physiologie-vegetale-cours-g2-agro-2016-2017

UNIVERSITE EVANGELIQUE EN AFRIQUE
FACULTE DES SCIENCES AGRONOMIQUES ET
ENVIRONNEMENT
COURS DE PHYSIOLOGIE VEGETALE
Destiné aux étudiants de deuxième année de graduat
Prof. Dr. Ir. Gustave Mushagalusa Nachigera
Octobre 2016

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Physiologie végétale
Introduction
1. Thèmes abordés
Les relations hydriques de la plante sont détaillées : notions de potentiel hydrique et
ses composantes, transport de l’eau dans le continuum sol-plante-atmosphère,
régulation stomatique et importance des relations hydriques { l’échelle de la cellule
et des tissus. Dans le second chapitre les bases de la nutrition minérale sont
précisées : interaction entre le système racinaire et le sol, notion et fonctions des
éléments essentiels, transports cellulaires et transcellulaires. Au vue de son
importance, un chapitre est consacrée { la nutrition azotée avant d’aborder la phase
claire de la photosynthèse qui est décrite en relation avec la structure de l’appareil
photosynthétique. La phase sombre est abordée en intégrant la problématique des
échanges gazeux et l'efficience de l'utilisation de l'eau. Le transport des assimilats
est détaillé : modalité de chargement et de déchargement du phloème, distribution
des assimilats en fonction des relations sources-puits. Les principales hormones
végétales font l'objet d'une description exhaustive. Les fonctions spécifiques
d'autres molécules intervenant dans la croissance et le développement, mais
également dans les mécanismes de défense de la plante, sont envisagées. Le rôle
essentiel du photopériodisme dans le développement des plantes est étudié. Le
contrôle de la transition florale sert de principal exemple. Les concepts de base se
rapportant à la photomorphogenèse et aux rythmes endogènes (particulièrement
aux rythmes circadiens) sont abordés. Les bases physiologiques des phénomènes de
dormance sont définies et les adaptations particulières des plantes aux basses
températures non gélives (levées de dormance et vernalisation) sont analysées.
2. Objectifs du cours
Ce cours a pour objectifs de fournir à l'étudiant les notions approfondies lui permettant
d'appréhender les spécificités du fonctionnement d'une plante entière et de maîtriser les

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problématiques complexes des processus qui conditionnent sa croissance, son
développement et ses capacités d'adaptation à l'environnement. Initier l'étudiant aux
méthodologies utilisées en physiologie de la plante entière
3. Définition de la physiologie végétale
Le mot physiologie tire son origine du mot grec physis, qui signifie nature et de
logos, le discours. Littéralement, la physiologie végétale est donc le discours sur la
nature des plantes.
Du point de vue physiologique, les plantes sont d’abord considérés comme des
machines biochimiques, qui puisent leur énergie et les molécules inorganiques
simples dans leur environnement physique et qui utilisent cette énergie et ces
molécules pour élaborer pour élaborer des structures chimiques complexes. Les
processus qui permettent aux plantes de mener { bien ces activités résultent d’une
multitude de réactions chimiques. En d’autres termes, tout ce qui fait une plante et
tout ce que fait une plante est fondé sur des processus physico-chimiques.
La physiologie végétale nous raconte comment les plantes utilisent l’énergie solaire
pour assimiler le carbone et comment elles convertissent ce carbone en leur propre
substance. Elle nous apprend comment les plantes prélèvent et répartissent les
nutriments et l’eau. Elle nous dit comment les plantes croissent et se développent,
comment elles répondent à leur environnement, comment elles réagissent aux
stress et comment elles se reproduisent. En bref, la physiologie végétale nous
apprend comment les plantes fonctionnent. La tâche du physiologiste végétaliste est
d’expliquer le fonctionnement des plantes en se référant aux lois physico-chimiques
connues.

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Chapitre 1. Relations hydriques et mouvement dans le phloème
1.1 Les cellules végétales et l’eau
1.1.1 Eau et liaison hydrogène
L’eau est formée d’un atome d’oxygène lié de façon covalente { deux atomes
d’hydrogène. L’atome d’oxygène étant très électronégatif a tendance à attirer des
électrons. Une conséquence de cette électronégativité forte est que l’atome
d’oxygène a tendance { emprunter des électrons { l’hydrogène. Les électrons mis en
commun forment une liaison O-H et se trouvent en moyenne plus proches du noyau
oxygène que des atomes d’hydrogène. Il s’ensuit que l’atome d’oxygène porte une
charge négative partielle et qu’une charge positive partielle correspondante est
portée par les atomes d’hydrogène. Cette distribution dissymétrique des électrons
fait que l’eau est une molécule polaire.
Globalement, l’eau demeure une molécule neutre, mais la séparation de charges
positives et négatives génère de fortes attractions mutuelles (électriques) entre
molécules d’eau voisines ou entre l’eau et d’autres molécules polaires. Cette
attraction est nommée liaison hydrogène.
En plus des interactions entre molécules d’eau, les liaisons hydrogène établissent
aussi des attractions entre l’eau et d’autres substances ou entre l’eau et des surfaces.
Par exemple, ce type de liaison est la base des couches de solvatation qui se forment
autour de macromolécules biologiquement importantes comme les protéines, les
acides nucléiques ou les glucides. Ces couches de molécules d’eau fortement liées et
orientées sont désignées sous le terme : d’eau liée. On estime que l’eau liée peut
représentée jusqu’{ 30% de la masse de molécules protéiques hydratées. L’eau liée
joue un rôle important dans la stabilité des molécules protéiques. L’eau liée joue un
rôle tampon, elle empêche un rapprochement trop important des molécules qui
formeraient des agrégats suffisamment importants pour précipiter.

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1.1.2 Les propriétés physico-chimiques de l’eau
a) Constituant essentiel des organismes vivants
L ‘eau est le constituant le plus important de la plupart des organismes vivants.
Le contenu réel en eau dépend du tissu et du type cellulaire, il est d’une certaine
façon également dépendant des conditions physiologiques et environnementales,
mais l’eau représente plus de 70% de la masse des parties non lignifiées de la
plante. Quantitativement l’eau représente dans certains tissus plus actifs
biologiquement 85-90% et qualitativement elle joue un rôle dans la structure
géométrique des membranes, des enzymes et une importance dans leur
fonctionnement.
b) Réactif et solvant
L’eau est un réactif impliqué dans de nombreuses réactions du métabolisme, c’est
un solvant universel ce qui facilite son rôle dans le transport d’assimilats, de
minéraux etc..
c) Régulateur thermique
De par sa chaleur latente de vaporisation remarquablement élevée, elle joue un
rôle important dans la régulation thermique. L’eau se retrouve { l’état liquide dans
une gamme de températures compatibles avec la vie. Généralement les points de
fusion et d’évaporation sont en rapport avec la taille de la molécule, de sorte que les
changements d’états pour de petites molécules s’effectuent { des températures plus
basses que pour des molécules plus grosses. En se basant uniquement sur la taille,
l’eau devrait se trouver surtout { l’état de vapeur sur la plus grande partie de la
surface terrestre. Cependant, comparés { d’autres molécules de taille identique,
comme l’ammoniac (NH3) ou le méthane (CH4), les points de fusion et d’ébullition
de l’eau sont plus élevés que prévu.