Structure et adaptation des plantes

Thèmes abordés

Sciences - Ingénierie - Industrie, Structure et adaptation des plantes, zones génératrices tissus secondaires, organisation d'une tige, tissus primaires, méristèmes primaires, cellule végétale, différenciation cellulaire, feuilletage, tubercules caulinaires, périderme

Résumé du document

Il existe deux types de méristèmes : le méristème primaire (apicaux) qui correspond à des méristèmes axillaires et intercalaires, à la croissance en hauteur ; les méristèmes secondaires (latéraux), à la croissance en largeur. La différenciation cellulaire correspond à l'élaboration de nouvelles structures comme la morphogenèse. La baisse du niveau des tissus équivaut à l'histogenèse, et la baisse du niveau des organes équivaut à l'organogenèse. Les méristèmes primaires produisent des cellules qui se différencient : baisse de la dédifférenciation des cellules, baisse de la mitose (cellules dédifférenciées aptes à se diviser), baisse de la différentiation en tissus secondaires, et baisse de la croissance en épaisseur.

Extraits

[...] Structure et adaptation des plantes Introduction 2 Types de méristèmes : -Méristèmes primaires (apicaux) : Méristèmes axillaires et intercalaires → Croissance en hauteur -Méristèmes secondaires (latéraux) → Croissance en largeur La différentiation cellulaire → Élaboration de nouvelles structures = Morphogenèse ↘Niveau des tissus = Histogenèse ↘Niveau des organes = Organogenèse Les méristèmes secondaires → Les méristèmes primaires produisent des cellules qui se différencient ↘ Dédifférenciation des cellules ↘ Mitose (Cellules dédifférenciées aptes à se diviser) ↘ Différentiation en tissus secondaires ↘ Croissance en épaisseur Chaque méristème secondaire donne 2 tissus secondaires Le développement de la plante se fait par division de cellules existantes (localisées dans les méristèmes) I)La paroi de la cellule végétale A)Introduction Protoplaste = Cellule végétale sans paroi 3 Niveaux principaux dans la paroi d'une cellule : -La lamelle moyenne/mitoyenne = Ciment mitoyen -La paroi primaire = Stade jeune en croissance -La paroi secondaire = Déposée après la croissance (plastique et élastique) =Caractéristiques biochimiques et structurales (spécialisation cellulaire) Constituants de base: → Armature de micro-fibrilles de cellulose → Matrices amorphes, complexe glycoprotéique (pectines, hémicelluloses, protéines pariétales) → 70% d'eau dans la paroi primaire B)La cellulose Structure : → B-1,4 glucane linéaire → Unité de base = le cellobiose → Degré de polymérisation variable → Chaîne orientée Liaisons H intrachaînes → Stabilisent la molécule dans une orientation rubanée → Maintiennent ensemble les molécules très longues parallèlement → État ordonné cristallin Biosynthèse: La cellulose est fabriquée dans le plasmalemme grâce à un système enzymatique Cellulose = glucose Processus d'agrégation des chaînes en micro-fibrilles = processus spontané = fibrillogenèse Positionnement dans la paroi des micro-fibrilles = L'orientation des micro- fibrilles influence le sens de l'expansion de la cellule C)Les hémicelluloses Les hémicelluloses = Autre famille de cellulose Les protéines de la matrice : 3 Types de protéines : -Protéines de structure de type HRGP = Les extensines -Enzymes pariétales = Les peroxydases = Dispositif de verrouillage, catalysent la formation de ponts en présence H2O2 -Autres enzymes pariétales = Les expansines = Enzymes qui modifient les propriétés rhéologiques des parois → Dans les zones en expansion D)Les principales différentiation pariétales 1)La lignification La lignification = Incrustation de lignines (=polyphénols) = Sclérification ↘Résulte de la copolymérisation de 3 monomères de type phénylpropane (monolignols) ↘Les monolignols sont formés dans le cytoplasme à partir de phénylalanine Réseau qui interpénètre la matrice glucidique et glycoprotéique Modification des propriétés de la paroi → Résistance et hydrophobie La scérification a été déterminante pour → L'acquisition du port érigé des organismes → La conquête du milieu terrestre Lignines = 2eme bio-polymère sur Terre (après la cellulose) La lignification = Cas extrême de différentiation cellulaire irréversible 2)Les appositions lipidiques (cutine, cires, subérine) L'épiderme = Tissu de revêtement constitué de cellules dont la paroi en contact avec l'extérieur sont recouverte d'une cuticule La cuticule = Cutine associée à des cires (=complexe cuticulaire) Les cires sont soit : -Incluses dans la maille du polymère de cutine (cire intracuticulaire) -Émises sous formes de projetions superficielles (cire épicuticulaire) → A été essentiel pour le développement des organes en milieu aérien → Rôle majeur dans l'équilibre hydrique → Fonction protectrice Le suber/liège = Tissu de revêtement secondaire (remplace l'épiderme), cellules aux parois imprégnées de subérine associée à des cires Déposée sur la face interne des parois = Substance proche de la cutine Cutine, cires, subérine = Forte hydrophobie, constitués de longues chaînes carbonées, dépôt moléculaire 3)Autres différentiations pariétales -La maturation des fruits → Action de l'endopolygalacturonase → Chair des fruits qui se ramollie -L'abscission = Chutes des organes caduques (chute des feuilles) → Dissolution des parois moyennes des cellules de la zone d'abscission -La minéralisation : Silification de l'extrémité des poils d'orties = Dépôt de silice hydratés (opale) II)Les méristèmes primaires =Ensemble de cellules conservant indéfiniment leur faculté de division Le méristème apical caulinaire → Assure la croissance en longueur des tiges → Initie des organes spécialisés (feuilles et fleurs) Le méristème apical racinaire → Assure la croissance en longueur des racines Les cellules méristématiques peuvent se diviser et sont différenciées A)La mitose végétale Se distingue par le plan de division prédéterminé, mise en place du fuseau mitotique, les modalités de la bipartition cellulaire B)Le méristème apical caulinaire Phytomères = Succession d'unités répétitives produites par méristème apical caulinaire Zone centrale/axiale méristème d'attente) → S'activera lors du passage à l'état reproducteur Zone périphérique/zone latérale/anneau initial (organogène): → Épiderme → Primordiums foliaires (feuilles) → L'essentiel des tissus de la tige sous-jacente Le méristème médullaire (hystogène) Situé sous la zone axiale Tissus centraux de la tige = Parenchyme médullaire (moelle) C)Le méristème apical racinaire Protégé par la coiffe formée à partir d'une partie du système racinaire = Méristème d'entretien de la coiffe Les cellules latérales de la coiffe se desquament en permanence Les cellules centrales forment la columelle constituée de statocystes = Centre de graviperception Le système apical racinaire se compose : -Un centre quiescent (au centre) : Contient les initiales du méristème apical racinaire, rôle dans la régénération du méristème apical -Un méristème proximal latéral : Donne ''l'écorce'' de la racine, protoderme (rhizoderme), parenchyme cortical, endoderme (régule le flux entrée l'écorce et les tissus conducteurs) -Un procambium/cylindre procambial : Qui donne le péricycle (rôle dans la formation des racines latérales) et les tissus conducteurs primaires ainsi que les parenchyme médullaire III)Les tissus primaires A)L'épiderme 1)Les cellules épidermiques = Cellules vivantes à parois minces cellulosiques → Tissu primaire à la surface des tiges et feuilles = Assise superficielle constituée par 1 seule couche de cellules La face externe des cellules épidermiques est recouverte d'une cuticule Peuvent contenir des pigments dans les vacuoles ou chromoplastes Interrompue par les stomates 2)Les stomates Généralement formés à partir d'une très jeune cellule épidermique 2 cellules de garde (chlorophylliennes) autour de l'ostiole 3)Les poils épidermiques Certaines cellules peuvent former des poils unis ou pluricellulaires Différents types : -Poils unicellulaires = La cellule épidermique s'allonge sans se diviser -Poils pluricellulaires articulés = Division de la cellule épidermique primitive -Poils massifs = Peuvent former des épines (poils massifs sclérifiés B)Les racines L'exoderme Au dessus de la zone pilifère, apparaît après la chute des poils absorbants → Cellules mortes → Remplace l'assise pilifère → Protecteur des racines C'est un tissu primaire Une fois que l'exoderme s'est mis en place l'assisepilifère disparaît La taille de la zone pilifère et le nombre de poil ne change pas C)Les parenchymes Cellules vivantes avec une paroi primaire mince cellulosique → Présent dans toutes les parties de la plante = Cellules ayant conservé leur propriétés méristématiques (cellule différencié qui peut se dédifférencier pour redevenir méristématique) -Les parenchymes assimilateurs/parenchymes palissadique chlorophyllien → Cellules contenant de nombreux chloroplastes → Abondants dans les feuilles et dans le cortex des tiges assimilatrices -Les parenchymes de réserve → Accumulation de substances de réserves dans les organes souterrains -Les parenchyme aquifères → Réserve d'eau (abondants dans les feuilles de plantes grasses) -Les parenchymes aérifères → Emmagasinent de l'air (l'ai se stock entre les cellules) D)Les tissus de soutiens 1)Le collenchyme Tissu de soutien cellulosique Cellules vivantes à paroi primaire cellulosique irrégulièrement épaissie Présent dans les organismes jeunes, rôle important dans le soutien de leur tige On distingue 3 catégories de collenchyme : 1 - Le collenchyme rond/annulaire 2 – Le collenchyme angulaire 3 – Le collenchyme tangentiel 2)Le sclérenchyme Tissu de soutien lignifié Différentiation locale d'un parenchyme Cellules mortes à paroi secondaire épaisse E)Les tissus de conduction 1)Le xylème primaire Le xylème : Issu de la différentiation de cellules produites par les méristèmes primaires apicaux Le xylème transporte la sève brut (eau + sel minéraux) Il est présent dans tous les organes de la plantes Il est constitué de protoxylème et de métaxylème Le protoxylème : Le premier mis en place Se différencie avant l'achèvement de l'élongation de l'organe (constitué d'éléments peu lignifiés) Le métaxylème : Se différencie après l'achèvement de l'élongation de l'organe (fortement lignifié) Les éléments conducteurs du xylème : -Les trachéides annelées et spiralées du protoxylème/vaisseaux imparfaits -Les vaisseaux parfaits Épaississement lignifiés - Structure spiralée = Épaississement lignifié en forme de spirale - Structure rayée = Bandes lignifiées très rapprochées - Structures réticulée = Rayures irrégulières et nombreuses -Structure ponctuée = Épaississement lignifié continu sauf au niveau des ponctuations Les éléments non conducteurs du xylème : -Le parenchyme ligneux (cellules vivantes à paroi cellulosique pouvant se lignifier, rôle de réserve) -Les fibres xylémiennes (parois épaisses lignifiées, rôle de soutien) La tyllose = Excroissance vésiculaire de la paroi des cellules de parenchyme ligneux, bouche la lumière des vaisseaux, mécanisme de défense (empêcher des agents pathogènes de se propager) La différentiation d'une cellule en élément de vaisseau xylémien : Adaptation à la fonction de conduction Sous le méristème apical → Files de cellules formants le procambium Certaines cellules évolueront en éléments xylémiens et d'autres en éléments phloémiens : Étirement et élargissement ↓ Formation de la paroi secondaire (épaississement en forme d'anneau, de spirale, rayé . 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