UE 5: Sciences végétales et fongiques 2016-2017

2016-2017
Chapitre 6: plantes à graines (suite)
UE 5: Sciences végétales et fongiques
Semaine: 3/10/16 au 7/10/16
Date: 4/10/16
Heure: de 8h00 à
9h00
Binôme: n°72
Professeur : Pr. Dupont
Correcteur : n°79
Remarques du professeur:
-l'ensemble des diapos sont dans le poly de la corpo
PLAN DU COURS
Chapitre VI : Premières plantes à graines ( Spermatocytes = Plantes à
ovules ), Les Gymnospermes
I)
Caractères généraux des plantes a graines
A)
Appareil végétatif
1)
Apparition de la forme ligneuse
2)
Disparition rapide de la nervation dichotome et de la préfoliation de la crosse
3)
Disparition lente des trachéides scaliriformes
4)
Apparition des vaisseaux parfaits
B)
Appareil reproducteur des plantes à graines
1)
Apparition du pollen
2)
Apparition de la pollinisation
3)
Apparition d'ovules sur des feuilles transformées
4)
Évolution de la fécondation chez les plantes à graines
II)
Spécificités des gymnospermes
III)
Spécificités des cycadophytes et ginkgophytes
IV)
Spécificités des pinophytes
A)
Appareil végétatif
1)
Xylène II
2)
Feuilles simples
B)
1)
Appareil reproducteur des pinophytes
Cônes mâles
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2)
Cônes femelles
3)
Fécondation
4)
Formation de la graine
V)
Spécificités des gnétophytes
I)
lo
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d) Apparition des vaisseaux parfaits
Rappel : Les vaisseaux parfaits sont de grands vaisseaux très larges , ils donnent un aspect hétérogène au
bois qui est donc hétéroxylé. Il y a aussi des cloisons transversales , le reste est ouvert ce qui permet a la
sève de circuler très vite (= progrès de l’évolution).
B)
1)
Appareil reproducteur des plantes à graines
Apparition du pollen
A partir des gymnospermes il y a apparition du pollen. Le pollen quand il voyage c'est déjà un gamétophyte ce
n'est plus une spore. Rapidement on a donc 4 cellules chez les gymnospermes soit 2 mitoses et 2 cellules chez les
angiospermes soit une seule mitose. Chez ces derniers il est donc impossible de faire une anthéridie.
On parlera progressivement de sporanges à microspores qui vont d'abord produire des spores chez les fougères
puis de sacs polliniques chez les angiospermes.
Il y a une réduction extrême du gamétophyte mâle , il est presque confondu avec la microspore par endoprothalie:
le microspore subissant 2 mitoses , le gamétophyte s'inclus dans la microspore.
Le pollen est un microspore endoprothalisé.
2)
Apparition de la pollinisation
La pollinisation correspond au transport du pollen. Cela ressemble a la dissémination de spores chez les fougères.
Ce qui va sortir du pollen est le tube pollinique.
C'est le prothalle mâle qui voyage par transport du pollen grâce au vent ou aux insectes.
Remarque:chez les ptéridophytes ce sont les spores qui voyagent.
Il y a de nouveaux vecteurs de transport:
• Anémogamie (par le vent)
=pollen fin et léger chez certaines espèces c'est à dire chez tous les gymnospermes et une partie des angiospermes.
Elle est dites responsable pollinoses. Le terme anémogamie sous entend «fécondation».
Les plantes a pollen allergisant sont toutes des plantes anémogames. Ex : cyprès
• Entomogamie (par les insectes)
=pollen gros et lourd . Il n'est pas encore présent chez les gymnospermes , il commence aux angiospermes.Ce
transport est lié a l’apparition de la fleur. Ex : Ornithogamie =transport par les oiseaux.
3)
Apparition d'ovules sur des feuilles transformées (= macrophylles)
L'ovule et l'endoprothallie sont esquissés chez les sélaginelles qui sont des ptéridophytes. Il naît d'un
macrosporange et d'une macrophylle qui deviendra le tégument.
L'ovule est un macrosporange produit par mitose. Le macrosporange produit 4 macrospores (n) dont une seule sur
les 4 produites se développe. Cette dernière germe en un petit prothalle femelle (n) . Un prothalle est haploïde chez
les angiospermes. Le prothalle est encore chlorophyllien , en effet c'est le cas chez le cycas et le ginkgo.
->Les cônes mâles sont sur un pied mâle, formés de microsporophylles à sacs polliniques.
->L'ovule naît d'un macrosporange et d'un macrosporophylle qui devient le tégument.Les folioles du bois sont
transformées en ovule.
ATTENTION : les folioles sont un élément de la feuille et non la feuille entière.
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Schéma d'un ovule de ginkgo :
-le nucelle=macrosporange
-a l'intérieur la spore est devenue un gamétophyte qui est encore chlorophyllien (comme chez les fougères) , elle
fait encore la photosynthèse.
La spore produit des archégones
Le prothalle femelle porte les archégones. Il se charge de réserves: avant fécondation (cycas et ginkgo) ou après
fécondation (pour tous les autres gymnospermes).
Dans le cas des cycas et des ginkgos , le prothalle grossit de la taille d'une noix et est donc aussi gros avant et
après fécondation.
ex : similaire chez la poule car on ne sait pas si l’œuf est fécondé ou non.
L'ovule se transforme en graine si l’oosphère d'un archégone est fécondée.
Chez les autres gymnospermes il y a grossissement de l'ovule APRES fécondation.
Il y a 3 types d'ovules:
-ortho(trope): les plus primitifs , ils sont droit s. ex :cône de pin femelle
-anatrope (angiospermes évoluées) ex : coupe d'ovaire de lys
-campylotrope (quelques angiospermes) ex : haricot
schéma des 3 ovules
Il a un double tégument , la partie extérieure est le macrosporange ou nucelle, la partie intérieure est
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composée du gamétophyte femmelle ou sac embryonnaire chez les angiospermes.
L'ouverture des téguments correspondent aux micropyles. Les téguments s'ouvrent pour laisser passer le
pollen. La queue de la graine est appelée funiculle.
4)
Évolution de la fécondation chez les plantes à graines
➢ Fécondation archaïque
Le pollen arrive dans le micropyle , va germer en petit gamétophyte en émettant un gamète mâle très gros de
100micron. Il est visible a l’œil nu , il est donc énorme.
Les anthérozoïdes sont encore ciliés (=vestige du passé). Ils tombent dans de l'eau physiologique sécrétée par
l'ovule. L'eau physiologique correspond a la liquéfaction de la partie supérieure du nucelle.
Le gingko crée sa propre fécondation aquatique. Tout cela prend beaucoup de temps on parle de phase longue.
Il y a 2 archégones au sommet inférieur vers lesquelles nagent les gamétophytes et les oosphères.
Schéma du haut d'un ovule de ginkgo.
La fécondation du cycas est aussi aquatique.
Le gamétophyte mâle est encore ramifié et ancré dans la nucelle.
➢ Siphonogamie
Elle concerne les pinophytes et les angiospermes. Ici le gamétophyte mâle germe en forme de tube pollinique.
C'est le mode habituel de fécondation .
II)
Spécificités des gymnospermes
-Elles sont toutes ligneuses (arbres ou arbustes), elles forment du bois (présence de trachéides donc homoxylé)
sans formes herbacées.
En coupe transversale de tronc , les gymnospermes ont un aspect assez homogène car le bois est formé de petits
éléments de xylème II.Ce xylème est secondaire car on a des fils radiales de cellules. On observe très nettement la
limite de croissance ou cernes de croissance ou anopodes. Le marquage des cernes de croissances dépendent des
saisons. C'est pourquoi on en retrouve peu chez les conifères sous l’équateur.
-Elles ont de la résines retrouvée chez tous les angiospermes sauf pour quelques uns comme les ginkgos.
-Elles possèdent des microsporophylles en forme d’écailles réunies en cônes mâles ,
A RETENIR
Gymnospermes = bois homoxylé composé uniquement de trachéides et de résine très fréquente dans le xylène II
+ des mycrosporophylles en forme d'écailles.
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III)
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Spécificités des cycadophytes et ginkgophytes
(Les cycadophytes et les ginkgophyes sont des gymnospermes archaïques)
Ils ont un bois particulier.
Ils possèdent:
•
du xylène II (homoxylé) composé de trachéides à ponctuations scalariformes (ce sont les même que chez
les fougères)
•
des caractères végétatifs des fougères tels que:
→ la prolifération des folioles enroulées en crosse et l'aspect de fougère arborescente pour les cycas.
ATTENTION ce ne sont pas les feuilles mais les folioles qui sont enroulées en crosse.
→ des macrophylles simples mais à nervation dichotomique pour les ginkgo. (Elles sont composées chez
les cycas.).
L'albumen est chlorophyllien avec 2 cotylédons. Exceptions : les pins en ont 10 , les monocotylédones
en ont 1.
Développement de l'embryon APRES chute de l'ovule. Les ovules de ginkgo et de cycas tombent APRES
fécondation.
Pas de dessèchement et donc la germination est rapide, sans pause pour l'embryon. C'est pourquoi on
l’appelle speudo-graine et non graine.
L’intérêt d'une graine est la conservation dans le temps : chez gingkos et les cycas elles doivent germer
immédiatement elles ne se dessécheront pas , elles ne se conservent donc pas dans le temps.
•
•
•
Pour la 1ère fois , c'est une forme diploïde qui est disséminée = un jeune sporophyte. Avant les gymnospermes ce
sont les spores qui se dispersées ici c'est la graine. C'est une grosse graine qui ne peut pas être dispersée par le
vent ,c'est pourquoi ces espèces (cycas et ginkgo) sont en voie de disparition .Alors que par comparaison les
graines de pins volent au vent.
ATTENTION
cycas = trachéides à ponctuations scalariformes + folioles en crosse + macrophylles composées
ginkgo = trachéides sclariformes + macrophylles simples
IV)
Spécificités des pinophytes
Les pinophytes sont aussi appelés conifères. Ce sont les gymnospermes les plus évolués.
Ex : Araucaria columaris pousse sous les tropiques en Nouvelle Calédonie.
A)
1)
Appareil végétatif
Xylène II
Le xylène II (homoxylé) est composé de trachéides a ponctuations aréolées. Il y a des cloisons transversales
typique des trachéides. En coupe transversale on a donc un aspect homogène.
Ex : sapin → TP
2)
Feuilles simples
Les feuilles sont simples et n'ont pas de folioles bilobées ou composées. Elles sont petites ou étroites a nervures
parallèles on parle d'écailles et d'aiguilles (pour la plupart des conifères).
ATTENTION ce sont des aiguilles et non des épines !
Ex : thuya (écailles 2 par 2 sur les rameaux) ; épicéa : aiguilles pointues ; sapins ,if,taxus : aiguilles émoussées
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au bout.Les aiguilles de pin sont 2 par 2.
B)
1)
Appareil reproducteur des pinophytes
Cônes mâles
Ils sont nombreux et réunis en un épi.
Un cône (= groupe d’étamines) est l'équivalent d'une fleur a nombreuses écailles ou étamines car il a une
morphologie de tige feuillée.Sous chaque écaille il y a 2 sporanges correspondant a des sacs polliniques qui vont
libérer de très nombreux grains de pollen et des ballonnets aérifères.
Les feuilles deviennent une microsporophylle à 2 sporanges (c'est pas beaucoup par rapport a une feuille de
fougère qui en porte des 100ainesvoir des milliers) . Les sporanges sont appelées sacs pollinique , elles sont le
siege de la mitose et vont aussi libérer le pollen.
Une étamine est composée d'un filet et de 4 sacs polliniques.
Le pollen (ex :de sèvre) a deux coussinets ou ballonnets aérifères pour lui assurer une meilleure légèreté car il y a
anémogamie (transport par le vent ) chez quasiment tous les conifères.
Anémogamie : « pluie de souffre » car de couleur jaune pale.
Schéma d'un cône mâle :
2)
Cônes femelles
Les cônes femelles sont souvent sur le même arbre, mais il se peut que chez les eucaryas les sexes soient
séparés.Les feuilles portent une écaille , c'est une écaille et non une feuille car un feuille n'axille jamais une feuille
mais un rameau. Ils comprennent donc un axe et des bractées axillant des rameaux courts aplatis en écailles , une
petite tige courte et une tige principale → le cône femelle est donc une tige ramifiée.
Un cône femelle équivaut a une inflorescence (= qui porte plusieurs fleurs).
Ex : en TP on verra un jeune cone femelle de pin meusure environ 1 cm
L’écaille du cône est une sorte de rameau. Comme un macrosporange est porté par une macrosporophylle on
imagine que se sera le rameau qui aura une feuille. L'écaille ovulifère est donc un petit rameau et sa
macrosporophylle (=feuille) fusionnés.Cette écaille ovulifere a deux sporanges qui deviennent 2 ovules .Dans lces
ovules orthotropes il y a endoprothallie , puis méiose qui donne 4 macrospores dont une germe conduisant à la
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formation d'archégones et d'un prothalle qui est petit. Le prothalle est tout petit et ne grossit QUE à la fécondation.
Schéma d'un cône femelle :
A RETENIR
cône mâle = tige simple non ramifié = fleur a écailles ou étamines.
cône femelle = tige ramifiée = inflorescence.
3)
Fécondation
Au micropyle , le pollen amené par hasard , par le vent (devenu un gamétophyte mâle a 4 cellules)
germe (car le micropyle est un peu sucré) et émet un tube pollinique simple.On a alors 2 gamètes qui
vont être insérées.Une seule se développe en prothalle interne ou endosperme. Un anthérozoïde fusionne
avec l’oosphère donnant un embryon.
C'est de la que l'on a eu l'apparition de la siphonogamie , cette fécondation n'est plus aquatique (les
anthérozoides sont nus).Cette nouveauté concerne aussi les angiospermes (sauf les cycas et les ginkgos)
et s’étend a l'ère secondaire.
Schéma de la fécondation :
RQ : le tube pollinique est un petit prothalle mâle.
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Chapitre 6: plantes à graines (suite)
Formation de la graine
A coté de l'embryon (2 n ) , le gamétophyte (n ) se gorge de réserve après fécondation (endosperme n ).
Le cône de pin met 2 ans pour mûrir. Les 2 ovules de chaque écaille sont devenus 2 graines ailées.Les
cônes ne sont jamais terminaux car ils sont très long à former.
Les téguments se lignifient, on a alors une vraie graine déshydratée dormante (avec une funicule charnue pour
attirer animaux et insectes) contenant: un embryon 2n , du tissu de réserve n (endosperme = prothalle a rôle
nutritif) , les teguments (2n) et l'aile 2n.
Ainsi la dispersion peut se faire par anémochorie facilitée par ses graines ailés et par zoochorie ex :oiseaux et
ecureil
Le pin est anémogame et anémochore.
L'if est anémogame et ornitochore
Tous les gymnospermes sont pratiquement animogames.
L'epicéa a deux mode de disperssion: le vent et les animaux.
V)
Spécificités des gnétophytes
Ce sont des gymnospermes très évolues , souvent décrits comme des angiospermes manqués.
Il y a 3 catégories :
-Gnetum : plante tropicale , semi-agrippante avec des feuilles opposées.
-welwitschia : 2 feuilles opposées et largues qui durent des centaines d'années.
-ephedra : tige verte , les feuilles sont 2 petites écailles , les cones mâles ont une étamine et un périanthe,
les cones femelles ont des avolues et des graines
Schéma de la structure d'un welwitschia mirabilis et d'un ephédra :
Les gnétophytes présentent des convergences avec les angiospermes :
-apparition de vrais vaisseaux du bois qui sera donc hétéroxylé.
-apparition d’étamines, de filet mince et d'une enterre
-mode de dispertion : entomogamie , ornithochorie
-l'ovule apparaît avec une enveloppe formée de bractées.
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