Tables des matières

Tables des matières
 1 : Introduction et Notions générales d’évolution
 2 : Premières formes de vie
 3 : Cyanobactéries
 4 : Algues
 5 : Bryophytes et Psilotophytes
 6 : Ptéridophytes
 7 : Préspermatophytes
 8 : Gymnospermes
 9 : Angiospermes
 10 : Conclusions
1
Les grandes subdivisions du monde des eucaryotes (rappel)
2
Chlorophytes
Streptophytes
Thallophytes
Embryophytes – Cormophytes – Archégoniates
Non vascularisés
Cryptogames
Algues vertes non Charales
Trachéophytes
Phanérogames - Spermaphytes
Bryophytes
Gymnospermes
Charales
Ptérophytes
Angiospermes
Carpelle – Ovaire – Fleur
Fruits
Double fécondation
Ovule « nu »
Graine
Sporophyte indépendant
Tissus vasculaires – Trachéides
Dissémination par spores
Dissémination par graines
Dissémination par graines et fruits
Sporopollenine
Phragmoplaste
Mitose ouverte
Str. flagelles
Embryon – Cormus – Archégone
Sporophyte pluricellulaire
Gamétange pluricellulaire
Sporange pluricellulaire
Cuticule, pores et stomates
3
Evolution de la reproduction sexuée en milieu terrestre (détail)
4
Adaptation à la vie terrestre et innovations successives




















Sporopollénine : protection des spores, des grains de pollen
Dissémination aérienne des spores
Vascularisation : lignification (→ Trachéophytes)
Epiderme avec cuticule et stomates
Dominance apicale : croissance verticale ↑, taille ↑
Ramifications ↑
Microphylles et mégaphylles
Archégone (→ Archégoniates)
Involution du gamétophyte et prédominance du sporophyte
Sexualisation du gamétophyte
Hétérosporie, endosporie et endoprothallie
Invention du méristème secondaire: croissance en épaisseur
Développement racinaire – tige modifiée
Protection accrue du mégaprothalle
Invention de l’ovule (→ Ptéridospermées)
Invention de la graine (→ Gymnospermes)
Invention de la fleur et du fruit (→ Angiospermes)
Remplacement de la zoïdogamie par la (double) siphonogamie
Invention du pistil : interface avec l’extérieur
Invention du bois hétéroxylé : multi-fonctions
5
Adaptations progressives à la vie terrestre (détail)
6
Le point sur :




L’évolution du système de conduction
L’évolution des cycles de reproduction
L’évolution de la reproduction sexuée
La place des plantes dans l’évolution
7
Evolution de la stèle (1)
Hydroïdes des
bryophytes
Protostèle
Lycophytes
Siphonostèle sans
fenêtres foliaires
Siphonostèle avec
fenêtres foliaires
Eustèle
Sphénophytes
Ptérophytes
Ptérophytes
Spermatophytes
8
Evolution de la stèle – coupes transversales (2)
9
Cycle de vie des plantes en général
10
Evolution des cycles de vie des plantes
depuis les algues streptophytes jusqu’aux spermaphytes
Perte de la sporulation
Z
G
G = Gamétophyte (n)
GM = Gamétophyte mâle (n)
GF = Gamétophyte femelle (n)
S = sporophyte (2n)
Z = Zygote (2n)
E = Embryon (2n)
GF
GM
Pollen
Cycle
monogénétique
haplophasique
ancestral
Chara
Sporulation
Sporulation
S
S
Sporulation
S
Z
Z
G
G
Graine
G Z
Coleochaete
Bryophytes
Ptéridophytes
Spermaphytes
E
11
anth : anthéridie
arch : archégone
zyg : zygote
gph : gamétophyte
sph : sporophyte
spg : sporange
M : méiose
F : fécondation
Evolution du cycle de vie ancestral lors de la conquête des terres
spg
Phase haploïde
Phase diploïde
sph
arch
anth
zyg
gph
F
M
M
F
Algue ancestrale
« Algue » semi-terrestre
Cycle monogénétique
haplophasique
Cycle digénétique
Haplodiplophasique
équilibré
Reproduction sexuée
en milieu aquatique
obligatoire






Génération diploïde asexuée : sph
sph produit des spores par méiose
Dissémination aérienne des spores
Mitoses entre méiose et fécondation
Spores en milieu humide → gph sexué
Fécondation en milieu humide
12
anth : anthéridie
arch : archégone
zyg : zygote
gph : gamétophyte
sph : sporophyte
spg : sporange
M : méiose
F : fécondation
Phase haploïde
Phase diploïde
spg
F
sph
M
Lignée des Bryophytes
Cycle digénétique
haplo > diplo - phasique
arch
anth
zyg
gph
F
M
M
F
F
Algue ancestrale
« Algue » semi-terrestre
Cycle monogénétique
haplophasique
Cycle digénétique
Haplodiplophasique
équilibré
M
Lignée des Trachéophytes
Cycle digénétique
Diplo > haplo - phasique
13
Lignée des Bryophytes
Phase haploïde
Cycle digénétique
haplo > diplo - phasique
Phase diploïde
F
M
F
M
F
M
F
M
Algue ancestrale
Cycle monogénétique
haplophasique
« Algue » semi-terrestre
Cycle digénétique
Haplodiplophasique
équilibré
 Sporophyte diploïde « terrestre »
spécialisé dans la dissémination de
spores par le vent
 Gamétophyte haploïde « aquatique »
spécialisé dans la reproduction sexuée
Protection accrue et réduction de la durée la plus vulnérable
du cycle : La reproduction sexuée
Lignée des Trachéophytes
Cycle digénétique
Diplo > haplo - phasique
F
M
Spermatophytes
 Sporophyte diploïde « terrestre »
autonome
spécialisée
dans
la
dissémination de microgamétophytes et la
protection accrue du mégagamétophyte
 Siphonogamie : indépendance totale du
milieu aquatique
 Protection du sporophyte-fils « vivipare14»
De l’isogamie à la double siphonogamie
Isogamie:
Anisogamie:
Oogamie:
Gamètes mâles et femelles de même taille
Gamètes femelles plus grand que les gamètes mâles
Gamète femelle immobile de grande taille (oosphère) et nombreux
gamètes mâles mobiles
Isogamie
Siphonogamie :
Anisogamie
Oogamie
Gamète femelle immobile de grande taille; gamètes mâles non mobiles
15
De la spore à l’ovule (1)
Etape 1 : L’homosporie
Spores (n)
Gamétophytes
bisexués ou
Méiose
unisexués (n)
Paroi du sporange (2n)
Dissémination
des spores (n)
16
De la spore à l’ovule (2)
Etape 2 : L’hétérosporie
Microspores (n)
Gamétophytes
mâles (n)
Méiose
Paroi du sporange (2n)
Dissémination des
microspores (n)
Mégaspores (n)
Gamétophytes
femelles (n)
Méiose
Paroi du sporange (2n)
Dissémination des
mégaspores (n)
17
De la spore à l’ovule (3)
Etape 3 : L’hétérosporie + une seule mégaspore se développe
Microspores (n)
Gamétophytes
mâles (n)
Méiose
Paroi du sporange (2n)
Dissémination des
microspores (n)
Mégaspore (n)
Gamétophytes
femelles (n)
(de grande taille)
Méiose
Paroi du sporange (2n)
Dissémination de la
mégaspore (n)
18
De la spore à l’ovule (4)
Etape 4 : la mégaspore n’est plus disséminée et germe dans le
mégasporange (endosporie ou endoprothallie)
micropyle 1 Tégument (2n)
2 archégones (n)
Mégaspore (n)
Nucelle (2n)
Paroi du sporange (2n)
Mégagamétophyte (n)
Endosperme (n)
= ovule des gymnospermes
Mégagamétophytes « parasites » spécialisés dans le stockage de réserves
pour la prochaine génération sporophytique
19
De l’ovule nu à l’ovule protégé dans un carpelle (5)
Carpelle (2n)
dans l’ovaire
Micropyle
Tégument (2n)
2 Téguments (2n)
Micropyle
Nucelle (2n)
Nucelle (2n)
Sac embryonnaire
= 8 noyaux (n)
Endosperme (n)
= ovules des gymnospermes
= ovules des angiospermes
dans un carpelle
20
! Les schémas ne sont pas à l’échelle !
Exocarpe (2n)
Mésocarpe
charnu (2n)
Péricarpe (2n)
Endocarpe
sclérifié (2n)
Téguments
sclérifiés (2n)
Embryon (2n)
Graine
Albumen (3n)
= ovules des angiospermes
dans un carpelle (dans l’ovaire)
Fruit charnu
Fruit à noyau
21
Du microsporange aux sacs polliniques (5)
Les microspores germent dans le microsporange (endoprothallie)
Le grain de pollen contient le microgamétophyte
Spores (n)
Méiose
Paroi du sporange (2n)
Dissémination de
microgamétophytes (n)
Nombreux microgamétophytes spécialisés dans la dissémination des gènes
22
Le succès des plantes malgré des « crises » massives
 - 443 Ma : 57 % des animaux disparaissent
 Refroidissement global
 Niveau marin très bas
 - 364 Ma : 50 % des genres disparaissent
 Refroidissement, puis réchauffement climatique global
 Anoxie en milieu aquatique
« Big five »
 - 248 Ma : 83 % d’extinction (96 % vertébrés marins)
 Météorite ?
 Volcanisme (Sibérie), CO2 et H2S atm ↑
 - 206 Ma : 48 % d’extinction
 Volcanisme, CO2 atm ↑
 Réchauffement climatique
 - 65 Ma : 50 % d’extinction (dont tous les dinosaures)
 Météorite (Yucatan)
 Volcanisme (Deccan)
23
0
Homo sapiens
Ere
Tertiaire
5
-65
Gnétales
Crétacé
Ere
Secondiaire
Angiospermes
-145
1er carpelle
Coniférales
Jurassique
Pentoxylales
Bennettitales
Ginkgoales
Cycadales
-199
Fougères
à graines
Trias
4
3
-251
Glossoptéridées
Permien
-299
Carbonifère
Ere
Primaire
Sphénophytes
-359
1ère graine
Ptérophytes
Cordaitales
Ptéridospermées
1er ovule
Lycophytes
2
Dévonien
Bryophytes
Psilophytales
-416
Millions d’années
24
1er
vaisseaux
1
Evolution du nombre d’espèces végétales trachéophytes au cours des temps
Nombre d’espèces
Genome
duplications
Angiospermes
Gymnospermes
Ptéridophytes
1ère plantes
vasculaires
- 600
- 500
- 400
- 300
- 200
- 100
0
« Big five »
1
2
3
4
5
25
Les clés du succès des plantes
 Grande capacité d’autotrophie
 Grand pouvoir d’adaptation
 Résistance à la température, à la sécheresse
 Homéothermie
 Enfouissement dans le sol des graines, bulbes, rhizomes, tubercules,…
 Chute des feuilles et vie au ralentie lors de l’hiver
 Grandes possibilités de dissémination des spores, pollens, graines et fruits
et la conquête de nouveaux territoires
 Anémogamie
 Hydrogamie
 Zoogamie (insectes, oiseaux, mammifères,…)
26
« Big five » bientôt « Big six » ?
27