Structure et composition chimique de la Terre interne
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Thème : La morphogénèse d’un végétal et l’établissement du phénotype Chapitre 7 : Croissance cellulaire et contrôle de la morphogenèse IInnttrroodduuccttiioonn Lorsqu’une plante grandit, le nombre de cellules augmente. Les cellules produites acquièrent des caractères propres aux tissus qu’elles composent : c’est la ………………………………………. Ce développement harmonieux nécessite d’une part une croissance des cellules produites par les méristèmes, d’autre part des contrôles s’exerçant à différents niveaux et responsables du port définitif de la plante. Comment est assurée la croissance des cellules ? Quels types de contrôles s’exercent sur la morphogenèse? I- LLaa cceellluullee vvééggééttaallee eesstt uunnee cceellluullee ccllooiissoonnnnééee ppaarr uunnee ppaarrooii (TP 11) 1- Rappels de seconde : L’organisation de la cellule végétale Les cellules végétales possèdent la même organisation que les cellules animales. Elles sont limitées par une membrane plasmique. Elles contiennent un noyau qui renferme le matériel génétique (ADN) : ce sont des ……………………………………………………. Elles contiennent également des …………………………… (Compartiments délimités par une ou deux membranes) qui baignent dans le hyaloplasme (cytoplasme = hyaloplasme/cytosol + organites SAUF le noyau). Les …………………………… et les ………………………… sont des organites rencontrés uniquement dans les cellules végétales. La cellule végétale possède également une ………………………, à l’extérieur de la membrane plasmique. La paroi est une production de la cellule. 2- La paroi est un compartiment permanent Les parois de 2 cellules sont en contact par la ………………………………………, cloison primitive mise en place suite à la mitose pour séparer les 2 cellules filles. Ensuite, chaque cellule fille va élaborer sa propre paroi. La paroi est de nature principalement ………………………………………… : elle allie des câbles de ……………………… (Polymères linéaires de glucose), enrobés dans une matrice de ……………………, ductile et fortement hydratée. L’agencement 3D de ces constituants permet de former un matériau de texture fibrillaire. Les chaînes de cellulose sont rangées parallèlement et unies en …………………………………… par de très nombreuses liaisons faibles (liaisons hydrogène). Les microfibrilles de cellulose sont enrobées dans une matrice pectique hydratée, l’ensemble étant cohésif grâce à des liaisons faibles (hydrogène), mais aussi grâce à des liaisons fortes (covalente) 3- La paroi remplit plusieurs rôles La composition de la vacuole fait que l’eau a tendance à entrer dans les cellules végétales : ………………………. En effet, les cellules contiennent des molécules qui ne peuvent pas traverser la membrane plasmique à cause de leur taille mais qui ont pour effet d’augmenter la concentration et donc de créer un flux entrant d’eau dans la cellule. En conditions naturelles, la cellule se gorge d’eau et gonfle dans son cadre pariétal. La paroi permet donc le maintien d’un …………………………………… entre la cellule végétale et son environnement extérieur. La pression exercée sur la paroi par l’eau de la vacuole provoque également leur gonflement et participe au maintien de la forme de la cellule : c’est la ………………………………………………………………. ( Flétrissement) Une cellule végétale sans paroi est appelé ………………………………… est en danger. Placés dans un milieu ………………………………………, ils gonflent et se rompent. Il faut donc les conserver dans un milieu ………………………………………… pour remplacer la pression exercée par la paroi. La paroi est donc indispensable. (Les protoplastes reconstituent leur paroi au bout de 24h) II- LLaa ccrrooiissssaannccee cceellluullaaiirree eesstt ffoonnccttiioonn ddee llaa ccrrooiissssaannccee ddee llaa vvaaccuuoollee (TP 11) L’augmentation de taille d’une cellule s’appelle l’…………………………………. Cette croissance est limitée par l’existence de la paroi. Pour qu’une cellule végétale puisse augmenter de taille, un ramollissement de la paroi est nécessaire : c’est la ………………………………………………. Cette modification des propriétés mécaniques n’a lieu que sur la paroi des cellules encore jeunes. 1- La structure de la paroi est sensible aux facteurs de son environnement Une diminution de pH de la paroi rompt les liaisons hydrogène existant entre les câbles de cellulose et la matrice enrobante. Cette …………………………………… est réalisée par une expulsion d’ions H+, au travers de la membrane plasmique, par des protéines membranaires qui consomment de l’……………………. 2- La croissance cellulaire est possible grâce à la vacuole et aux enzymes La taille de la ……………………………… rend compte de l’allongement de la cellule. Elle exerce une ……………………. continue sur la paroi cellulosique ; c’est le moteur de la croissance cellulaire. Des enzymes sécrétées par la cellule dans sa paroi catalysent l’hydrolyse de liaisons covalentes entre les constituants de la paroi. L’activité de ces enzymes est ……………………………………… à pH acide. La rupture des liaisons fortes et faibles autorise alors le glissement des molécules pariétales sous la pression exercée en permanence par la cellule sur sa paroi, via la vacuole. Cela conduit à une augmentation de taille des cellules. En parallèle, la ………………………………………… de nouvelle paroi se réalise au fur et à mesure de l’extension par ……………………………………………………… de nouvelles molécules de cellulose. III- LL’’aauuxxiinnee eesstt ll’’hhoorrm moonnee ddee llaa ccrrooiissssaannccee cceellluullaaiirree (TP 12) 1- Une hormone est un signal chimique en mouvement L’…………………………… est une petite molécule hydrophile produite par la plante à partir d’un acide aminé (tryptophane). - L’auxine est produite en des lieux particuliers du végétal, comme les extrémités des tiges en divisions cellulaires intenses (……………………………………) et dans les jeunes feuilles NB : dans le coléoptile des graminées, bien que le méristème soit à la base de l’organe, elle est synthétisée au sommet. - L’auxine ……………………………………. de son lieu de synthèse et est donc véhiculée à travers la plante, vers les racines. - L’auxine ……………………………………………………………… sur les cellules et présente une courbe d’action dite « en cloche ». Cette courbe illustre la concentration optimale d’auxine nécessaire pour l’allongement d’un organe donné. Au-delà d’une certaine concentration, l’auxine produit un effet …………………………………………… sur le tissu végétal. L’auxine est une petite molécule qui présente des caractéristiques d’une …………………………………… (ces caractéristiques sont aussi valables chez les animaux) 2- L’auxine agit en deux temps - A court terme : L’auxine permet l’élongation des cellules en modifiant les propriétés mécaniques de leur paroi. Elle a une action très rapide …………………………………………………………………… (10 min), entraînant son ramollissement, dû à un relâchement de ses constituants. Elle pourrait agir sur les protéines membranaires. - Au long terme : Une deuxième phase de réponse de croissance est en mise en évidence lors d’un traitement d’organes à l’auxine. Cette 2nde phase est sensible est sensible à l’action des inhibiteurs de la synthèse protéique. Cela signifie donc que cette phase de la réponse passe par la ………………………………………………………………………… en réponse à l’action de l’auxine sur la cellule. L’apparition de celle-ci, encore mal connue, nécessite vraisemblablement l’activation de l’expression de gènes. LLee ddéévveellooppppeem meenntt vvééggééttaall eesstt ccoonnttrrôôlléé ppaarr ddeess hhoorrm moonneess eett lleess ffaacctteeuurrss dduu m miilliieeuu (TP 12) 1- Une hormone a de nombreuses actions dans le développement de la plante. - Des actions d’ordre ……………………………. : L’auxine agit sur l’………………………………………………à des concentrations faibles mais de manière ………………………………………………… selon les organes. - Des actions d’ordre ……………………………… : L’auxine contrôle la …………………………………………………………… (il n’y a différenciation que si un source d’auxine est à proximité de leur site de formation). L’auxine agit également sur la …………………………………………………………………………… (Rhizogenèse si présence de concentration d’auxine d’environ 10-8 g.ml-1) Une …………………………… hormone a donc des actions de développement ………………………………………………… dans une plante, action modulée par la concentration de la molécule au niveau des cellules et des organes sur lesquels elle agit. - Une hormone n’agit pas seule : Dans la plante, d’autre hormones sont synthétisées. Les …………………………………… sont synthétisées dans les racines et sont transportées dans l’ensemble de la plante. Elles interagissent avec l’auxine. C’est le rapport des concentrations des 2 hormones (A/C) = ……………………………………………………… qui contrôle l’organogenèse et détermine in vitro l’apparition des tiges (rapport faible) ou de racines (rapport élevé). IV- 2- Le plan de développement se calque sur la répartition interne des hormones. a) Le gradient d’auxine impose la différenciation des organes L’auxine est répartie dans la plante selon un gradient de concentration décroissant (du sommet de la tige vers les racines) L’auxine est transportée de façon ………………………………, du sommet vers la base. Elle s’accumule au pôle basal du fragment pour induire la rhyzogenèse. Ce transport est …………………………………… de la gravité. On dit que l’auxine a un transport ……………………………………. b) Le gradient d’auxine impose le port de la plante Le bourgeon terminal de la tige ……………………………… le développement des bourgeons axillaires sousjacents. C’est la ………………………………………………. Cet effet est maintenu même après suppression du bourgeon terminal grâce à l’application d’auxine exogène. C’est donc le …………………………… ……………………… qui est responsable de cette dominance apicale. L’inhibition s’amortit du sommet vers sa base. Les cytokinines interviennent également : leur application sur les bourgeons axillaires provoque leur développement. Elles ont un effet inverse. On dit que les 2 hormones ont des …………………………………………………………………. c) Les facteurs du milieu agissent sur le gradient d’auxine La répartition de la lumière dans l’espace n’est pas ………………………………. On dit que la lumière est un facteur ……………………………………. Le végétal présente une croissance orientée de ses organes aériens vers la source de lumière (courbure du coléoptile) : ………………………………………………… des tiges. Cette courbure résulte d’une croissance inégale sur les 2 faces : la face ………………………………………………… s’allonge plus que celle qui est éclairée. La variation de la lumière est perçue par le sommet de l’organe mais la réponse de croissance se produit plus bas. Il y a donc ……………………………………… d’une information de croissance. C’est l’……………………………… qui se déplace préférentiellement le long de la face non éclairée. Elle n’est pas détruite par la lumière mais un éclairage latéral provoque une ………………………………………………………… de l’hormone, la concentration en auxine augmente dans la face non éclairée et permet une élongation de ces cellules. 3- La totipotence végétale au service de l’Homme a) Définition de « totipotence » Une cellule végétale différenciée …………………………… toutes les potentialités génétiques héritées de la cellule méristématique dont elle est issue. Ainsi, en théorie, à partir d’une seule cellule adulte, une plante entière identique à celle dont provient la cellule peut se former. C’est la ……………………………………. b) Utilisation par les Hommes L’homme utilise la …………………………………………………… (multiplication par fragmentation de l’appareil végétatif) pour la production en masse. L’intérêt du ……………………… est de produire à l’infini la même plante d’intérêt agronomique et agricole.
