SBIOB100 : Biologie végétale (30h) Pondération Théorie = 50/50

SBIOB100 : Biologie végétale (30h)
Evolution des plantes (22h)
Mycologie (8h)
+ Travaux pratiques (30h)
dont 15h en auto-apprentissage
Pondération Théorie = 50/50
Cotation finale : ½ théorie + ½ travaux pratiques
(voir fichier « Important pour l’examen » sur webcampus)
1
Sources bibliographiques – Partie Evolution
Biologie végétale
Nabors M.
Pearson Education
ISBN 978-2-7440-7306-9
2008
Biologie
N.A. Campbell et J.B. Reece
De Boeck
ISBN 2-8041-4478-X
2004
Biologie végétale
Raven P.H., Evert R.F. et Eichhorn S.E.
De Boeck
ISBN 978-2-8041-5020-4
2007
L’évolution chez les végétaux
P. Mazliak
Vuibert – ADAPT-SNES
ISBN 978-2-35656-005-6
2009
Ne pas acheter !
Botanique (2ème édition)
Biologie et physiologie végétales
Meyer S., Reeb C. et Bosdeveix R.
Maloine
ISBN 978-2-224-03020-9
2008
2
Partie en auto-apprentissage (15h)
Objectifs
 Auto-apprentissage
 Comprendre la mise en place de l’anatomie d’une plante vasculaire au
départ des tissus méristématiques
 Savoir identifier les types cellulaires, les tissus et les organes au départ de
coupes histologiques
Distribution du CD-rom aux travaux pratiques
3
Notions générales d’évolution
 Darwin et la notion d’évolution
 Sélection naturelle et variabilité génétique
 Description et classification des formes de vie
 Principes de la phylogénie classique et moléculaire
4
Quelques notions d’évolution
Qu’est-ce que l’évolution pour vous ?
L’évolution est-elle encore d’actualité ?
A qui ou à quoi pensez-vous lorsqu’on parle d’évolution ?
5
6
Darwin : adaptation des organismes à l’environnement et variabilité
Charles Darwin (1809-1882)
7
Les pinsons de Darwin et la sélection naturelle
 Les sources de nourriture variées ont été le moteur de la spéciation.
 Les nouvelles espèces se sont adaptées à une source de nourriture.
 L’adaptation conduit à un succès reproducteur → descendance.
8
Iguane terrestre des îles Galapagos
Iguane vert (Amérique du Sud et Centrale)
9
Iguane marin des îles Galapagos
Pourquoi les îles sont-elles intéressantes pour étudier l’évolution ?




Territoires à conquérir → nouvel environnement → nouvelles pressions de sélection
Conquête par un petit nombre d’individus → Dérive génétique rapide (ou mort)
Isolement reproducteur → spéciation (si isolement de longue durée)
(→ endémisme)
10
11
L’évolution est un « fait », mais il y a plusieurs théories de l’évolution
Autres théories de l’évolution à l’époque de Darwin :
Lamarckisme : « le besoin crée l’organe » (exemple du cou de la girafe)
Créationnisme
….
Hypothèse de Darwin (acceptée de son vivant) :
 Les espèces vivantes ont évolué au cours du temps
à partir d'un ancêtre commun.
 La sélection naturelle est le moteur de cette
évolution.
 Les individus les mieux adaptés à leur
environnement se reproduisent (transmission de
gènes à la descendance).
Variabilité
(voir chap. 3,5)
Nouvelles théories après Darwin :
Théorie synthétique de l’évolution (Darwin + Mendel + génétique des populations)
Néo-Lamarckisme
12
La sélection naturelle … et les parades sexuelles
Succès reproducteur toujours gagnant …..NON !
13
La sélection naturelle…et la nutrition
Influence de la qualité de la nourriture des
larves du lucane cerf-volant détermine la
taille des mandibules chez le mâle.
14
La sélection naturelle…parfois très rapide
15
La sélection pas toujours naturelle (+ perte de biodiversité)
16
En conclusion…
L’évolution décrit le processus de transformation (→ MUTATION) de toutes les
formes de vies afin de s’adapter aux contraintes de l’environnement.




Composition de l’atmosphère
Tectonique des plaques et dérive des continents
Variations climatiques
Glaciations
La « nature » sélectionne les organismes les mieux adaptés à leur environnement
(la sélection naturelle agit donc sur le phénotype).
Les organismes sélectionnés transmettent leurs gènes à la descendance
(un « bon » génotype est transmis à la génération suivante).
17
Ré-interprétez ce schéma en fonction de la théorie de Darwin
18
Description et classification des formes de vie
16 et 17ème siècles : Classifications traditionnelles
- par ordre alphabétique
- par vertus thérapeutiques
- par la forme des feuilles
18ème siècle :
Fin 19ème siècle :
- par ressemblances morphologiques (! Variabilité !)
- par le système reproducteur
- par la définition de « familles naturelles »
Classifications par affinité naturelle
- correspondance entre classification et phylogénie !
Début 20ème siècle : Classifications phylogénétiques post-darwiniennes (non moléculaires)
- intégration des fossiles dans la classification et la phylogénie
Fin 20ème siècle :
Classifications phylogénétiques moléculaires
- comparaison de séquences d’ADN
19
Principes de la classification traditionnelle
Carl Linné (1707-1778)
20
La classification classique est basée sur l’identification et l’analyse
de critères morphologiques discriminants
(b)
(a)
21
A quelle famille appartiennent ces plantes ?
22
Nigelle
Delphinium
Anémone pulsatile
Anémone des bois
Hellébore fétide
23
Aconit
Ancolie
Thalictrum
Adonis aestivalis
Clématite horticole
Clématite
Adonis ramosa
Renoncule aquatique
24
Tous les critères morphologiques ne sont pas discriminants:
Exemple de la convergence morphologique




Euphorbia
Euphorbiacées
(Afrique et Asie)
Tiges charnues en colonne (stockage de l’eau)
Epines protectrices
Réduction de la taille des feuilles (épines)
Photosynthèse CAM
Echinocereus
Cactacées
(Amérique)
Hoodia
Asclépiadacées
(Afrique et Asie)
25
L’environnement peut influencer le morphologie
Sélection par la « tondeuse »
26
Chênes dans une futaie et isolé
Influence du vent : port en « drapeau »
27
L’établissement de clés de détermination permet
l’identification des formes de vie
28
Exemple de classification pour le maïs
Zea mays L.
Rem.: une classification universelle permet d’éviter la confusion des noms vernaculaires
29
Phylogénie moléculaire
Classification des formes de vie en se basant sur
la séquence de l’ADN ou des protéines
30
Principes de la phylogénie moléculaire
31
Principes de la phylogénie moléculaire : exemple du cytochrome c (1)
32
Principes de la phylogénie moléculaire : exemple du cytochrome c (2)
33
Principes de la phylogénie moléculaire : exemple du cytochrome c (3)
Les cytochromes c d’espèces différentes se ressemblent
34
Principes de la phylogénie moléculaire (4) :
la notion d’alignement de séquences ADN ou protéiques
35
Principes de la phylogénie moléculaire : exemple du cytochrome c (5)
36
Principes de la phylogénie moléculaire : exemple du cytochrome c (8)
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Arbre généalogique sur base de séquences nucléotidiques de l’ARN 16S
établissant l’existence de 3 grandes subdivisions dans le monde du vivant
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Tables des matières
 1 : Introduction et Notions générales d’évolution
 2 : Premières formes de vie
 3 : Cyanobactéries
3,5 : Méiose et cycles de reproduction
 4 : Algues
 5 : Bryophytes et Psilotophytes
 6 : Ptéridophytes
 7 : Préspermatophytes
Plantes
terrestres
 8 : Gymnospermes
 9 : Angiospermes
 10 : Conclusions (peut-être)
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Phycophytes - Algues
Chlamydomonas
Laminaria
Coleochaete
Fucus
Diatomées
Ulva
Polysiphonia
Chara
Dinoflagellés
Bryophytes
Hépatiques
Anthocéros
Bryales
Sphagnales
Andréales
Ptéridophytes – Lycopodes
Selaginella
Lycopodium
Isoete
Ptéridophytes – Fougères fossiles et actuelles
Pteridium aquilinum
Platycerium
Osmunda regalis
Asplenium trichomanes
Pré-spermatophytes actuelles (Gymnospermes)
Cycas revoluta
Gingko biloba
Zamia
Spermatophytes - Gymnospermes - Coniférofites
Taxus baccata
Araucaria
Pinus sylvestris
Podocarpus
Spermatophytes - Gymnospermes - Gnétophytes
Ephedra fragilis
Gnetum gnemon
Welwitschia mirabilis
Spermatophytes - Angiospermes – Anthophytes - Monocotylées
Poacées
Arécacées
Aracées
Orchidacées
Liliacées
Cyperacées
Spermatophytes - Angiospermes – Anthophytes - Dicotylées
Astéracées
Fabacées
Rosacées
Brassicacées
Objectifs du cours – Partie Evolution
 Comprendre les principaux critères de classification des plantes
et donc, savoir reconnaitre certaines plantes sur photo
 Comprendre les adaptations à la vie terrestre
 Comprendre les principes de l’évolution et de la co-évolution
Attention : cours à plusieurs lectures
49
Cyanobactéries
Plantes à fleurs
50
Qu’est-ce qu’un végétal ?
 Photosynthèse oxygénique (autotrophie)
 Paroi cellulaire cellulosique
 Présence de chloroplastes
 Présence d’une vacuole
 Immobilité
 Voie biochimique du shikimate
 Métabolites secondaires nombreux
Qu’est-ce qu’une plante ?
Architecture rapide d’une plante à fleurs
Tiges-Feuilles-Racines
= Cormus
Cormophytes
Thallophytes
52
53
Histologie rapide d’une plante à fleurs
 Tissus méristématiques
 apicaux et cambium
 Tissus de protection
 épiderme
 écorce
 Tissus de remplissage
 parenchyme
 Tissus de soutien
 collenchyme
 sclérenchyme – fibres
 parenchyme lignifié
 Tissus sécréteurs
 Tissus conducteurs
 xylème et bois
 phloème et liber
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Anatomie rapide d’une tige de plante à fleurs
Sclérenchyme
Phloème
Cambium
Xylème
Epiderme
Collenchyme
Sclérenchyme
Parenchyme
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Anatomie rapide d’une tige de plante à fleurs : exercice
1
2
3
5
7
4
6
56
Conduction de la sève brute : les trachéides (→ xylème)
Chez toutes les plantes vasculaires
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Conduction de la sève brute : les vaisseaux (→ xylème)
Chez toutes les plantes à fleurs
58
Conduction de la sève élaborée : les tubes criblés (→ phloème)
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Mycophytes
(Champignons)
Thallophytes
Phycophytes
(Algues)
Non vascularisés
(Atrachéophytes)
Cryptogames
Bryophytes
(Mousses)
Embryophytes
ou
Cormophytes
ou
Archégoniates
Ptéridophytes
(Fougères)
Trachéophytes
Préspermaphytes
(vascularisés)
Phanérogames
Spermaphytes
(Plantes à graines)
60