Reproduction sexué chez les végétaux Introduction PARTIE 1 Reproduction sexué des archégoniates aux cormophytes (végétaux supérieurs). Cormus : appareil végétatif bien visible. Archégoniate : on trouve des sporanges et des gamétanges : - Gamétange mâle : anthéridies. Gamétange femelle : archégones. Reproduction cachée : cryptogame (pas de fleurs) Reproduction sexué : Phanérogames (visible avec fleurs) A/ Les Trachéophytes Chap.1 Ptéridophytes I/ Une fougère : le polypode 1) Plante feuillé : Sporophytes - Rhizome (tige dans le sol) possède des feuilles atrophiées car en terre et quelques grandes feuilles aériennes. Fronde avec des pinnules (lobe du limbe). Le rachis porte le limbe. On trouve des SORE de sporanges (amat de sporanges). - Anneau ou assise mécanique : zone fragile qui va s’ouvrir, le stomium. C’est lors de la formation, libération des spores que l’on atteint le stade haploïde (n). 2) Gamétophytes, prothalle Sur la face interne sont présents des rhizoïdes. Le résultat de la germination de la spore est indépendant et produits des gamètes. Les gamétange mâle est appelé anthéridie et par une transformation amène à la création des spermatozoïdes. Les femelles sont appelées Archégone et chez les végétaux le gamète est l’oosphère. Il n’y a que le col qui sorte. Le gamète femelle est fécondé sur place, il n’est pas libéré. On a fécondation 2n, on revient au sporophyte et pour éviter l’autofécondation les gamètes mâle et femelle ne sont pas mature à la même période. II/ Une sélaginelle 1) Sporophyte : plante feuillée Elle est faite d’éléments rampants et dressés. En zone terminale on trouve des spores en forme d’épis : épis sporiphère +/- = strobile. A l’aisselle de chacune des feuilles on a un sporange. Celles avec sporanges contiennent 4 Mégaspores dans les mégasporophylles et des microspores des microsporanges dans les microsporophylle. Il y a hétérosporie. Grand nombre de spores dans les microsporanges car il n’y a pas de dégénérescence des cellules mères. 2)Gametophyte : prothalle Rien ne sort de la spore, les prothalles se forment dans les spores, ils ne sont pas libres. -Mégaprothalle (femelle) lorsque la mégaspore (haploïde) éclate par grossissement due à des mitoses. Vers l’extérieur on trouve les archégones, ce ne sont que des gamètes femelles. -Microspores (male) Lors de la germination division interne. Le prothalle est réduit à 1 cellule coincée dans la microspore. Cellule anthéridiale qui donne 8 cellules formant l’anthéridie contenant des cellules spermatogènes (4) générant les spermatozoïdes. 3) Fécondation et développement Gamète mobile grâce à des flagelle donc fluide nécessaire et sont attiré par les gamètes femelles où ils vont pénétrer dans le col de l’archégone. Formation d’un zygote, donc d’un sporophyte. III/ Caractères ptéridophytes reproductifs Suffixe ange : boite pluricellulaire. Deux individus dans le cycle : le sporophyte et le gamétophyte le 1er étant le stade dominant. Critère d’évolution du fait que l’on a deux types de prothalles et de l’adaptation au milieu terrestre, croissance végétative cependant aptitude a se reproduire dans le désert ? Le gamétophyte doit être recouvert d’un film d’eau chez la fougère. Puisque diploïde, mutation, réparation grâce aux copies du génome. On va vers du sporophyte dominant donc évolutif. Chap.2 Gymnosperme Nouveauté : Grain de pollen n’est pas le gamète mâle et l’ovule n’est pas le gamète femelle. Les organes reproducteurs sont souvent sous forme de cônes. I/ Prespermatophytes (ginkyo) Les sexes sont séparés avec des arbres femelles et des arbres males : c’est une espèce dioïque. 1) Appareil reproducteur M On trouve de petites tiges portant un épi fermé par des sacs polliniques. Un épi d’étamines. Il y a une fente déhiscence qui permet la libération du pollen. Un individu 2n avec des sacs polliniques donne la création de spores qui ne sont pas libérés et se transforme en pollen. 2 couches forment la paroi épaisse : on trouve une cellule prothalliene, une antheridiale qui donnera les gamètes et une cellule vegetative qui préfigure le tube pollinique. Un grain de pollen est un gamétophyte mâle avec la paroi de la microspore qui donne le grain. 2) Appareil reproducteur F Le micropyle doit être humide ainsi que la chambre pollinique permettant au gamète male de trouver le col de l’archégone. Au début que du nucelle puis une cellule subit la réduction chromatique formant 4 megaspores, une seul va subsister et est noyée dans le nucelle. 3)Pollinisation et fécondation Par le vent : anémogamie (dissémination) se fait par hasard donc cela suppose un grand nombre de grains de pollen pour que quelques uns arrivent dans un ovule. Le micropyle se ferme une fois le pollen arrivé. Intégration de rhizoïdes pour fixer le pollen dans le nucelle. Quand l’archégone est différencié, les gamètes male sont libérés et sont attirés par les gamètes femelle par le col. Fusion avec l’oosphère. Les autres gamètes male dégénèrent. Développement du zygote dans le prothalle femelle. 4)Ovule fécondé Le tégument protège du froid, il faut aussi des réserves. Dans l’endosperme ici. La gemmule est le bourgeon de l’embryon. Lors de son développement il doit absorber les réserves grâce au suspenseur, extrémité de la racine par lequel est suspendu l’embryon. La racine doit sortir à un point de faiblesse, au niveau du micropyle. Il ne s’agit pas exactement d’une graine car les réserves sont faites avant fécondation. Dissémination par les animaux zoogamie pour cela rôle joué par la sarcotesta. II/ Reproduction gymnopserme Ce sont des conifères avec des feuilles transformées en épines. Chez les pins les épines sont groupées par 2 ; Les cônes male ne subsistent pas. 1) Cône male Ecailles correspondant aux microsporophylles, les sacs polliniques aux microsporanges. Les ballonnets améliore la prise au vent puisque Anémogamie. 2) Cône femelle 1ère année feuilles megasporophylles avec mégasporanges. Les écailles sont des feuilles car on trouve une bractée (bractée=feuille l’inverse non). On trouve des téguments. Quand tout est fermé après pollinisation, le pollen libère les gamètes non nageur direction l’archégone via un tube pollinique créé par la cellule végétative. Extrémité du tube pollinique éclate. Après fécondation dégénérescence. 3) Formation et dispersion des graine III/ Originalités des gymnospermes 1 et 2) mâle et femelle 1 Sporophyte 2 Sporophylle 3 Sporange 4 Spore 5 Prothalle 6 Anthéridie 7 Archegone 3)pollinisation Anémogamie : dispersion par le vent. Séparation des sexes : Diversité respecté chez le Ginkyo car on trouve des arbres mâle et des arbres femelle. On est dans le cas d’une espèce dite de dioïque. Chez une autre espèce telle que le pin on est dans le cas d’une espèce monoïque. Quoi qu’il arrive il faut empêcher l’autofécondation dans une optique d’échange de patrimoine génétique, d’évolution. Une des possibilités est une maturation des organes male et femelle à des temps différents. Ici il faut trouver un vecteur pour la fécondation car les flagelles ont disparus. Cela ce fait par les tubes polliniques : Siphonogamie (diff. De zoïdogamie). On avait jusqu’à présent une dissémination des spores, ici il s’agit de celle des graines. Il s’agit en faite juste d’ovules fécondés mais cependant ce caractère apparait chez les gymnospermes et les pré-spermatophytes. Les différentes parties de l’ovule donnent les différentes parties de la graine. Le zygote deviendra l’embryon. On note la présence de réserve dans l’endoderme qui est le gamétophyte femelle. Les téguments autour assurent la protection. Cette graine se déshydrate. 4) Conclusion Chap.3 Angiospermes On les définit par plante à fleurs, cependant c’est surtout l’apparition du carpelle donnant le fruit. I/ Fleurs et angiospermie 1) Organisation de la renoncule Pièce de base insérée sur des cercles : des verticilles. Position externe, bas pour es plus vielles. Le périanthe rassemble les pièces stériles jouant un rôle d’affichage attirant les insectes. Anthère (sac pollinique). Le carpelle est l’entité de base femelle. Les fleurs sont typiquement hermaphrodites. 2) Le carpelle = angiospermie Chez les cycas tous les ingrédients étaient réunis mais l’angiospermie consiste au carpelle qui est une feuille enroulée. Diverses soudures de carpelle : concrescence. Apocarpe/Syncarpe (soudé). Gynécée pluriloculaire (plusieurs loges) ou uniloculaire (une loge globale). Différentes position des placentas, ascille (centrale) ou pariétale. La concrescence n’est jamais complète au niveau des stigmates. Carpelle et réceptacle florale : Fleurs hypogyne en dessous des gynécées, récepteurs creux entourés des pétales = périgyne, carpelle soudé aux récepteurs au dessus = épigyne. 3) Variation florale L’optimisation se fait en fonction de la pollinisation. - Ecologie florale : Les fleurs s’adaptent à un agent de dissémination efficace. Avec une précision du transport, sans gaspillage et en favorisant les échanges croisés. On a l’anémogamie, l’hydrogamie et la zoogamie (ornitho, entomo…). Présence de coévolution entre plante et insecte, ils évoluent tous deux en fonction de l’autre. - Zoogame : Le périanthe est très souvent coloré, émet des odeurs et souvent contient du nectar sécrété par une glande : le nectaire. Le pollen va être lourd collant et agglomérant afin de bien s’attacher aux insectes. En entrant dans la feuille, ils touchent nécessairement les papilles stigmatiques Fleur actinomorphe symétrique par rapport à un axe se doit de posséder de nombreuses étamines. Fleur zygomorphe 2 pétales soudés enfermant les étamines = la carène qui va se déchirer au contact de l’insecte. Gamopétales non soudé, soudé dialypétale. - Anémogame : pétales ouvert pour laisser passer le vent ou bien plus du tout de pétales. Etamines très réactif au vent, papilles de grandes surfaces pour optimiser la capture. Chatons : épi de fleurs. Peu courant chez les angiospermes d’où le cas régulier des fleurs colorées. II/ pollen et ovule 1) Pollen Les grains ont des tailles différents 8 à 200 micromètre mais possèdent une organisation commune (p.26). Dans 70% des cas le grain est bicellulaire sinon tricellulaire. Pour les bicellulaires, on a une grosse cellule : la végétative contenant une cellule, la Spermatogène. La tricellulaire est causée par la division de la cellule spermatogène chez la bi. Paroi épaisse avec des pores germinatifs : des apertures d’où le tube pollinique émerge. Le grain de pollen est un gamétophyte donc provient de la paroi de la microspore. Il est produit dans un sac pollinique. Dans l’anthère une cellule mère donne des microspores et évolue en grain de pollen. On ne trouve plus de cellules prothalliene, plus de cellule gamétophyte ; on est dans le sens de l’évolution. Présence des apertures, tissu sporophytique et gametophytique variant selon le mode et vecteur de pollinisation. 2) Ovule Tissus protecteurs avec deux téguments percés d’un trou permettant au tube pollinique d’accéder au gamète femelle : le micropyle. On trouve du nucelle dans lequel on trouve une nouveauté : un sac embryonnaire c’est le gamétophyte mâle (n) le reste est 2n. L’ovule est porté par un funicule contenant des faisceaux conducteurs se terminant par ramification par ce que l’on nomme le chalage. Le funicule est sur le placenta. Le sac embryonnaire possède un nombre restreint de cellule orientée par le micropyle : pole micropylaire à l’autre bout 3 cellules (les antipodes). Dans la zone médiale on a 2 situations soit 2 noyau polaire haploïdes ou bien fusion donc diploïdes. Complexe gamétique de 3 cellules : l’oosphère un peu en dessous des synergides aidant à la fécondation, leur extrémité spécifique forme l’appareil filiforme. Le sac embryonnaire n’est pas entouré d’une paroi. - Grands types d’ovules : Réduire au maximum la distance à faire du tube pollinique en rapprochant le micropyle du funicule. Orthotrope aligné selon un axe droit le micropyle est assez loin. Campylotrope avec une torsion par élongation du tégument « au cours de l’évolution ». Tout est alors courbé même l’embryon. Anatrope hypertrophie du funicule, d’où un basculement et une zone de fusion entre le tégument et le funicule. - III/ Pollinisation et fécondation 1) Stigmate et fécondation 2) Style et t.pollinique Système de reconnaissance selon s’il s’agit de la même espèce, d’un même individu. Germination croisé. Exemple de la fleur de lis le style est creux le tube va se développer dans ce canal (cas peu fréquent) Ou bien dans la zone médiale tissu de conduction servant à orienter l’élongation du t.pollinique et sa nutrition. Formation de cloisons au fur et a mesure de l’avancement du tube et donc du cytoplasme nécessaire en position terminal du tube. 3) Double fécondation Unique chez les angiospermes, zygote triploïde accessoire = albumen. 4) Incompatibilité génétique On va avoir de l’interspécifique et de l’intraspécifique. Reconnaissance des tissus sporophytique ou gamétophytique. Contrôlé par des protéines S (self incompatibility). Au niveau du manteau on retrouve les mêmes allèles = incompatibilité s’ils sont différents=compatibilité. Pour les gamétophytes, gènes du tube pollinique qui vont être identifié. On peut contourner ces défenses en saturant les protéines S du stigmate. IV/ Graine et fruit La graine est issue d’un ovule, le fruit d’un carpelle. 1) Organisation des graines Elle doit avoir des tissus protecteurs. Pour germer au printemps il faut un embryon et de l’énergie, des réserves et ne pas subir le gel donc doit être déshydraté. Localisation des réserves diverses : périsperme, albumen, cotylédons, gemmule, radicule, tigelle (les cotylédons forme la mini plante). Si la localisation est dominante dans le périsperme on a une graine dite graine + périsperme. Dans le cas de l’albumen, une graine albuminé ou bien ex albuminé si les reserves se font dans l’embryon. 2) Fruits Voir fascicule. V/ Conclusion B/ Les non vasculaires. Chap.4 Bryophytes I/ Milieu et mode de vie Du fait qu’elles n’ont pas de tissus conducteur, elles sont dépendantes de l’eau, des milieux humide et sont de ce fait en général de petite taille formant des coussins. Ex : le polytric. D’autres type de mousses peuvent pousser en milieu sec car elles présentent un mode de vie ralenti : la reviviscence. Il y a des cellules spécialisées : hydrocyste capable de stocker l’eau. Mousses en général compact pour éviter de perdre de l’eau. II/ Cycle de reproduction sexuée 1) Protonéma et formation de la plante feuillée. Spores haploïde germe et donne un filament simple qui se ramifie : le protonéma. Il est chlorophyllien. Une fois développé, des rhizoïdes apparaissent et se fixent dans le sol. On trouve des bourgeons qui eux se développent en tiges feuillées (haploïdes) : c’est le gamétophyte. 2) Organogénèse On trouve des ébauches de tissus par quelques cellules qui tentent de se spécialiser. Pas de faisceau conducteur mais des cellules allongées : hydroïdes capable de transporter un tout petit peu d’eau (préfigurant le xylème mais pas de lignine). On trouve aussi des léptoïdes préfigurant le phloème. 3) Organes reproducteurs On les trouve dans un involucre avec des organes mâles ou femelles au bout des tiges feuillées : - - Appareil Mâle : Corbeille à anthéridie avec une tige qui ne s’allonge pas, les feuilles se tasse formant la corbeille avec des épines sur le contour. Des mitoses mènent à la création d’anthérozoïdes mobiles grâce à des flagelles. Présence de paraphyses, éléments stériles qui protègent le contenu de la corbeille Appareil femelle : Corbeille à archégone contenant des oosphères. 4) Fécondation et sporogone - Fécondation : présence d’eau nécessaire pour permettre aux gamètes mâles qui ont un long parcours à faire, contact avec l’oosphère : on arrive au stade sporophytique (2n). - On le nomme le sporogone : qui repose sur un gamétophyte subsistant. Il se développe en effet dessus. Il y a déchirure du col de l’archégone en se développant. On aura donc un reste du gamétophyte formant une coiffe et le reste formant la vaginule. La partie du sporogone sous la coiffe est dit de capsule. Le sporogone n’est pas libre. IV/ Multiplication végétative Morceau de gamétophyte qui se casse pouvant redonner une plante : propagule. Caractère primitif. Bryophyte : phase dominante du gamétophyte, absence de tissus conducteurs. Ce sont des plantes terrestres mal adaptées au milieu du fait d’un anthérozoïde nageur dépendant d’un milieu aquatique et de petite taille. PARTIE 2 : Oogoniates Chap.5 Phycophytes : Algues I/ Position systématique 1) Systématique Certaines sont unicellulaires : phytoplancton ; d’autres sont de très grande taille, laminaires de plus de 50m de long. Grande variations de l’appareil végétatif et de la reproduction sexuée : tous types présents. On les considère comme des plantes bien qu’on différencie les protistes (unicellulaires) des plantes. Thallophyte : Structure qui ne comporte pas de tissus spécialisés, pas de système conducteur. Algue : eucaryotes toujours photosynthétiques (plaste avec chlorophylle) reproduction grâce aux gamètes des gamétocyste et spores dans sporocystes. Reproduction : Gamètes femelle avec oosphère libérée comme le mâle avec une fécondation dans l’eau. Le zygote ne se développe pas sur le gamétophyte. Appareil végétatif : Thalle sans système de vaisseaux, sans vrais tissus. Chlorophylle + autres pigments et paroi cellulosique. 2) Caractère des différents embranchements. Voir fascicule p.3 Algues brunes dites phéophycées ou phéophycophytes II/ Mode de vie & particularité 1) Mode de vie Ce sont des plantes qui vivent dans des milieux aquatiques et aériens (très dépendant de l’humidité). Rôle essentiel car elles représentent le 1er maillon du cycle : producteur primaire des milieux marins. On trouve des phytoplanctons unicellulaire et des phytobenthos qui sont pluricellulaires (profondeur = absorption de la lumière). 2) Particularité Accumulation d’éléments minéraux : Il y a des vacuoles et pour les algues il faut que la pression osmotique interne soit plus élevée que l’au de la mer donc une absorption de soluté dans la vacuole de nature diverse (sel de potassium, utilisé en engrais, iodure de potassium 40mille fois plus que dans le milieu). Oligo-éléments et des vitamines sont présent et on note que les parois sont gélifier (agar, carraghename, alginate qui est le polysaccharide des parois). Composés des parois : parois propre de a cellule. Présence de sucre alcool, imprégnation de sels minéraux. Une algue avec de la silice dans les parois : les diatomées qui une fois morte et sédimentées donne une roche, la diatomite. 3) Cytologie Noyau vrai de type eucaryote avec en général des cellules uninuclées. Les flagelles, surtout sur les cellules reproductrices car nageuse (pas chez les rouges), ont des propriétés variables mais avec une dominance de ce cas la : Feuille9 Pyrénoïde contenant : rubisco/amidons (photosynthèse/réserve). Dans les phytoplanctons, les cellules doivent percevoir la lumière afin de pouvoir s’y rendre via le stigmat. On trouve chez les algues brunes des physodes à proximité du noyau sorte de vacuole de stockage.