cours de Physiologie végétale

cour de physiologie végétale:
LES PARTICULARITE DE LA CELLULE VEGETALE  

La cellule végétale possède une organisation typiquement eucaryote. Cependant, elle présente des particularités qui déterminent sa physiologie et son métabolisme.

I. LE PROTOPLASTE VÉGÉTAL EST ENTOURÉ D’UNE PAROI PECTO-CELLULOSIQUE

a) L’exosquelette pariétal est un édifice plurimoléculaire

c Constituants macromoléculaires des parois primaire et secondaire.

c Modèle architectural de la paroi primaire et interactions moléculaires.

Exosquelette rigide et rôles de protection et de soutien pour le protoplaste.

b) La paroi d’abord malléable devient ensuite rigide

Comparaison de la composition de la paroi primaire et secondaire.

Propriétés visco-plastiques de la paroi et acidification pariétale.

Extension pariétale lors de l’auxèse et rigidification de la paroi secondaire.

c) Les cloisons pariétales sont perforées par des jonctions

Plasmodesmes : jonctions communicantes intercellulaires assurant également le positionnement

du protoplaste dans le cadre apoplasmique.

Continuité cytosolique par les plasmodesmes = symplasme, syncitium fonctionnel.

Cellule ouverte vers le système circulatoire par les voies apoplasmique et symplasmique.

II. LA CELLULE CHLOROPHYLLIENNE PRÉSENTE DES PLASTES PHOTOSYNTHÉTIQUES

a) Le chloroplaste est spécialisé dans la photosynthèse

Ultrastructure du chloroplaste et sa mise en mouvement par cyclose.

Membranes thylakoïdiennes développées assurant la conversion de l’énergie lumineuse incidente en énergie chimique lors de la phase photo-chimique.

Stroma, siège de la réduction du CO2 en C3P lors de la phase chimique.

Propriétés métaboliques du stroma conférant l’autotrophie vis-à-vis du carbone.

b) Le chloroplaste est le siège d’autres activités métaboliques

Synthèse d’amidon au niveau du stroma lors d’un excès de métabolites glucidiques et dégradation lors de la baisse de l’activité photosynthétique.

Siège de la réduction du NO3

– par l’intervention de la nitrate et nitrite réductase.

L’azote réduit est combiné à des chaînes organiques (formation d’acides aminés et amides).

c) Le chloroplaste participe à des coopérations entre les organites

Association des chloroplastes, mitochondries et peroxysomes des C3.

Étapes de la photorespiration et signification de cette voie.

Cadre et objectifs. Il faut dégager ici les spécificités de la cellule végétale, en relation avec la présence de compartiments,

qui lui confèrent des propriétés originales.

Illustrations. – Montage et observation au MO de CT de feuilles de Houx et d’Elodée du Canada.

– Montage et observation au MO des chloroplastes, de la vacuole colorée au rouge neutre, et de la paroi pectocellulosique

après traitement au carmino-vert d’iode.

III. LA CELLULE VÉGÉTALE RENFERME UNE VACUOLE MULTIFONCTIONNELLE

a) La vacuole détermine la taille de la cellule

c L’appareil vacuolaire occupe jusqu’à 90 % du volume cellulaire. Le compartiment vacuolaire permet d’augmenter la taille de la cellule pour un volume cytosolique réduit.

Au cours de l’auxèse, la turgescence vacuolaire assure l’extension pariétale.

b) La vacuole est un compartiment de stockage

Stockage et déstockage des métabolites organiques en fonction de l’activité métabolique (accumulation d’intermédiaires et isolement de produits nocifs).

Stockage et déstockage d’osmoticums générant des variations du niveau de turgescence qui modifient la forme de la cellule.

c) La vacuole est un compartiment lytique

L’absence de lysosomes est compensée par la vacuole acide (pH de 5,5 à 5) renfermant des enzymes digestives (fructosidases, protéases, estérases, etc.)

Ces catalyseurs assurent les hydrolyses intra-vacuolaires (saccharose, protéines).

IV. CONCLUSION

Les particularités de la cellule végétale permettent aux plantes un mode de vie autotrophe.

Néanmoins, l’activité photosynthétique concerne uniquement les cellules chlorophylliennes, ce qui suppose des échanges trophiques entre les différentes cellules de l’organisme.

LES TISSU CONDUCTEUR DE SEVE

Chez les végétaux vasculaires, l’appareil conducteur est composé de tissus conducteurs qui assurent la distribution des sèves brute et élaborée au sein de la plante. Ces tissus sont différents en fonction des groupes systématiques mais assurent la même fonction.

I. COMPOSITION DES TISSUS CONDUCTEURS DES TRACHÉOPHYTES

a) Étude comparative des éléments des tissus xylémiens

Les tissus conducteurs sont hétérogènes car composés de plusieurs catégories de cellules, dont certaines n’assurent pas la fonction de conduction.

Composition hétérogène du xylème des Filicophytes, des Pinophytes et des Angiospermes.

Autres éléments non conducteurs et leur importance relative.

Diversité des éléments conducteurs des tissus primaires et secondaires.

b) Étude comparative des éléments des tissus phloémiens

Composition hétérogène du phloème des Filicophytes, des Pinophytes, et Angiospermes.

Diversité des éléments conducteurs des tissus primaire et secondaire.

Autres éléments non conducteurs.

c) Agencement des tissus conducteurs en stèles

L’organisation des tissus conducteurs est caractéristique de l’organe (racine, tige, feuille).

Diversité des stèles en fonction des groupes systématiques et approche phylogénétique des stèles.

II. MODALITÉS DE LA CIRCULATION DES SÈVES DANS LES TISSUS CONDUCTEURS

a) La circulation dans les vaisseaux

Les éléments conducteurs s’organisent en vaisseaux imparfaits (trachéides) et en vaisseaux parfaits.

Parois cellulaires lignifiées, étanches et rigides favorisent la canalisation de la sève brute.

Les vaisseaux sont des cellules mortes.

Les propriétés de cohésion-tension du liquide circulant permettent l’écoulement ainsi que l’aspiration foliaire et la poussée racinaire.

c Les ponctuations favorisent le contournement des obstructions vasculaires (embolies).

b) La circulation dans les éléments criblés

La conduction de la sève élaborée se fait dans les cellules ou les tubes criblés.

Les cellules criblées sont vivantes mais le protoplaste est modifié.

Cadre et objectifs. Cette leçon permet d’envisager une approche fonctionnelle des tissus conducteurs au sein des

différents groupes systématiques. Ce sujet, différent des sujets plus généraux relatifs aux sèves, est limité à une

approche histologique.

Illustrations. – Observations microscopiques de coupes transversales de tige en structure primaire et secondaire.

– Montage pour observation en microscopie de cylindre central dilacéré de Ficaire.

– Utilisation de photos obtenues au MEB des éléments conducteurs.

La circulation de la sève élaborée est liée à des phénomènes osmotiques entre les organes

sources et les organes puits.

Les tissus conducteurs sont en relation par des cellules parenchymateuses rayonnantes

qui assurent la circulation rayonnante.

III. MISE EN PLACE DES TISSUS CONDUCTEURS ET DES ÉLÉMENTS CONDUCTEURS

a) L’origine des tissus conducteurs primaires

Le procambium met en place les tissus conducteurs primaires.

Ces tissus sont très peu développés et les éléments conducteurs sont très simples.

b) L’origine des tissus conducteurs secondaires

Le cambium remplace le procambium et met en place les tissus conducteurs secondaires.

Ces tissus sont importants et se forment durant toute la vie de la plante en fonction des

saisons.

Les tissus conducteurs s’organisent en pachytes.

c) Les étapes de la différenciation des éléments conducteurs

La différenciation des vaisseaux se déroule selon un programme précis, aboutissant à la mort de la cellule conductrice.

La différenciation des éléments criblés se fait également selon un programme aboutissant à des cellules spécialisées.

IV. CONCLUSION

Les tissus conducteurs occupent une place importante dans la tige en faisant le lien entre les feuilles et les racines. Ainsi racines, tiges et feuilles se spécialisent dans des fonctions différentes,

partageant les tâches au sein de la plante.

CELLULOSE ET LIGNINE :LEURS ROLES CHEZ LES VEGETAUX

Cellulose et lignine sont des polymères importants de la matrice extracellulaire des tissus

végétaux. Le premier est un constituant de toutes les parois, alors que le second se met en place

secondairement et confère des propriétés nouvelles aux tissus lignifiés.

I. MISE EN ÉVIDENCE DE LA CELLULOSE ET DE LA LIGNINE DANS LES PAROIS

a) La coloration des tissus et nature chimique des parois

Le colorant mixte carmino-vert d’iode permet de mettre en évidence les parois des tissus cellulosiques et lignifiés.

La comparaison d’une coupe transversale de tige de Monocotylédone et de Dicotylédone permet de dégager l’importance des tissus lignifiés dans ces organes.

Les parois cellulosiques et lignifiées sont plus ou moins épaisses.

b) Les tissus assurent différentes fonctions au sein de l’organe

Les tissus cellulosiques assurent souvent des fonctions métaboliques dans lesquelles les cellules réalisent des échanges avec l’environnement.

Le collenchyme assure la fonction de soutien.

Les tissus lignifiés assurent la fonction de conduction ainsi que la fonction de soutien.

II. LA CELLULOSE EST UN CONSTITUANT FIBRILLAIRE DE TOUTES LES PAROIS

a) La structure de la cellulose et son agencement dans la paroi

Isolement de la cellulose par traitement chimique.

Organisation des polymères de glucose en microfibres.

c Agencement des microfibres de cellulose dans les parois primaire et secondaire.

b) La cellulose confère de la résistance à la paroi

L’agencement multistratifié des microfibres de cellulose selon le modèle « contreplaqué» confère une forte résistance à l’étirement.

Orientation de la cellulose dans la paroi secondaire des cellules.

Les parois cellulosiques autorisent des échanges apoplasmiques.

La cellulose de la paroi primaire présente une résistance modulable lors de l’auxèse.

III. LA LIGNINE S’INTÈGRE DANS LES PAROIS DE CERTAINES CELLULES

a) La lignine se met en place par imprégnation

Les parois lignifiées renferment de la cellulose.

Modalités de la mise en place de la lignine dans la paroi.

Cadre et objectifs. Cette leçon permet de replacer l’importance des deux polymères chimiquement différents,

cellulose et lignine, dans la vie de la plante. Elle est différente du sujet sur les polyosides qui ne porte que sur les glucides et sur la diversité de leurs fonctions.

Illustrations. – Observation d’une coupe colorée d’organe végétatif afin de monter les différents tissus cellulosiques

et lignifiés (tige et feuille).

– Isolement et observation de la cellulose à partir du papier.

– Microphotographie de microfibrilles de cellulose.

Agencement de la lignine en système tridimensionnel.

Propriétés hydrophobiques de la lignine

b) La lignification confère résistance et étanchéité aux parois

Les fibres et les vaisseaux sont des cellules mortes : les protoplastes ont disparu.

Les parois épaisses et lignifiées permettent à ces tissus de résister aux contraintes telles

que la pesanteur et jouent un rôle important dans le soutien des organes.

Certaines cellules s’agencent en vaisseaux dont la lumière est vide. Ces éléments ont une paroi imperméable, propice à la canalisation de la sève brute.

IV. CONCLUSION

Parallèlement à la spécialisation de la paroi, le protoplaste s’organise et acquiert également des propriétés métaboliques qui permettront au tissu d’assurer ses fonctions au sein de la plante.

LA SOURCE : C’EST UN EXTRAIT DE :SCIENCES DE LA VIE POUR LE CAPES ET L’AGRÉGATION Daniel Richard Patrick Chevalet Nathalie Giraud Fabienne Pradere Thierry Soubaya

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