Tables des matières Pré-spermaphytes Gymnospermes

Tables des matières
 1 : Introduction et Notions générales d’évolution
 2 : Premières formes de vie
 3 : Cyanobactéries
Pré-spermaphytes
Gymnospermes
 4 : Algues
 5 : Bryophytes et Psilotophytes
 6 : Ptéridophytes
 7 : Préspermatophytes
 8 : Gymnospermes
 9 : Angiospermes
 10 : Conclusions
1
Le temps des gymnospermes
http://www.plantbiology.siu.edu/plb304/lecture08gymnos/gymnos.html
2
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)
Les gymnospermes sont des embryophytes, des trachéophytes à reproduction
apparente (phanérogames) produisant des graines nues
Les gymnospermes appartiennent aux Spermaphytes, groupe dans lequel le
sporophyte prend en charge la phase sexuée du cycle biologique
3
0
Homo sapiens
Ere
Tertiaire
Extinction
Dinosaures
-65
Gnétales
Crétacé
Ere
Secondiaire
-145
Coniférales
Jurassique
Pentoxylales
Bennettitales
Ginkgoales
Cycadales
-199
Fougères
à graines
Trias
-251
Glossoptéridées
Permien
-299
Carbonifère
Ere
Primaire
Sphénophytes
-359
1ère graine
Ptérophytes
Cordaitales
Ptéridospermées
1er ovule
Lycophytes
Dévonien
Bryophytes
Psilophytales
-416
Millions d’années
4
1er
vaisseaux
Archeopteris, une progymnosperme
Bois homoxylé fossile
Fronde fossile d’Archeopteris








Issus des Trimérophytophytes
Premier véritable « arbre moderne »
Bourgeons latéraux (ramifications)
Hétérosporie « à l’ancienne » (pas de graines)
Cambium bifacial (diam: 1.5 m)
Bois homoxylé très évolué
Taille : jusqu’à 30 m ; enracinement profond
5
Longévité accrue
6
Gymnospermes actuelles
Conifèrophytes
 Ovule unique sans cône :
 Taxales
 Ovules sur écailles regroupées en cône :
Gnétophytes
(ou pré-angiospermes)
Ephedra
Gnetum
Welwitschia
 Grandes feuilles :
 Araucariacées
 Podocarpacées
 Petites feuilles ou aiguilles :
 Pinacées
 Taxodiacées
 Cupressacées
7
Coniférophytes à ovule unique (sans cône)
Taxus baccata, l’if commun
Médicament contre le cancer
Inhibiteur de la mitose en
stabilisant les microtubules
Taxol
8
Coniférophytes à cônes et à grandes feuilles
(hémisphère sud)
Podocarpus
Podocarpus - feuillage
Araucaria – l’arbre aux singes
9
Coniférophytes à cônes et à petites feuilles
Pinacées : Abies (sapin)
Cupressacées : Juniperus (genévrier)
Pinacées : Larix (mélèze)
Taxodiacées : Sequoia
10
Les gymnospermes ont une structure secondaire bien développée
11
Le système de conduction de la sève brute est composé de trachéides (1)
Tronc fossile pétrifié
12
Le système de conduction de la sève brute est composé de trachéides (2)
Bois homoxylé fossile
Bois homoxylé actuel
13
Structure anatomique des gymnospermes : voir CD-rom
14
Conifèrophytes : le pin comme exemple
15
Les gymnospermes ont des feuilles (aiguilles) adaptée à la sécheresse





Epiderme avec cuticule et cire
Présence d’un hypoderme (parois épaisses)
Présence d’un endoderme
Présence d’un tissu de transfusion
Stomates en profondeur
16
La reproduction sexuée chez le pin
Le pin est une espèce monoïque
17
Microstrobiles ou cônes mâles du pin (1)
18
Microstrobiles ou cônes mâles du pin (2)
Coupe longitudinale dans un cône
mâle montrant les microsporophylles
sclérifiées (écailles) portant 2 sacs
polliniques
Sacs polliniques à la base des écailles
Le grain de pollen contient le microgamétophyte (4 cellules)
19
Microstrobiles ou cônes mâles du pin (3)
Grains de pollen « ailées »
 Le grain de pollen possède une seule ouverture de germination (grain de pollen monocolpé)
 La cellule générative donnera naissance à 2 noyaux spermatiques
 La cellule de tube donnera naissance au tube pollinique
20
Mégastrobiles ou cônes femelles du pin (1)
Cône immature
Cône mâture
21
Mégastrobiles ou cônes femelles du pin (2)
Ovules à la base des écailles
Les ovules contiennent le mégagamétophyte
Coupe longitudinale dans un cône
femelle montrant les mégasporophylles
sclérifiées (écailles) portant 2 ovules
22
Mégastrobile ou cône femelle du pin (3)
Gamétophyte femelle
Détail d’un archégone
23
L’ovule du cône femelle du pin
Ecaille
Nucelle
Cellule-mère des
mégaspores
4 mégaspores
après méiose
Endosperme
Survie d’une
mégaspore
donnant
l’endosperme
Oosphère
Archégone
Cellule du ventre
Cellule du col
Nucelle
Archégone
(détail)
Sporange
Gamétophyte Gamétange Gamète
24
Invention de la siphonogamie
 Absence de gamètes mâles mobiles (indépendance totale vis-à-vis de l’eau)
 Gamètes mâles transportés vers l’oosphère via un tube pollinique
Grain de pollen et tube pollinique
Ecaille avec ovule fécondé
25
Cycle de reproduction du pin
26
Le cycle de reproduction du pin est très lent
 Emission des grains de pollen en juin (anémogamie)
 Capture d’un grain de pollen par l’ovule non encore formé (durée = 1 an) :
l’ovule se referme grâce à une écaille protectrice
Le grain de pollen germe : formation du tube pollinique via la cellule de tube
 Formation des 2 gamètes mâles via la cellule générative
 Formation de l’ovule (durée = 1 an)
Méiose de la cellule-mère; une mégaspore survit
Fin de la 1ère année : formation endosperme (coenocytique) et arrêt hivernal
Printemps de la 2ème année : cloisonnement de l’endosperme
Différenciation des archégones (2 ou 3)
 Fécondation proprement dite (donc, 1 an plus tard) :
Fusion gamétique par siphonogamie (un gamète dégénère)




Fin du développement de l’endosperme et embryogenèse (suivi d’un arrêt de croissance)
Sclérification du tégument = formation de la graine
Déshydratation de l’embryon et dormance
Dispersion de la graine par la voie des airs (automne de l’année suivant l’émission de pollen)
 Germination si les conditions sont favorables
27
Fécondation de l’oosphère chez le pin
Après fécondation :
 Embryogenèse (embryon nourrit par la plante-mère)
 Développement des réserves (endosperme) grâce à la plante-mère
 Durcissement du tégument (sclérification) – coque protectrice
28
Ovule de pin après fécondation et développement de l’embryon
La graine est un organe composite :
 L’ancien sporophyte (2n) : le tégument sclérifié
 L’ancien gamétophyte (n) : l’endosperme
 Le sporophyte-fils (2n) : l’embryon
29
Cônes mâtures et graines de pin
Modèle montrant la disposition des graines
ailées sur une écaille femelle
30
Cônes aux écailles charnues : dissémination par les oiseaux
Taxus baccata (arille d’If)
Podocarpus
Juniperus communis (genévrier)
Cupressus (Cyprès)
31
Tendances évolutives des gymnospermes
Les nouveautés ou renforcement des acquis









Bois homoxylé avec trachéides (eustèle)
Cambium (structure secondaire conductrice et protectrice)
Endoprothallie
Dissémination du pollen par le vent (anémogamie)
Siphonogamie (reproduction sexuée indépendante de l’eau)
Mise en place des réserves pour l’embryon après fécondation
Embryogenèse dans un organe clos et assurée par la plante-mère
Véritable graine : déshydratation, dormance et rupture du lien avec la plante-mère
Amélioration considérable de la dissémination des embryons
Les gymnospermes sont de véritables « plantes terrestres »
32
Les choses à améliorer….




Favoriser la reproduction sexuée : invention de la fleur pour les pollinisateurs
Raccourcir l’intervalle entre la pollinisation et la dissémination des graines
Optimiser les réserves pour l’embryon après fécondation
Protection accrue de l’embryon dans la graine → invention du carpelle
 Trachéides → Vaisseaux
 → Tubes criblés avec cellules compagnes
33
Gymnospermes actuelles
Conifèrophytes
 Ovule unique sans cône :
 Taxales
 Ovules sur écailles regroupées en cône :
Gnétophytes
(ou « pré-angiospermes »)
Ephedra
Gnetum
Welwitschia
 Grandes feuilles :
 Araucariacées
 Podocarpacées
 Petites feuilles ou aiguilles :
 Pinacées
 Taxodiacées
 Cupressacées
Caractéristiques de gymnospermes
ET d’angiospermes
34
Gnétophytes ou « pré-angiospermes »
(ou Chlamydospermées)
 Ovule entouré partiellement d’une enveloppe « ouverte » (la chemise)
 Annonce la paroi « fermée » du carpelle chez les angiospermes
 Allongement du micropyle faisant saillie à l’extérieur de la « chemise »
 Hermaphrodisme des inflorescences
 Pollinisation parfois via les insectes
 Double siphonogamie : ! 2 embryons dont un dégénère !
 Réserves formées par des embryons surnuméraires (issus d’autres archégones fécondés)
 Formation de fruits charnus
 Trachéides et vrais vaisseaux
 Tubes criblés avec cellules compagnes chez Gnetum
Les Gnétophytes ne sont pas les ancêtres des Angiospermes
35
La « presque » invention du carpelle clos
Téguments externes (bractées)
Téguments internes (tube micropylaire)
Chambre micropylaire
Nucelle
2 archégones
Endosperme du mégagamétophyte
36
Ephedra
Plant mâle
Cônes mâles
Plant femelle
Cônes femelles
Ephedra → Ephedrine
(stimulant cardiaque, coupe-faim,…)
Analogue de méthamphétamine
37
Gnetum
Cône femelle
Cône femelle avec « fruits »
38
Welwitschia mirabilis
Jeune plante de pépinière
Cônes mâles
Plante adulte dans le désert de Namibie
Cônes femelles
39
Embranchement
Genres
représentatifs
Eléments
conducteurs
Anthérozoïdes
mobiles ?
Tube pollinique
« vrai »
Cycadophytes
Cycas, Zamia
Trachéides
Oui
Non
Ginkgophytes
Ginkgo
Trachéides
Oui
Non
Coniférophytes
Abies, Picea,
Pinus, Tsuga
Trachéides
Non
Oui
Gnétophytes
Ephedra,
Gnetum,
Welwitschia
Trachéides et
Vaisseaux
Non
Oui
40