Hêtre, Cèdre, Chêne, Sapin).
 Un arbuste est un arbre de petite hauteur à l'état adulte (moins de 5 m).
 Certaines plantes herbacées ou ligneuses ont une tige couchée mais possèdent des
organes de fixation comme des vrilles (Vigne), des crampons (Lierre), ou ont une tige
volubile (Glycine, Haricot).
 Certains végétaux non ligneux présentent un port arborescent (Palmiers).

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► TP1. Les ports des plantes
Possible avant I. A.
B. En fonction de leur environnement des individus de même espèce
peuvent avoir une morphologie différente
 L'expression de certains gènes est modifiée sous la pression des facteurs de
l'environnement.
 En forêt, le manque de lumière provoque l'autoélagage des arbres qui ont
tendance à grandir davantage. En cas d'absence de lumière, l’étiolement est
caractérisé par trois symptômes :
- un allongement des entrenœuds ;
- une inhibition de la croissance des limbes des feuilles ;
- une perte de la chlorophylle (= chlorose) dont la synthèse nécessite de la
lumière.
Outre la morphologie, l'absence de lumière affecte la nutrition de la plante
(photosynthèse impossible). L'étude de l'étiolement ne peut donc se faire que sur des
végétaux qui possèdent des réserves nutritives (graines ou tubercules par exemple).
► FIGURE 4. Morphologie en fonction de l’environnement (Pissenlit) dans
Bordas p. 74.
 Quelles que soient les adaptations d'une plante, le développement (germination,
floraison, fructification...) et la croissance sont ralentis par le froid intense ou les
très fortes températures.
 La quantité d'eau disponible influe sur la taille des feuilles (Genêt).
 Les arbres exposés à des vents forts et fréquents tendent à se déformer et à acquérir
un port en drapeau (= anémomorphose). Les branches les plus développées sont situées
dans la direction opposée à celle du vent (voir TP 1).
 Un arbre peut réagir à la présence d'un autre organisme, symbiote (nodules,
mycorhizes) ou non (tumeurs, galles).
► FIGURE 5. Phénotypes provoquées par l’activité humaine (taille du Poirier)
dans Hatier p. 228 fig. 2 (voir aussi fichier sans lien dans TP1).
 Les interventions de l’homme (taille) peuvent modifier le port (la Vigne qui est une
liane acquiert un port arbustif, l'If ou le Buis peuvent adopter n'importe quelle forme, le
Poirier peut être taillé en gobelet ou en espalier.
► FIGURE 6. Sagittaria et milieu aquatique dans Hatier p. 195 fig. 4.
C. Des réponses morphologiques semblables affectent des végétaux
d'espèces différentes placés dans un même environnement
 Face à l'eau, au vent ou au manque de lumière, des plantes d'espèces différentes
adoptent souvent des morphologies semblables. On dit qu'il y a convergence
morphologique.
 En milieux sec, elles peuvent présenter des ressemblances morphologiques telles
que :
- des tiges qui constituent des réserves en eau importantes (port cactiforme) ;
- des feuilles réduites, parfois des épines (port cactiforme) ou avec une cuticule
(couche cirée externe chez le Laurier), ce qui limite la transpiration ;
- des racines très développées (Armoise, Thym) permettant de se procurer de
l’eau, etc.
► FIGURE 7. Port, génotype et facteurs de l'environnement RR d'après
Nathan p. 92 (bas de page) et Didier p. 201.

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 Une adaptation est une caractéristique morphologique ou physiologique stable,
acquise au hasard des mutations et qui permet la survie dans un environnement donné.
Elle se transmet automatiquement à la descendance.
 Une accommodation est une modification phénotypique, provoquée par un facteur
de l'environnement. Cette modification disparaît si la descendances est placée dans un
environnement différent.
► FIGURE 8. Organisation d'une plante et croissance dans Hatier p. 200 fig. 2
(commentaire voir Bordas p. 85, Belin p 266 et Dossier PLS De la graine à la
plante p. 65 fig. 2).
QUESTION. Quels sont les mécanismes qui, à l’échelle cellulaire, permettent le
développement du végétal ?
Une plante se développe grâce à la multiplication et à la croissance des
cellules. Ces deux aspects vont être successivement étudiés.
►►►►►►►► LIVRE INDISPENSABLE AU TP 2c. ◄◄◄◄◄◄◄◄◄
II. La morphogenèse végétale débute par des mitoses
(mérèse)
A. La multiplication cellulaire des végétaux s’opère dans les
méristèmes
 Chez les animaux, sauf exceptions, les tissus embryonnaires existent peu de temps
(trois premiers mois de la vie intra-utérine chez l'Homme). Il laissent rapidement place
à des tissus différenciés (dès le début de la vie fœtale chez l'Homme). A partir de ce
moment les cellules se divisent uniquement à l'état différencié. Ce n'est pas le cas des
végétaux.
► FIGURE 9. Méristèmes axillaire et apical caulinaire dans Hatier p. 199 fig.
10 et 11.
► FIGURE 10. Méristème apical racinaire dans Hatier 211.
 Chez les végétaux la multiplication cellulaire s'opère pendant toute la vie
uniquement à l'état indifférencié au niveau de massifs cellulaires spécialisés
(embryonnaires) : les méristèmes (du grec meristos, partager). On les trouve,
par exemple, à l'apex (= extrémité) des tiges (méristème apical caulinaire), à
l'aisselle des feuilles (bourgeons axillaires) ou à l'apex des racines (méristème
apical racinaire).
► FIGURE 1b. Organisation générale d'une plante RR d'après Dossier PLS De
la graine à la plante p. 65 fig. 2.
► CROQUIS CLASSEUR d’après document 1b à compléter en plaçant les
méristèmes.
 On distingue en fait deux grands types de méristèmes.
- Les méristèmes primaires situées à l'apex des racines et des tiges (= méristèmes
apicaux), dans les bourgeons axillaires (méristèmes axillaires) et dans les entrenœuds
(méristèmes intercalaires). Les cellules qui en dérivent s'allongent est se différencient.
Les méristèmes primaires sont donc à la fois histogènes et organogènes. Ils induisent
des structures primaires et assurent la croissance en longueur des organes.
- Les méristèmes secondaires, coaxiaux avec les organes, forment des cylindres
longitudinaux. leur fonctionnement est uniquement histogène. Ils induisent les
structures secondaires et ne sont pas présents chez les plantes herbacées. Le cambium
libéro-ligneux permet la croissance en diamètre des racines et des tiges chez les
Gymnospermes et des Dicotylédones. La zone génératrice subérophellodermique
permet la formation de l'écorce.
Dans ce cours on ne traite que les méristèmes apicaux (primaires). Ceux de
racines sont les plus faciles à aborder.
 Sur les tiges les méristèmes participent à la formation de deux types de bourgeons :

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- les bourgeons végétatifs (ou yeux ou bourgeons à bois) qui permettent la
croissance en longueur des tiges (méristèmes apicaux caulinaires, à l'extrémité des
tiges), ou la formation de rameaux (méristèmes axillaires = adventifs, à l'aisselle
des feuilles) ;
- les bourgeons floraux (ou boutons) qui permettent la floraison.
 Le cas des feuilles n'est pas envisagé ici.
► TP 2a. La multiplication cellulaire
B. La mitose est un mécanisme commun à toutes les cellules eucaryotes
 On appelle cellule eucaryote, un cellule dont les chromosomes sont enfermés
dans un noyau. Chaque chromosome est formé essentiellement d’une molécule
d’ADN, support d’informations génétiques. Une molécule d’ADN est très
longue, mais son diamètre est trop petit (2 nm) pour qu’elle soit observable au
microscope optique.
 Le terme eucaryote s'oppose à procaryote où l'ADN n'est pas enfermé dans un
noyau (bactéries).
► FIGURE 11a. Mitose cellule végétale dans Hatier p. 216 fig. 15.
► FIGURE 11b. Mitose cellule animale dans Hatier p 221 fig. 6.
► FIGURE 11c. Les événements chromosomiques de la mitose
► SCHEMA CLASSEUR d’après document 11 et Hatier p. 222 (avec cellule en
fin d’interphase et cytodiérèse et 2n = 4).
► COMPLEMENT. Film : La mitose
 En début de mitose (= prophase du grec pro, en avant) les chromosomes
bichromatidiens (= doubles) se spiralisent. Leur diamètre apparent augmente
tandis que leur longueur diminue considérablement. Ils deviennent facilement
transportables et observables au microscope (durée 1 h 40 chez la Jacinthe).
 L'enveloppe nucléaire se désorganise. Les chromosomes libérés se placent tous
selon un plan équatorial dans la cellule (métaphase, du grec méta,
transformation). Les chromatides de chaque chromosome se séparent alors au
niveau du centromère et migrent chacune vers un pôle différent de la cellule
(anaphase du grec ana, en haut). Ils forment deux lots identiques de
chromosomes monochromatidiens (= simples) (durée chez la Jacinthe 30 min
pour la métaphase et 10 min pour l’anaphase).
 En fin de mitose, une enveloppe nucléaire se reconstitue autour de chaque lot de
chromosomes (télophase du grec telos, fin), qui se déspiralisent. Le cytoplasme
se répartit entre les deux cellules filles qui se séparent (= cytodiérèse, durée 1 h
15 chez la Jacinthe).
La durée totale d'une mitose est de quelques dizaines de minutes (environ 2 heures).
 On appelle :
- interphase l'intervalle séparant deux mitoses successives ;
- cycle cellulaire l'intervalle entre la fin d'une mitose et la fin de la mitose suivante.
cycle cellulaire = interphase + mitose
C'est durant l'interphase que des synthèses permettent l'accroissement du matériel
cytoplasmique qui sera réparti équitablement entre les cellules filles en cours de mitose.
► TP 2b = exercice. Evolution de la quantité d’ADN au cours
du cycle cellulaire
POYCOPIE INUTILE
Problème. Les chromosomes sont essentiellement formés d’ADN. En début
d’interphase ils sont monochromatidiens, alors qu’ils sont bichromatidiens en fin