B4 - La nutrition des Angiospermes en liaison avec leur milieu

B4 - La nutrition des Angiospermes en liaison avec leur milieu
Connaissances de premier ordre indispensables
1. Absorption d’eau et d’ions et lien avec le milieu de vie
Le végétal prélève dans la solution du sol l’eau et les ions minéraux au niveau de la zone pilifère ou au niveau de mycorhizes. Dans ce dernier cas, la
relation entre le végétal et le champignon est bénéfique aux deux partenaires : c’est une symbiose. Ces deux interfaces présentent des caractéristiques
convergentes : grande superficie, faible épaisseur, croissance permettant l’exploration de zones nouvelles du sol.
Du sol à l’endoderme, l’eau et les ions minéraux peuvent circuler par voie apoplasmique (les parois) ou symplasmique (les cytoplasmes racinaires en
continuité par les plasmodesmes). Le passage du cortex au cylindre central qui contient les tissus conducteurs se fait nécessairement par la voie
symplasmique au niveau de l’endoderme.
L’absorption racinaire d’eau et d’ions minéraux met en action des échanges membranaires (pompes à protons, canaux et transporteurs ioniques,
aquaporines). L’absorption de l’eau suit le gradient de potentiel hydrique mis en place par l’absorption sélective des ions. L’absorption d’eau et d’ions
est à l’origine de la sève brute qui circule de la racine vers les feuilles dans le xylème (voie apoplasmique).
Le jour, la circulation de la sève brute se fait essentiellement grâce au moteur que constitue l’aspiration consécutive à la transpiration foliaire. Les
colonnes de sèves, tenues par les ménisques à l’interface air / eau, dans les parois cellulaires de la chambre sous-stomatique, sont tractées par
l’évaporation de l’eau au niveau des feuilles. La nuit, un autre moteur est constitué par la formation de la sève brute au niveau des racines : c’est la
poussée racinaire. Avec le premier moteur, la sève est sous tension alors qu’avec le deuxième, la sève est sous pression.
Les stomates permettent non seulement un flux d’eau par transpiration qui met en mouvement la sève brute dans le xylème, mais aussi les échanges de
CO2 et O2 entre l’atmosphère externe et l’atmosphère interne du végétal. Les échanges stomatiques, qui influencent à la fois l’équilibre hydrique du
végétal et son métabolisme, sont contrôlés par le degré d’ouverture de l’ostiole qui dépend de la turgescence des cellules de garde. Cette turgescence
dépend elle-même de facteurs externes comme la lumière solaire (par la photosynthèse ou par l’effet de signal des radiations bleues) ou de la
sécheresse. Un messager interne, l’acide abscissique produit par les racines et les feuilles lors d’un stress hydrique, provoque la fermeture des stomates.
Des caractéristiques adaptatives liées aux échanges nutritifs ont été sélectionnées dans des milieux particuliers. Les xérophytes sont adaptées à des
milieux secs : les sclérophytes limitent la déshydratation en protégeant les surfaces transpirantes ; les malacophytes stockent des réserves d’eau dans
un parenchyme aquifère. Les hydrophytes sont adaptées aux milieux humides :.
2. Distribution des assimilats photosynthétiques au sein du végétal
Les feuilles, organes sources, produisent, à la lumière, des assimilats photosynthétiques qui sont distribués aux organes non chlorophylliens de la plante
ou organes puits, grâce à la sève élaborée qui circule dans les tubes criblés du phloème (voie symplasmique). Les échanges entre tubes criblés et
cellules sources (chargement du phloème) ou cellules puits (déchargement) font souvent intervenir des flux actifs de solutés entraînant secondairement
des flux d’eau circulant par voies apoplasmique et symplasmique. La mise en mouvement de la sève élaborée se fait par convection (ou courant de
masse) grâce au gradient de pression hydrostatique généré par les mécanismes de chargement et de déchargement du phloème en assimilats.
Les assimilats sont partiellement stockés dans la feuille pendant la journée, sous forme d’amidon ou de saccharose, et distribués jour et nuit au reste de
la plante. En milieu tempéré, la production des assimilats, leur distribution et leur stockage dans des organes de réserve présentent une périodicité
saisonnière.
Chez la pomme de terre, la mise en réserve d’une partie des assimilats sous forme d’amidon dans les tubercules se fait pendant la belle saison. La
mobilisation des réserves lors du débourrement des bourgeons des tubercules au début de la belle saison suivante permet l’édification rapide d’un
nouvel appareil végétatif aérien. Le tubercule fonctionne comme organe puits lors de sa formation et comme organe source à la belle saison suivante. La
plante intègre des signaux de l’environnement et des concentrations de phytohormones dans le contrôle de ces transformations.
Capacités exigibles
Figures B4.2 et 3
Préciser l’existence de deux grandes voies d’entrées : une par les mycorhizes,
l’autre par les poils absorbants.
Utiliser la notion de potentiel hydrique (§IB2).et de potentiel
électrochimique (tableau B4.1) pour discuter des flux d’eau et d’ions.
Figure B4.5
Présenter le fonctionnement général d’une mycorhize. Aucun mécanisme
moléculaire n’est exigible.
Les mécanismes de mise en charge du xylème sont hors programme.
Figure B4.7
Expliquer la montée de la sève brute.
Les mécanismes de couplage avec la circulation de la sève élaborée sont hors
programme
§ID1 Expliquer le fonctionnement des stomates et son contrôle par
différentes agents.
Les seuls facteurs exigibles sont la lumière et l’humidité relative ; les
mécanismes moléculaires détaillés sont hors programme.
§ID2 Mettre en relation les modifications morpho-anatomiques observées en
milieu sec (tolérance ou limitation des pertes en eau) ou aquatique avec les
contraintes spécifiques liées aux conditions de milieu.
En relation avec les observations réalisées en travaux pratiques, les éléments
mémorisés sont limités aux grands types de dispositifs, sans qu’aucun détail
ne soit exigible.
Décrire les principales corrélations trophiques entre organes au sein du
végétal et les relier à leur périodicité quotidienne ou saisonnière. §IC et IIA
Présenter les voies de circulation apoplasmiques et symplasmiques (figure
B4.4 et B4.10)
II§C Identifier et analyser la fonction de réserve d’un organe végétatif au
choix à l’échelle de l’organe, de la cellule, des molécules (mise en réserve,
nature des réserves, localisation, mobilisation).
Pour l’organe de réserve choisi, mettre en relation mise en place et
mobilisation des réserves avec les contraintes saisonnières du milieu
tempéré
L’étude des mécanismes est limitée à un exemple pris sur un organe de
réserve.