Morphogenèse végétale et établissement du phénotype

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Partie Biologie
Morphogenèse végétale et établissement du phénotype
1- La diversité morphologique des végétaux résulte de l’expression des génotypes
modulée par l’environnement.
1-1 Un végétal exprime des caractères morphologiques typiques de son espèce.
 Ces caractères sont déterminés par son génome.
1-2 Des individus d’une même espèce peuvent présenter des variations
morphologiques en fonction de leur environnement.
1-3 Des individus d’espèces différentes, placés dans un même environnement,
peuvent présenter une morphologie semblable.
2- L'établissement du phénotype morphologique est gouverné par
l'expression du génotype.
2-1 La morphogenèse végétale nécessite la production de nouvelles cellules au niveau
de territoires cellulaires spécialisés.
2-1-1 Les divisions cellulaires sont localisées dans les méristèmes.
2-1-1-1 Il existe des méristèmes à l’apex des tiges et des racines et à l’aisselle
des feuilles.
2-1-1-2 Les méristèmes apicaux sont à l’origine de l’édification des organes.
 Certaines cellules issues des mitoses, restent indifférenciées et
pérennisent le méristème.
 Les autres cellules sont engagées dans la croissance et la
différenciation cellulaire.
2-1-2 A l’issue d’un cycle cellulaire, les cellules produites par la mitose ont un
génotype identique à celui de la cellule initiale.
2-1-2-1 La réplication de l’ADN se déroule lors de l’interphase précédant la mitose.
2-1-2-2 La réplication est fondée sur la complémentarité des nucléotides.
 Les deux brins de la molécule d’ADN se séparent.
 Chaque brin sert de matrice à l’élaboration d’un brin complémentaire.
 Chaque molécule d’ADN formée comprend un brin ancien et un brin nouveau : la
réplication est semi-conservative.
 Les deux molécules d’ADN ainsi obtenues contiennent la même information
génétique.
 Elles forment les deux chromatides d’un chromosome dupliqué.

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2-1-2-3 La mitose répartit entre les deux cellules filles les molécules d’ADN
issues de la réplication
 Au début de la mitose, les deux chromatides des chromosomes dupliqués se
condensent.
 En cours de mitose, les deux chromatides de chaque chromosome se
séparent et migrent vers les pôles opposés.
 Chaque cellule fille contient donc une copie de chaque molécule d’ADN de la
cellule initiale.
 En fin de mitose, les chromosomes à une chromatide se décondensent.
2-1-2-4 Un cycle cellulaire comprend une interphase et une mitose.
2-1-2-5 La mitose est un mécanisme commun aux cellules eucaryotes.
2-2 La morphogenèse végétale nécessite une croissance et une différenciation
cellulaire
2-2-1 La croissance du végétal comprend des phénomènes de multiplication et d’élongation
de ses cellules.
 La multiplication des cellules résulte des mitoses dans les méristèmes.
 L’élongation des cellules est localisée à une zone de quelques millimètres à
l’arrière des méristèmes.
2-2-2- L’élongation cellulaire est permise par la plasticité de la paroi et la pression de
turgescence.
2-2-2-1 Le contenu cellulaire exerce une force sur la paroi : c’est la pression de
turgescence.
 La vacuole gorgée d’eau rend la cellule turgescente.
2-2-2-2 La pression de turgescence provoque le glissement des molécules de la paroi
les unes par rapport aux autres.
 Cela permet l’augmentation de surface de la paroi qui entraîne l’élongation
cellulaire.
 L’augmentation de surface de la paroi nécessite l’incorporation de nouveaux
constituants.
2-2-3 Une cellule végétale jeune est entourée d’une paroi extracellulaire extensible.
 La trame de cette paroi est constituée de microfibrilles de cellulose.
 Elles sont incluses dans une matrice souple formée essentiellement de
molécules d’hémicellulose.
2-2-4 Au cours de la différenciation, l’apport de nouvelles molécules rend la paroi
inextensible.
2-2-5 La différenciation conduit à l’édification des différents tissus du végétal.

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2-3 L’élongation cellulaire est contrôlée par une hormone végétale qui est l'expression du
génotype.
2-3-1 L’apex des tiges sécrète cette hormone : l'auxine.
2-3-2 Elle diffuse dans l’ensemble des organes.
2-3-3 Elle modifie le fonctionnement des populations de cellules qui possèdent des
récepteurs spécifiques.
 Dans un premier temps, l’auxine augmente la plasticité de la paroi des cellules
en élongation.
 Dans un second temps, elle active l’expression de certains gènes impliqués
dans la synthèse des constituants de la paroi.
3- L'établissement du phénotype morphologique résulte de l'interaction
entre l'expression des gènes et les facteurs de l’environnement.
3-1 La morphologie du végétal dépend de la répartition de l’auxine sous l’action de
facteurs de l’environnement.
3-1-1 La suppression du bourgeon apical modifie la concentration de l’auxine dans le
végétal.
 De nouvelles ramifications se développent à partir des méristèmes axillaires.
3-1-2 Un éclairement unilatéral modifie la répartition de l’auxine dans les tissus de la
tige.
 L’auxine migre et s’accumule vers le côté le moins éclairé.
 Elle provoque une élongation cellulaire plus importante de ce côté.
 Il en résulte une courbure de la tige vers la lumière
3-2 La mise en place des différents organes de la plante, ou organogenèse, dépend
du rapport de concentration des différentes hormones végétales.
 Le développement d’un organe végétal est sous la dépendance de plusieurs
hormones, principalement l’auxine et les cytokinines.
 Le rapport de concentration de ces hormones détermine le développement de
racines et de tiges feuillées.
3-3 Toute cellule végétale nucléée peut reconstituer, après multiplication et
différenciation, une plante complète : les cellules végétales sont totipotentes.
 Cette propriété permet le clonage des végétaux.
 Cette technique nécessite l’utilisation d’hormones végétales en différentes
proportions.

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Mots clés
Morphogenèse végétale et établissement du phénotype
Auxine
Différenciation cellulaire
Morphogenèse
Chromatide
Hormone végétale
Organogenèse
Croissance cellulaire
Méristème
Réplication semi-conservative
Cycle cellulaire
Mitose
Totipotence