1C Cours

THEME 1A : GENETIQUE ET EVOLUTION.
CHAPITRE 5 : LA VIE FIXEE CHEZ LES PLANTES, RESULTAT DE L’EVOLUTION
Contrairement à la plupart des animaux, les plantes ont un mode de vie fixé. La plus grande partie de la plante se
trouve au contact de l’atmosphère, l’autre partie dans le sol. Le milieu aérien est sec, peu porteur, de température
variable et pauvre en nutriments. La plante présente des caractéristiques qui lui permettent de s’affranchir de ces
contraintes défavorables.
Quelles relations la plante établit-elle avec son milieu ?
Par quelles voies circulent les matières au sein de la plante ?
Comment est organisée la fleur portée par la plante ?
Quels sont les mécanismes qui contrôlent l’organisation de la fleur ?
Comment une fleur peut-elle disperser pollen et graines ?
I/ LES CARACTERISTIQUES LIEES A LA VIE FIXEE DES PLANTES.
A) LES CONTRAINTES DE LA VIE FIXEE.
Le milieu aérien est un milieu desséchant et le sol dispose de ressources nutritives diluées et dispersées.
Ces deux milieux sont assez variables dans le temps.
Comme les plantes sont immobiles, elles doivent avoir des structures leur permettant de survivre dans ces
conditions.
Ainsi, au cours de l’évolution, différents processus trophiques (de nutrition), ainsi que des systèmes de protection,
de communication et de reproduction se sont mis en place.
B) UNE ORGANISATION MORPHOLOGIQUE ADAPTEE.
Une plante est divisible en trois structures adaptées à la vie fixée : les
racines, la tige et les feuilles.
Les racines ont un double rôle :
- Elles assurent l’ancrage de la plante, à l’origine de l’immobilité.
- Elles permettent à la plante de se nourrir (Cf.II)
II/ LA VIE FIXEE A L’INTERFACE DE L’AIR DU SOL.
A) DES ECHANGES AVEC L’AIR ET LE SOL.
1) Les feuilles à l’interface de l’air.
• La surface aplanie de la feuille offre une grande surface d’échange
favorable à la capture de la lumière et au CO2 nécessaire à la
photosynthèse. Au cours de celle-ci, grâce à l’énergie lumineuse, de la
matière organique (glucose, acides aminés) est produite à partir de
matières minérales (eau, CO2, ions minéraux).
Elle se déroule à l’intérieur du chloroplaste des cellules
chlorophylliennes.
• La lumière est captée au niveau de la face supérieure de la feuille par
des cellules constituant le parenchyme palissadique. Allongées,
accolées les unes aux autres et riches en chloroplastes, elles offrent
une vaste surface qui augmente le rendement de la capture lumineuse.
Coupe transversale de feuille vue au M.O.
• Le CO2 pénètre dans les feuilles par les stomates,
dispersés principalement sur l’épiderme inférieur
de la feuille. Chaque stomate est formé de deux
cellules stomatiques ménageant un orifice capable
de s’ouvrir ou se fermer.
• Les stomates communiquent avec des cavités
remplies d’air délimitées par des cellules, petites,
arrondies et pauvre en chlorophylle qui
constituent le parenchyme lacuneux.
Stomate ouvert (a) et partiellement fermé (b).
B) LES RACINES A L’INTERFACE AVEC LE SOL.
La racine dispose à son extrémité la zone pilifère qui porte
des poils absorbants, capables de capter les éléments
minéraux dont l’eau.
Formés d’une seule cellule limitée par une fine paroi, les
poils absorbants constituent une grande surface
d’échange.
Coupe transversale de racine au niveau de la zone pilifère.
III/ DES TISSUS CONDUCTEURS RELIANT LES ORGANES.
A) LE TRANSPORT DE LA SEVE BRUTE.
• La sève brute, solution d’eau et de sels minéraux absorbée par les
racines, est distribuée dans toute la plante. Arrivée dans les feuilles, une
partie de l’eau s’évapore par les stomates. La transpiration des feuilles
crée un appel d’eau qui entretient la montée de sève brute, des organes
souterrains vers les organes aériens.
• Elle circule dans les vaisseaux conducteurs du xylème constitués par un
empilement de cellules mortes dont il ne reste que la paroi longitudinale
ornée de spires.
B) LE TRANSPORT DE LA SEVE ELABOREE.
• La sève élaborée se forme lorsque la sève brute, en passant dans
les feuilles se charge en substances organiques produites par
photosynthèse.
• La circulation de sève élaborée se réalise dans les tubes criblés
du phloème, constitués par un empilement de cellules vivantes
séparées par des parois transversales criblées de pores.
• La sève élaborée produite dans les feuilles est distribuée dans
toute la plante et permet la croissance des feuilles plus jeunes,
des tiges, des bourgeons, des racines et des fruits.
IV/ STRUCTURES ET MECANISMES DE DEFENSE DES PLANTES.
A) MECANISMES DE PROTECTION CONTRE LES PREDATEURS ET ENVAHISSEURS.
• Fixée, la plante est vulnérable face aux prédateurs. Des dispositifs physiques, des feuilles transformées en aiguilles,
par exemple, assurent un premier niveau de protection.
• Les feuilles renferment des substances protectrices, synthétisées en permanence ou au moment de l’attaque par
un herbivore : les terpénoïdes, au goût amer, provoquent des problèmes de digestion. La plante libère aussi après le
début de sa consommation des substances qui en attirant les prédateurs ou les parasites de l’agresseur limitent son
attaque.
B) LA LUTTE CONTRE LA DESHYDRATATION.
• La vie fixée de la plante l’empêche de se soustraire aux conditions asséchantes.
Mais elle se protège contre la déshydratation grâce à une couche protectrice, la cuticule, qui recouvre la face externe
de l’épiderme de la feuille.
• Les stomates, majoritairement sur la face inférieure des feuilles, à l’abri du soleil, se ferment en cas de sécheresse
pour éviter la déshydration.
C) LA LUTTE CONTRE LES VARIATIONS SAISONNIAIRES.
• Les caractéristiques du milieu aérien changent au cours des saisons.
En perdant ses feuilles en automne, l’arbre élimine le risque de déshydratation à un moment où les ressources
deviennent plus rares. Les plantes herbacées perdent leurs parties aériennes, tige et feuilles, et subsistent sous
forme de tubercules, rhizomes ou de graines ; incapable de réaliser la photosynthèse, la majorité des végétaux
entrent alors en vie ralentie.
• Les organes passant l’hiver renferment des réserves produites par photosynthèse l’année précédente et stockées.
Ces substances assurent la pérennité de l’espèce.
• Les plantes restant actives élaborent des mécanismes protecteurs contre le gel.
L’accumulation de sucres jouant le rôle d’antigel abaisse le point de congélation. Des allèles spécifiques, exprimés
pendant les périodes de froid permettent la synthèse d’enzymes actives à basses températures.
V/ LA FLEUR, ORGANE DE REPRODUCTION.
A) MORPHOLOGIE DE LA FLEUR.
• La fleur constitue l’appareil reproducteur des végétaux. Elle est formée de pièces florales organisée en couronnes)
emboîtées les unes dans les autres. De l’extérieur vers l’intérieur, on trouve les sépales, les pétales, les étamines et le
pistil. Sépales et pétales sont des pièces protectrices, stériles.
Les grains de pollen, à l’extrémité des
étamines, renferment les gamètes
mâles.
• L’organe sexuel femelle ou pistil est
constitué de l’ovaire qui porte les ovules
renfermant les gamètes femelles.
Il se prolonge par un filament, le style
dont l’extrémité ou stigmate capte les
grains de pollen.
L’organisation de la fleur.
Le plus souvent une même fleur porte des organes mâles et femelles.
B) CONTROLE GENETIQUE DE LA MISE EN PLACE DE LA FLEUR.
• Le nombre et la disposition des pièces florales sont constants au sein d’une espèce.
Cependant, il a été observé que la mutation de certains gènes entraîne une anomalie de forme de la fleur. Il y a donc
un contrôle génétique de la mise en place de la fleur.
• L’organisation florale est contrôlée par des
gènes
du
développement
(gènes
homéotiques). Chaque groupe de gènes ne
s’exprime que sur une partie de la fleur : soit
à la périphérie, soit au centre, soit dans la
portion intermédiaire.
• Dans chaque portion de la fleur, les gènes
s’exprimant déterminent ainsi le type de
pièce florale qui va se développer. Ils ont une
expression séquentielle dans l’espace qui
conduit à la formation de la fleur.
Détermination des pièces florales par expression séquentielle
de gènes du développement.
Le gène A s’exprime à l’extérieur de la fleur, le gène C au centre de la
fleur et le gène B e position intermédiaire. Les gènes A et C
s’ « excluent », c'est-à-dire que si A s’exprime, le gène C ne s’exprime
pas et vice et versa.
VI/ PERENNITE DE L’ESPECE CHEZ LES PLANTES A FLEURS.
La vie fixée est également une contrainte pour la reproduction.
Des modalités particulières de reproduction se sont mises en place afin de permettre la rencontre des gamètes et
d’assurer la pérennité de l’espèce.
A) LA POLLINISATION
• La reproduction chez les végétaux est obtenue par dépôt du
grain de pollen au sommet du style à la base duquel se situe le
ou les ovule(s). On parle pollinisation.
• La pollinisation est facilitée par des facteurs environnementaux
comme le vent qui permet de transporter des grains de pollen
d’une fleur à l’autre.
• La plupart des plantes à fleurs ont une pollinisation qui dépend
d’insectes pollinisateurs. Leur frottement involontaire aux
étamines lorsqu’ils viennent se nourrir du nectar d’une fleur fait
tomber du pollen qui s’accroche. Le pollen est ensuite déposé de
la même façon sur le pistil d’une autre fleur lorsqu’ils vont s’y
nourrir.
Ce mode de pollinisation est le fruit d’une lente COEVOLUTION permettant une adaptation à la vie fixée ; les plantes
développent des couleurs, formes et odeurs attractives pour les insectes qui, quant à eux, développent des
appendices buccaux de prélèvement du nectar adaptés à une ou deux espèces spécifiques.
B) LA TRANSFORMATION DE LA FLEUR EN FRUIT.
L’ovule fécondé par le grain de pollen se transforme en
graine qui continent la descendance de la plante dont
elle devient le facteur de dispersion. La graine assure
ainsi la survie de l’espèce.
Cette dispersion peut se faire sur des distances
importantes.
L’ovaire, après fécondation se transforme en fruit qui
contient la ou les graines selon le nombre d’ovules
présents.
Des mécanismes, résultats d’une lente COEVOLUTION, permettent la dispersion des graines et donc de l’espèce sur
de larges territoires. (Graines permettant, grâce à des crochets de s’accrocher aux animaux, …).
CONCLUSION GENERALE : Idées à retenir et à savoir expliquer !
LA PLANTE, UNE VIE FIXEE A L’INTERFACE DE L’AIR ET DU SOL :
• La plante réalise des échanges avec son milieu grâce à des cellules particulières, stomates des feuilles et poils
absorbants des racines.
• A l’intérieur de la plante, la matière circule dans des cellules transformées et assemblées en vaisseaux de xylème
et de phloème.
• Des structures et des mécanismes de protection lui permettent d’affronter les aléas de la vie en milieu aérien.
LA REPRODUCTION ET LA VIE FIXEE :
• La pollinisation, le plus souvent assurée par les insectes, permet le rapprochement des gamètes et la
fécondation.
• Après la fécondation, l’ovule se transforme en graine et l’ovaire en fruit.
• Les graines présentent des caractéristiques différentes selon leur ode de dispersion.
• Pollinisation et dispersion reposent sur une collaboration plante-animal qui est le fruit de la coévolution.
SCHEMA BILAN :
ORGANISATION FONCTIONNELLE D’UNE PLANTE EN RELATION AVEC LES CONTRAINTES DE LA VIE FIXEE.