L’organisation fonctionnelle des plantes à fleurs

Par diverses caractéristiques, les plantes terrestres montrent une capacité d’adaptation à la vie fixée à l’interface sol/atmosphère, dans des environnements variables.

Les plantes développent de grandes surfaces d’échange, aériennes d’une part (optimisation de l’exposition à la lumière, source d’énergie, transferts de gaz) et souterraines d’autre part (absorption d’eau et d’ions du sol facilitée le plus souvent par des symbioses, notamment les mycorhizes).

Des tissus conducteurs canalisent les circulations de matière dans la plante, notamment entre les lieux d’approvisionnement en matière minérale, les lieux de synthèse organique et les lieux de stockage.

Le développement d’une plante associe croissance (multiplication cellulaire par mitoses dans les méristèmes, suivie d’élongation cellulaire) et différenciation d’organes (tiges, feuilles, fleurs, racines) à partir de méristèmes. Ce développement conduit à une organisation modulaire en phytomères, contrôlée par des hormones végétales et influencée par les conditions de milieu.

Diaporama du chapitre "L'organisation fonctionnelle des plantes à fleurs"

Activité : les mycorhizes

Activité : expériences historiques sur le contrôle de la croissance de la tige

TP : la surface d'échange des feuilles de lierre

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I – Le fonctionnement végétal et adaptation aux conditions environnementales

Les plantes à fleurs sont constituées de différents organes :

• racines

• tige

• feuilles

• fleurs (impliquées dans la reproduction).

A – Les racines

L’observation des racines permet de voir de nombreux poils absorbants (constitués d’une seule cellule) et montre que les racines forment une vaste surface d’échange entre la plante et le sol. Cette surface est augmentée par les mycorhizes, associations symbiotiques entre champignons et plantes. En plaçant les racines dans une solution colorée, on constate que celles-ci permettent d’absorber l’eau et d’autres molécules présentes dans le sol. La plante peut tolérer des variations de la composition et de la concentration en ions du sol, mais ne peut vivre que dans une certaine gamme de salinité.

B – Les vaisseaux conducteurs

En plaçant les racines d’une plante dans une solution colorée, on constate que la tige et les feuilles se colorent également. Il y a donc un flux d’eau (et d’autres molécules transportées en solution) à travers la plante. C’est ainsi que la sève brute transporte de l’eau et des ions à travers le xylème.

La matière organique produite par la plante est exportée, notamment vers des lieux de stockage, grâce à la sève élaborée circulant à travers le phloème. Xylème et phloème forment des tissus conducteurs de la plante et sont facilement observables en réalisant des coupes transversales ou longitudinales d’organes végétaux.

C – Les feuilles

Au niveau des feuilles, on montre expérimentalement que le CO2 apporté par l’air réagit avec l’eau provenant du sol, en présence de lumière, pour former de la matière organique et de l’O2. Ce phénomène est dû à un ensemble de réactions chimiques appelé photosynthèse. La photosynthèse permet à la plante de produire de la matière organique à partir de matière minérale. En fonction de la période de la journée et donc de la quantité de lumière disponible, la photosynthèse sera plus ou moins importante.

L’intensité de la photosynthèse dépend également de l’importance des échanges avec l’atmosphère réalisés au niveau des stomates. Ceux-ci peuvent en effet s’ouvrir ou se fermer en réponse aux variations de l’environnement. Par exemple, en conditions desséchantes, ils auront tendance à se fermer, évitant ainsi à la plante trop de perte de d’eau par transpiration.

D – De vastes surfaces d’échange

Les plantes sont des organismes fixés dotés de vastes surfaces d’échange. Les poils absorbants et les mycorhizes permettent aux plantes de capter l’eau et les ions présents dans le sol, tandis que la grande surface occupée par les feuilles permet de favoriser les échanges gazeux et l’exposition à la lumière, source d’énergie.

II – Le développement des plantes à fleurs

L’observation des extrémités des tiges ou des racines montre que celles-ci sont formées de groupes de petites cellules se divisant activement par mitose : les méristèmes. Ceux-ci permettent le développement du végétal tout au long de sa vie. Les cellules formées vont ensuite s’allonger puis se différencier et ainsi remplir différentes fonctions. C’est ainsi que de nouveaux organes sont mis en place : tiges, feuilles, fleurs, racines. Cette organogénèse a lieu durant toute la vie de l’individu.

La partie aérienne des plantes à fleurs peut être décrite comme une succession de phytomères (ensemble constitué d’un nœud, d’un entrenœud, d’une feuille et d’un bourgeon).

III – Le contrôle du développement des plantes à fleurs

Des plantes identiques placées dans des milieux différents vont présenter des phénotypes différents. Le développement végétal est donc influencé par les conditions du milieu : lumière, vent, gravité… Ces signaux influencent la production de différentes hormones végétales (l’auxine notamment) qui contrôlent le développement de la plante.

Les plantes à fleurs sont des organismes présentant une vie fixée à l’interface sol/atmosphère. Elles sont constituées de différents organes.

En milieu souterrain, les racines permettent de capter l’eau et les ions présents dans le sol, et d’ancrer la plante. En milieu aérien, les feuilles réalisent la photosynthèse, c’est-à-dire la production de matière organique à partir de matière minérale, grâce à l’énergie lumineuse du Soleil.

La tige comporte notamment des tissus conducteurs qui assurent les échanges entre les racines et les feuilles grâce à la circulation de la sève brute dans le xylème et de la sève élaborée dans le phloème.

Les fleurs sont des organes impliqués dans la reproduction.

Les plantes sont capables de s’adapter, dans une certaine mesure, à des variations des conditions environnementales (luminosité, quantité d’eau disponible…) grâce à des modifications du fonctionnement de leurs organes.

Les plantes à fleurs présentent de vastes surfaces d’échange avec leur environnement. En milieu souterrain, les poils absorbants et les mycorhizes permettent le transfert de l’eau et des ions du sol vers la plante. En milieu aérien, les feuilles permettent de capter l’énergie lumineuse, tandis que leurs stomates sont impliqués dans les échanges de gaz (eau, CO2 et O2) entre la plante et l’atmosphère.

Le développement des plantes à fleurs passe par la croissance d’organes existants et par la mise en place de nouveaux organes tout au long de la vie de l’individu. En milieu aérien, le développement de la plante se fait par la mise en place de phytomères successifs.

Au niveau cellulaire, ce développement continu est permis par la présence de méristèmes, zones contenant des cellules se divisant par mitoses. Les cellules formées au niveau des méristèmes subissent ensuite une élongation cellulaire puis une différenciation.

Le développement végétal est largement influencé par l’environnement. Par exemple, la lumière et la gravité conditionnent la façon dont croissent les plantes car ces signaux modifient la production et la répartition de certaines hormones végétales dans l’organisme.

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