Le cycle de développement des êtres vivants : étapes du

1. LE CYCLE DE DEVELOPPEMENT DES ETRES VIVANTS : ETAPES DU
DEVELOPPEMENT ET CROISSANCE CHEZ QUELQUES ANIMAUX
Afin de s’approprier les différents thermes spécifiques à ce chapitre, nous allons partir de 4
exemples concrets d’animaux. Un lexique du vocabulaire à connaître est joint à la fin du
chapitre.
Le criquet :
- pour passer de larve* à adulte, le criquet subit des transformations
progressives, le développement de certains organes (ailes)
se fait progressivement.
 métamorphoses* progressives
- la croissance du criquet se fait par mues*.
 croissance discontinue*
œuf
« larve »
éclosion
adulte
croissance par mues
Le papillon :
- le petit est différent de l’adulte :
larve : chenille / adulte : papillon (nymphe=chrysalide)
 développement indirect*
- pour passer de larve à adulte, le papillon passe par un stade nymphal*.
 métamorphoses complètes
- la croissance de la taille n’est pas progressive.
 croissance discontinue
œuf
larve
éclosion
nymphe
croissance par mues
adulte
La grenouille :
- le petit est différent de l’adulte :
larve : têtard / adulte : grenouille
 développement indirect
- pour passer de larve à adulte, les changements de forme sont continus depuis le têtard
jusqu’à la grenouille adulte (la queue du têtard diminue progressivement, apparition des pattes
postérieures puis antérieures). Ils s’accompagnent de profonds changements dans le mode de
vie. Le passage de la vie aquatique du têtard à la vie terrestre de la grenouille s’accompagne
de la modification du système respiratoire : le têtard a une respiration aquatique réalisée grâce
à des branchies, la grenouille adulte a une respiration aérienne, grâce aux poumons qui se sont
progressivement développés.
 métamorphoses progressives
- l’augmentation de la taille est progressive.
 croissance continue
œuf
larve
adulte
éclosion
métamorphoses
La souris :
- le petit ressemble à l’adulte :
 développement direct
- l’augmentation de la taille est progressive.
 croissance continue
œuf
jeune
naissance
adulte
croissance
Notions de cycle de vie (ou de développement) et d’étapes du développement.
Cette représentation a une forme bouclée, cyclique. Elle traduit la perpétuation de l’espèce. La
phase de reproduction des adultes (1) permet la production d’une nouvelle cellule œuf, point de
départ de la génération suivante : ceci est un cycle de vie. Le terme de cycle est acceptable du
point de vue de l’espèce qui se perpétue, mais impropre si on s’intéresse à la vie des individus
qui a un début et une fin. La mort est absente de la représentation en cycle.
Cette représentation linéaire représente les étapes du développement d’un individu et traduit
que la vie n’est pas un éternel recommencement. Les individus sont différents d’une génération
à l’autre.
Lexique :
* développement indirect : ce dit lorsque le petit est différent de l’adulte. Le petit est alors
appelé larve.
* développement direct : ce dit lorsque le petit ressemble à l’adulte. Le petit est alors appelé
jeune. Les transformations se font sans aucun changement important de forme.
* métamorphoses : ce sont les transformations qui permettent le passage de larve à adulte.
Elles sont souvent en relation avec un changement de milieu de vie (ex : le têtard vit dans l’eau,
la grenouille est terrestre)
* mue : elle concerne les animaux qui ont un squelette externe non extensible. Pour augmenter
de taille, l’animal se débarrasse de sa carapace et sa nouvelle cuticule (couche externe)
devient rigide. Ce changement partiel ou total est appelé la mue. La croissance s’effectue alors
par paliers, on dit que la croissance est discontinue. Le phénomène de la mue dépend des
hormones, le nombre de mues de croissance au cours de la vie larvaire varie selon les
espèces.
* croissance discontinue : la croissance d’un animal est dite discontinue lorsque cet animal
grandit par mues. La courbe de croissance est en allure de paliers.
* larve : il s’agit du nom du petit lorsque celui-ci est différent de l’adulte. Il est également utilisé
(de façon plus ou moins correcte) lorsque le petit ressemble à l’adulte mais que pour passer
d’un stade à l’autre, il doit subir des mues.
* stade nymphal : chez certains animaux, le stade larvaire et le stade adulte sont nettement
séparés par un stade de repos apparent appelé stade nymphal. A ce stade, la larve ne se
nourrit pas et ne se déplace pas, mais de profonds remaniements la transforment en adulte. La
croissance et le développement sont alors achevés, l’adulte peut se reproduire.
Chez certaines espèces d’insectes, ce stade porte un nom spécifique :
Larve
chenille
asticot
« ver de farine »
Nymphe
chrysalide
pupe
nymphe
Adulte ou Imago
papillon
mouche
ténébrion meunier
2. LE CYCLE DE DEVELOPPEMENT DES ETRES VIVANTS : ETAPES DU
DEVELOPPEMENT ET CROISSANCE CHEZ LES PLANTES A FLEURS
Graine
La graine est dans le cycle biologique* des spermatophytes* le stade vital qui permet la
dissémination* des plantes. Elle permet à la plante d'échapper aux conditions d'un milieu
devenu hostile soit en s'éloignant soit en attendant le retour de circonstances favorables.
Elle provient du développement de l'ovule fécondé. Les graines ont la propriété d'accumuler
sous une forme facile à conserver, des réserves destinées au développement futur de
l'embryon. Elles constituent une source d'alimentation recherchée par les animaux et par
l'homme (céréales, légumes secs…).
Structure
La graine constitue un organe permettant de protéger et de disséminer l’embryon d’une future
plante. Elle se compose essentiellement de cet embryon entouré d'une enveloppe protectrice
avec selon les cas un tissu nourricier plus ou moins développé.
Les tissus protecteurs constituent une des caractéristiques principales de la structure graine. En
effet, autour de l’embryon, directement en contact avec celui-ci se trouve le nucelle. Ce dernier
est constitué d’une couche relativement fine de cellules. Autour de ce tissu, se trouve le
tégument. Le tégument est le tissu protecteur principal. Il est constitué d’une couche de
plusieurs cellules et entoure complètement le nucelle. Il n’est ouvert que par un petit orifice, le
micropyle, qui a permis la pollinisation.
L'embryon quant à lui peut être minuscule et indifférencié ou déjà développé en tigelle, radicelle
et cotylédons. Chez certaines graines, c'est à l'intérieur des cotylédons que les réserves
nutritives sont accumulées.
Dormance et longévité des graines
Chez de nombreuses plantes, la germination des graines n'est pas immédiate, et nécessite le
passage par une période de repos pendant laquelle la germination est inhibée par divers
mécanismes. Cette inhibition ou dormance peut être liée à :
 la présence d'inhibiteurs ;
 la présence de protéines photosensibles ou chromoprotéines ;
 l'imperméabilité des enveloppes à l'eau et/ou à l'oxygène;
 la résistance mécanique des enveloppes.
Dans la graine, l'embryon est en vie latente. Sa respiration y est très faible et on n’observe
aucune réaction biologique. L'activité métabolique est donc réduite au minimum. Cette vie au
ralentit est le plus souvent déclenchée par la déshydratation de la graine et une isolation du
milieu extérieur. Elle est renforcée par le phénomène de dormance de l'embryon. Celui-ci
devient alors insensible aux changements de conditions du milieu. Il lui faut un stimulus interne
à la graine pour le "réveiller" et déclencher la germination.
La longévité des graines, ou pouvoir germinatif, est généralement comprise, selon les
espèces, entre deux et 10 ans (céréales, épinard, courge). Cette longévité peut atteindre une
centaine d'années (cassia), graines dites macrobiontiques. Certaines graines ont une très
courte longévité, de quelques jours (peuplier) à quelques semaines (caféier), elles sont dites
microbiontiques. Le cas extrême est celui des graines qui germent dans le fruit encore accroché
à la plante-mère (Rhizophora, palétuvier) : graines vivipares.
Germination
La germination est le phénomène par lequel l'embryon contenu dans la graine reprend vie et
se développe grâce aux réserves de la graine.
Définition.
Acte par lequel l'embryon croît et finit par se suffire à lui-même en tirant sa nourriture du sol à
l'aide de sa jeune racine puis de l'air à l'aide de ses feuilles.
Dans l'ordre chronologique, ce sont le ou les cotylédons suivit d'une première racine dotée de
poils absorbants qui voient le jour. La plantule peut ensuite se développer plus ou moins en
fonction de la chaleur, de l'humidité et de la lumière.
La levée de dormance s'effectue par l'altération des enveloppes de la graine ou de la
semence. Ces enveloppes imperméabilisent l'embryon à l'eau, l'oxygène et peuvent contenir
des substances inhibitrices. La température est également un facteur important de levée de
dormance. Beaucoup de graines doivent subir une période froide et humide pour acquérir la
faculté de germer. Dans ce cas, la dormance est dûe à l'embryon lui-même et non pas aux
enveloppes qui l'entourent. L'action conjuguée du froid et de l'humidité fragilise aussi les
téguments.
Quand le processus de germination est déclenché on observe une intense absorption d'eau. La
graine gonfle et déchire ses téguments ce qui achève leur rôle de barrière imperméable.
L'activité métabolique reprend, on peut ainsi observer une respiration de l'embryon. Cette
phase d'imbibition dure de 6 à 12 heures, ensuite il y a stabilisation de l'activité de l'embryon et
l'on peut observer le développement du radicule. C'est la phase de germination proprement
dite, elle dure de 24 à 48 heures. Enfin la radicule sort de la graine et les réserves s'épuisent
dans la dernière phase, dite de croissance. Au début du développement, la plantule utilise les
réserves de la graine, elle les digère.
Dès que les feuilles vertes apparaissent, la jeune plante peut fabriquer sa propre matière
organique.
On distingue deux types de germination:
- germination hypogée (hypo-, en dessous ; -gé, terre) où la tigelle ne se développe pas et reste
dans le sol (pois ou blé)
- germination épigée (épi-, au-dessus) où les cotylédons sont entraînés par la tigelle qui sort de
terre (haricot)
Le développement de l’embryon de la graine ou germination aboutit à la formation d’une
plantule qui présente de petits massifs de cellules indifférenciées: les méristèmes. Un
méristème situé au sommet de la tige est responsable de la formation de la partie aérienne
(tige, feuilles, bourgeons, fleurs) ; un autre, situé à l’extrémité de la racine, est responsable de
la formation de la partie souterraine. Ils permettent la croissance en longueur et en épaisseur
de la plante et fonctionnent durant toute la vie de l’individu, quelle que soit sa durée, suivant un
rythme propre à chaque individu et souvent corrélé au rythme des saisons.
Conditions de germination et de croissance
Elle n’est possible que dans certaines conditions. Eau, oxygène et température sont trois
facteurs indispensables. L’automne serait en principe une saison favorable à la germination,
mais la plupart des graines ne peuvent pas germer. On dit qu’elles sont dormantes.
La croissance de la plante est discontinue, saisonnière, elle se poursuit jusqu’à la mort de la
plante. Elle se traduit par un allongement en longueur(hauteur) de la tige grâce aux bourgeons
terminaux, l’apparition de feuilles, un accroissement en épaisseur grâce au fonctionnement de
cellules situées sous l’écorce(cambium), l’allongement et la ramification des racines. La
croissance nécessite de la lumière comme source d’énergie pour la photosynthèse, de
l’obscurité pour la synthèse des hormones de croissance, de l’air, de l’eau, des sels minéraux et
une température convenable.
Notion de cycle de développement et cycle saisonnier
On appelle cycle de développement la succession des étapes suivies par les organismes
depuis la formation de l’œuf jusqu’à l’état adulte et la formation d’une nouvelle génération à
partir des gamètes parentaux.
Si chez les plantes annuelles, le cycle de développement et le cycle saisonnier se superposent
souvent (germination a lieu au printemps le plus souvent, la floraison et la fructification
aboutissent à la production de nouvelles graines à la fin de l’été.) il ne faut pas confondre les
deux types de cycle, d’une part parce que certains cycles de développement sont indépendants
du cycle des saisons et/ou plus longs, d’autre part parce que la notion de cycle saisonnier peut
aussi recouvrir le cycle d’activité des animaux et végétaux.
Lexique:
-Les spermaphytes, ou spermatophytes (Spermatophyta), sont les plantes qui produisent
des graines.
Parmi les spermaphytes, certains ont des graines nues (embryon entouré de l'albumen et d'un
tissu de protection): ce sont les gymnospermes avec 4 embranchements actuels.
D'autres, développant en plus une double fécondation produisant des tissus nourriciers
supplémentaires, protègent leurs graines à l'intérieur de l'ovaire qui donnera le fruit : ce sont les
angiospermes avec l'embranchement des magnolophyta.
-Le cycle biologique est la période de temps pendant laquelle se déroule une génération
complète d'un organisme vivant, que ce soit par reproduction asexuée ou par reproduction
sexuelle.
3. PARTICULARITES DU CYCLE DE DEVELOPPEMENT CHEZ L’HOMME
On retrouve les mêmes étapes que chez les autres vivants. La croissance se déroule entre la
naissance et la fin de l’adolescence, parfois un peu plus tard.
L’accroissement de la taille entre la naissance (50 cm environ) et le stade adulte (entre 1m50 et
1m85) est de plus de 300%. La croissance est continue mais pas régulière:il y a deux périodes
d’accélération de la croissance, la poussée de croissance de 6ans et celle de la puberté.
Le développement du système nerveux n’est pas achevé à la naissance, de même que le
développement musculaire et osseux. Il y a deux dentitions successives.
Le développement pubertaire est important: les garçons et les filles connaissent de profonds
changements physiques et comportementaux.
Caractéristiques du développement pubertaire
La date de début et la vitesse de déroulement de la puberté varient selon les individus, mais
aussi selon l’état de santé et de nutrition des enfants:
Le développement de la denture
Les dents de lait apparaissent vers six ou sept mois en général. A trois ans, l’enfant a sa
première dentition complète:20 dents de lait. Les bourgeons des dents définitives se
développent dans la mâchoire et résorbent les racines des dents de lait qui finissent par
tomber. Les dents définitives apparaissent entre 6 et 11 ans. Les dents de sagesse poussent
vers l’âge de 20ans. La dentition complète de l’adulte est de 32 dents.
La croissance osseuse et les facteurs de croissance
Le squelette est d’abord cartilagineux et s’ossifie à partir de points d’ossification.
La croissance est une fonction plurifactorielle sous la dépendance:
-de facteurs externes: alimentation, facteurs psychologiques, climatiques (le soleil permet la
synthèse de la vitamine D antirachitique), qualité du sommeil profond pendant lequel est
synthétisée l’hormone de croissance);
-de facteurs internes : hormone de croissance sécrétée par l’hypophyse, hormones de la
thyroïde et des parathyroïdes;
-de facteurs génétiques héréditaires.
Questions:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Qu’est ce qu’un cycle de développement ? Représentez celui du papillon.
Que désigne les termes : larve, nymphe et Imago ?
Expliquez schématiquement le passage du têtard à la grenouille ?
Certains animaux subissent des métamorphoses. Expliquez ce terme et donnez
différents exemples de métamorphoses.
Quelles sont les différentes croissances possibles chez l’animal ?
Peut-on faire un rapprochement entre le cycle de développement et le cycle saisonnier?
Est-ce que les êtres vivants sont aptes à reproduire pendant leur croissance? Donnez
des exemples.
Qu’est ce que la germination? En donner ces conditions.
Définir croissance et développement.
Quelles sont les particularités du cycle de développement de l’homme?