METABOLISME et REPRODUCTION chez les VEGETAUX

METABOLISME et REPRODUCTION
chez les VEGETAUX
Caractéristiques des végétaux :
Organismes chlorophylliens (photo synthétiques), autotrophes au carbone. Cellules avec paroi,
croissance illimitée (grâce aux méristèmes). Organismes immobiles (sauf les algues
unicellulaires). Très grande capacité d'adaptation aux contraintes environnementales.
Multiplication végétative.
Il existe de très nombreuses variétés de végétaux. Il existe des classifications artificielles en
fonction de leur utilisation : herboristerie, alimentation, bénéfique pour la santé, etc... mais celle
plus connue dite classification naturelle en fonction de leurs critères observables.
THALLOPHYTES : Appareils végétatifs indifférenciés ou très simples.
CORMOPHYTES : Présence de tiges feuillées
→BRYOPHYTES : Pas d'appareils conducteurs
→TRACHEOPHYTES : Présence de vaisseaux conducteurs
→PTERIDOPHYTES : Pas de graines à proprement parlé
→SPERMAPHYTES : Présence de graine
→GYMNOSPERMES : Graines nues
→ANGIOSPERMES : Graines dans une gaine
→MONOCOTYLEDONES : 1 feuille embryonnaire
→DICOTYLEDONES : 2 feuilles embryonnaires
Cette classification montre, cependant, aucun lien de parenté entre THALLOPHYTE et
CORMOPHYTES. Actuellement on utilise la classification phylogénétique (voir page 2 poly)
basée sur le nombre de séquences homologue de gènes entre les espèces. (Référence G. Lecointre,
H. Le Guyader)
Lignée monophyllétique ( ou clade) : ensemble d'individu issu d'un ancêtre commun.
Exemple : lignée brune, lignée verte; En revanche les algues ne sont pas un clade mais un groupe
polyphylétique.
Reproduction et cycle de
développement :
Reproduction sexuée (fusion des 2
gamètes ♀♂ qui donne un zygote 2n).
Ces gamètes sont produites par des
gamétophytes ♀et ♂.
Alternances de générations et de
phases de développement.
UE EVI 784
Mme Anne Bertrand
M. Blaise Touzard

Les types de gamètes sont nombreux :
Flagellées pour ♀et ♂et de même taille : isogamie, de taille différentes : anisogamie.
Si gamètes ♂ flagellées : oogamie zoïdogame
Si gamètes ♀ pas flagellées : oosphère (oogamie)
Oogamie siphonogame si aucuns des gamètes est flagellées.
Ces gamètes ne se forment pas n'importe où, on les trouve sur le gamétocyste.
La cellule mère subie différentes divisions. Gamétocyste si une seule paroi ( issue de la
cellule mère). Si division de la cellule mère en cellules filles (paroi de cellules différenciées) on
parle de gamétange.
Gamètes ♂ : anthérozoïdes
Gamètes ♀ : archégone
Les cycles de développement à connaître par coeur:
 Ulva, Fucus et une algue trigénétique (Voir page 6 et 7 poly + TP)
 Plasmopara, Coprin, Levure, Puccinia graminis.
 Polytric, Polypode, Pin, Angiospermes.
I CLASSIFICATION des EMBRYOPHYTES : (Voir page 4 poly)
Chez les Embryophytes on a un seul cycle avec 2 générations : gamétophytes et sporophytes.
*) Cycle de Polytric : (voir page 8 poly)
Cycle digénétique, haplo-diplophasique (dominance de l'haplophase) Cas des « mousses »
2 pieds : gamétophytes où se forment les anthéridies ♂ et archégones ♀ (gamétanges).
Anthéridies : anthérozoïdes (flagellées)
Archégones : oosphère restant sur l'archégone.
Fécondation à ce niveau et formation d'un zygote (spermatophyte sporophyte). Ce zygote se
développe sur l'archégone. De la partie terminale renflée se forme le méïospore redonnant des
gamétophytes ♀et ♂. Le sporophyte a une durée de vie courte.
*) Cycle du Polypode (Filicophytes) : (voir page 8 poly)
Cryptogame vasculaire : très important d'un point de vue évolutif car les Cryptogames mettent
en place toutes les adaptations à la vie terrestre.
Sortir de l'eau à de l'intérêt (la zone euphotique est restreinte, la lumière atteint 50m de
profondeur au maximum). Pour lutter contre la gravité et le dessèchement fabrication de lignine
(Présente chez les « Fougères ») et formation de la cuticule perforée par les stomates)
Un gamétophyte petit permet, et c'est une première innovation, de mieux se protéger des
U.V du soleil car il ne possède qu'un lot de gamètes.
1ère adaptation : Réduction de la taille du gamétophyte
2ème adaptation : Sexualisation du gamétophyte
3ème adaptation : Sexualisation des spores et des sporanges

4ème adaptation : Spécialisation des feuilles (Chez les Filicophytes toutes les feuilles
forment des sporanges. Chez les
Sphénophytes et Lycophytes on a des
feuilles stériles et d'autres non. Chez
certaines espèces les sporanges sont
regroupés à différents endroits
(formation d'épis))
5ème adaptation :
Endoprothallie, formation du
prothalle à l'intérieur de la spore (micro
et macrospores). Chez les Lycophytes,
l'embryon reste enfermé dans une
structure protectrice.
Chez les Fillicophytes :
Méïospore prothalle
Isosporie isoprothallie
Chez les Sphénophytes :
Isosporie hétéroprothallie
Chez les Lycophytes :
microspores gamètes
macrospores → gamètes
Ces Cryptogames vasculaires sont apparus au Dévonien (les caractéristiques étaient
déjà apparues) et ont été supplantés par les Spermaphytes.
*) Spermaphytes :
Perfectionnement de l'appareil reproducteur : feuilles fertiles réunies en sporophylles
Apparition de l'ovule : Ovule = macrosporange (nucelle) + tégument
Apparition de la graine (ovule après fécondation)
Angiospermes :
Graine dans un fruit
« Gymnospermes » :
Graine nue
*) Pinophytes
(« anciennement Gymnospermes ») :
Dévonien 3000 espèces, Jurassique 20000, actuellement 1000.
Pinus (voir page 9 et 10)
Espèce monoïque : organes reproducteurs distincts mais sur le même arbre.
Amas de cônes constitués d'écailles correspondant à une sporophylle. Dessous chaque
écaille on trouve un sac pollinique (sporanges)

Sporophylle (2n) Sporanges
(2n) Sacs polliniques (contenant des
microsporanges qui après une méïose
deviennent des microspores puis eux
mêmes après une mitose un
gamétophyte ♂ ou grain de pollen.
Parallèlement le gamétophyte
femelle :
Cônes ♀ aussi constitués d'écailles
(sporophylle)
Face interne ovule ou
(sporange)
1 seule cellule mère est capable de
subir la méïose qui donne alors 4
macrospores (spores méïotiques)
dont 3 dégénèrent. Le dernier prend une structure coenocytique (gamétophytes ♀) : on parle
d'endosperme.
1ère année:
Pollinisation (ouverture des sacs polliniques et libération des grains de pollen). Le grain au
contact du gamétophyte ♀ entre en turgescence. Elle perce alors les parois des cellules de la
nucelle en libérant des enzymes hydrolithiques formant un petit sillon. Puis tout s'arrête, entre en
dormance.
2ème année :
L'endosperme grossit et se cellularise. 2 cellules donnent chacune un archégone possédant une
oosphère. Lorsque le tube pollinique touche l'oosphère son extrémité s'hydrolyse et une des 2
spermies fusionne avec une oosphère entraînant la formation d'un zygote.
3ème année :
Développement du zygote. Il grossit, occupe toute la place de l'endosperme (ou nucelle). Il

opère plusieurs divisions et forme un appendice comprenant 4 embryons dont 3 dégénéreront. Il se
développe dans la nucelle pour donner un plantule comportant environ une dizaine de
cotylédons. Autour du nucelle, le tégument se lignifie, s'épaissit et le plantule entre en dormance.
La graine contient donc un embryon, des réserves (cellules de la nucelle) et un
tégument protecteur. C'est un organe capable de vie ralentie.
Le cycle en trois phases est une particularité du pin.
Sujet pour le CAPES : La graine. Faire attention à ne pas traiter que l'aspect physique mais aussi
l'ontogenèse et la phylogenèse (sexualisation, ...)
Il n'y a pas de FRUITS car PAS D'OVAIRES
Attention à ne pas confondre ! (voir page 10 poly)
Genévrier 3 écailles charnues qui ressemblent à une baie
If 1 seule écaille charnue (arille)
ANATOMIE d'une FLEUR :
Les pièces florales sont en certains nombres et leurs multiples. La fleur est caractéristique
d'une famille.
(voir page 12 poly) Comment les pièces florales sont insérées ?
Actinomorphe : symétrie axiale
Zygomorphe : symétrie bilatérale
Fleurs spiralées (fleurs « primitives ») présentent sur un axe en hélice.
Fleurs cycliques organisées en un cycle (verticile)
Un verticile est un cycle d'éléments.
Diagramme fleural : représentation schématique d'une fleur.
1) Périanthe (ensemble de pièces stériles):
Les sépales sont des feuilles modifiées qui ressemblent à des feuilles
(nervures, épidermes intérieur/extérieur, ...) et qui protègent la fleur tant
qu'elle n'est pas éclose.
Sépales : verticile extérieur qui forme le calice
Pétales : ils peuvent libres (fleur dialysépale) ou soudés (fleur gamosépale)
L'ensemble des pétales se nomme la corolle (libre : dialypétale, soudé : gamopétale).
Feuilles modifiées colorées qui attirent les
polonisateurs.
2) Androcée (1ère partie fertile de la fleur,
ensemble des étamines) :
3) Gynécée (dernière partie fertile composée de
l'ovaire, style et les stigmates) (voir page 13 poly) :
*) Nombre de carpelles qui composent la gynécée sont des feuilles
modifiées également. Il est très rare que le carpelle soit composée d'une seule
carpelle (cas des Fabacées : gynécée monomère)
Gynécée à x carpelles libres : gynécée apocarpe
Gynécée syncarpe pluriloculaire (plusieurs loges)