MORPHOGENÈSE VÉGÉTALE

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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)

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 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

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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 :

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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
C D
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.
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  entrée d'eau  turgescence
indispensable à l'allongement et donc à l'insertion.
Début