** M Moorrpphhooggeennèèssee vvééggééttaallee ** MORPHOGENESE VEGETALE PREMIERE S Quelques pistes à explorer Plan : I - Morphogenèse et développement Notion d'hormones chez les plantes (Auxines). II - Approche récente pour l'étude des hormones végétales (Nets progrès depuis dix ans). III - Les hormones végétales = Cinq grands groupes… et plusieurs autres. IV - Auxines et morphogenèse végétale. I - Morphogenèse et développement des plantes : Croissance d'un organe Organogenèse : Nouveaux organes Augmentation de la taille de la plante Induction (florale) et sénescence (fleur, feuilles…) Changements de phases Problème de la plante = La fixité ! Elle ne peut pas échapper aux variations extérieures (lumière, température, agents pathogènes…) Processus de développement particulier = L'embryon est incomplet ! L'embryon des animaux contient tous les organes, alors que celui de la plante ne comprend que radicule et gemmule Les autres organes apparaissent et disparaissent durant la vie de la plante (chute des feuilles, des fleurs…) = organes "jetables" Mais avant de "jeter" il y a récupération des éléments importants (Sucres, azote, protéines) dans des organes de stockage. Le phénotype de la plante est très variable suivant les conditions du milieu (étiolement à l'obscurité, port "en drapeau" sous le vent…) La plante explore l'espace (ramification, système racinaire…) pour lutter contre sa fixité Facteurs physico-chimiques : Lumière, température, eau Gravité Teneur du sol en différents minéraux Vent, contacts (facteurs mécaniques) Blessures (cicatrisation, multiplication végétative) 776699779900773355 PPaaggee 11 ssuurr 44 JJ..LL.. ** M Moorrpphhooggeennèèssee vvééggééttaallee ** Facteurs biologiques : Organismes pathogènes : Sensibilité, hypersensibilité (mort cellulaire programmée) Organismes symbiotes (mycorhizes, nodules) Blessures (par les herbivores) Les programmes de développement de la plante : 1 - Germination 8 - Formation des graines (réserves, dormance) 2 - Organogenèse végétative 9 - Formation des fruits (croissance, maturation) 3 - Croissance des organes (= auxèse) 10 - Arrêt de la croissance 4 - Tropismes (Photo, Géo, etc.) 11 - Sénescence 5 - Ramification 12 - Abscission 6 - Métabolisme 13 - Mort programmée 7 - Économie de l'eau (stomates) Principe d'action : Signal externe Programme génétique de développement Hormone végétale (variations des teneurs locales) (lumière, etc.) Récepteur (protéine) Réponses moléculaires initiales (secondes, minutes) Expression de gènes précoces (minutes) (formation ou disparition d'ARN messager) (minutes, heures) Expression de gènes tardifs (heures, jours) Réponse des cellules ou des tissus Remarques : Grandes différences avec la notion d'hormone chez les animaux = Il y a bien des hormones végétales (messages chimiques circulants) mais pas de glandes ! Pas de mode de transport spécialisé ! Pas de cellules cibles précises ! Il y a donc interaction des différentes hormones ! Et chaque hormone agit donc sur les cellules qui la produisent ! Début 776699779900773355 PPaaggee 22 ssuurr 44 JJ..LL.. ** M Moorrpphhooggeennèèssee vvééggééttaallee ** II - Approche récente Grâce à la biologie moléculaire et à la génétique. Le génome d'une plante contient de 25.000 à 30.000 gènes. Approche génétique directe (mutagenèse) Approche génétique inverse (transgenèse) Observation d'un phénotype particulier (sélection) Caractérisation d'un gène donné (mais on ne sait pas à quoi il sert) Héritabilité Mendélienne ? Transformation génétique (sur ou sous expression) Clonage du gène en cause Analyse du phénotype Association gène / fonction Plante la plus utilisée pour ces études = Arabidopsis Thaliana = Petite "mauvaise herbe" poussant avec le Colza, le Chou, le Navet, le Radis, etc. C'est "l'espèce modèle" : Cinq chromosomes, 1 gène par 5 kpb (kilo paires de bases), séquençage complet. Avantages = Petite taille, autogamie, cycle court (six semaines) Site = http://genome-www.stanford.edu/arabidopsis/ Début III - Les hormones végétales : (Voir polycopié) A/ Les Cytokinines : Indispensables à la mitose B/ Les Gibbérellines : Fabriquées par les feuilles, envoyées vers les méristèmes pièces florales modifiées (pétales, sépales…) Les auxines favorisent la fabrication des gibbérellines. Les gibbérellines contrecarrent l'action de l'acide abscissique qui entretient la dormance. C/ L'acide abscissique ( = "dormine") : Permet à la plante de s'adapter aux conditions difficiles (= stress) en favorisant la fermeture des stomates, la fabrication de molécules antigel, etc. D/ L'éthylène : L'augmentation du rejet de CO2 (et de la consommation d'O2) marque la crise climatérique chez la tomate, le melon, etc. On remarque aussi une augmentation de la production d'éthylène : 776699779900773355 PPaaggee 33 ssuurr 44 JJ..LL.. ** M Moorrpphhooggeennèèssee vvééggééttaallee ** Une tomate qui ne produit pas d'éthylène reste verte ! Les récepteurs membranaires de l'éthylène sont les seuls identifiés à ce jour. E/ L'auxine : A B En A : lumière symétrique. En B : lumière asymétrique davantage d'auxine vers la face non éclairée plus fort allongement des cellules face convexe C Il s'agit en fait d'une différence de transport de l'auxine, du haut vers le bas, de cellule à cellule (voir D ) Il y a allongement des cellules grâce à la pression de turgescence (plusieurs bars), à l'écartement des fibres de cellulose de la paroi et à l'insertion de nouvelles fibres agrandissement de la paroi végétale. C D L'auxine provoque une acidification de la paroi écartement des fibres de cellulose (d'où le nom de "croissance acide"). Elle provoque aussi l'ouverture des canaux à potassium indispensable à l'allongement et donc à l'insertion. entrée d'eau turgescence Début 776699779900773355 PPaaggee 44 ssuurr 44 JJ..LL..