Angiospermes 2BIOS03 13/14
Les Angiospermes sont plus connues sous le nom de plantes à fleurs. Ce sont des plantes vasculaires à graines qui fabriquent des fleurs et des fruits afin de les utiliser comme structures reproductrices. Leurs graines sont contenues dans les fruits et c'est pour cette raison qu'on les a appelé Angiospermes (du grec angion, "contenant"). Les Angiospermes sont les Végétaux les plus variés et les plus répandus.
Qu'elle-est la classification des Angiospermes ?
Les Angiospermes appartiennent au domaine des Eucaryotes, comme certaines Algues, au règne Plantae (Végétaux), comme les Bryophytes, au sous-règne Tracheobionta, comme les Gymnospermes et les Ptéridophytes, et à l'embranchement des Anthophytes (du grec anthos, "fleur").
cf. annexe 1
Qu'elles sont les caractéristiques des Angiospermes ?
Les Angiospermes sont des Végétaux et elles sont vasculaires (c'est-à-dire qu'elles sont pourvues de vaisseaux qui font circuler l'eau puisée par les racines dans toute la plante). Elles ont des graines, des fleurs - leurs organes reproducteurs - qui sont le plus souvent bisexuées, ainsi que des fruits enveloppant les ovules. Elles se distinguent aussi des autres Végétaux par la double fécondation de l'ovule (terme expliqué plus bas dans le chapitre 5.4 : "Comment se développent les Angiospermes ?"). Leur technique de reproduction les poussent souvent à une interaction avec les animaux, avec les abeilles par exemple. On peut retrouver des Angiospermes sur la quasi-totalité de la Terre, elles ont une grande capacité d'adaptation.
Peut-on classifier les Angiospermes ?
Les Angiospermes représentent la majeure partie des plantes, soit environ 250 000 espèces que l'on peut trouver partout sur la Terre, bien que plus rares en milieu aquatique. Pour s'y retrouver, les botanistes ont prit la décision de séparer les Angiospermes en deux groupes distincts en fonction du nombre de cotylédons contenus dans l'embryon de la plante. Le cotylédon est une sorte de lobe charnu ressemblant à une feuille chargé de divers types de réserves nécessaires à la croissance de la graine. C'est ainsi que l'on a classifié certaines Angiospermes de Monocotylédones ou de Dicotylédones.
Les Monocotylédones
Cette classe regroupe environ 65 000 espèces. Comme leur nom l'indique, l'embryon des Monocotylédones n'a qu'un seul cotylédon. On peut les reconnaître au fait qu'elles ont des feuilles parallélinerves, c'est-à-dire que leurs nervures sont parallèles, comme pour les brins d'herbes. Même si certaines ont un port arborescent, comme le palmier, elles n'ont pas de véritable tronc, leur tige garde le même diamètre toute sa vie. Leurs fleurs sont trimères, ce qui veut dire qu'elles ont trois sépales, trois pétales, 2x3 étamines, trois carpelles, etc... Exemples de Monocotylédones : orchidées, palmier, oignon, etc.
Les Dicotylédones vraies ou Eudicotylédones
Plus nombreuses que les Monocotylédones, les Dicotylédones contiennent environ 185 000 espèces différentes. Elles ont deux cotylédons ou plus et les nervures de leurs feuilles ne sont pas ordonnées, elles ont donc des feuilles à nervures réticulées. Leur tige développe un bois secondaire et croît en épaisseur. Leurs fleurs suivent une symétrie d'ordre 4 ou 5. Exemple de Dicotylédones : toutes les sortes d'arbres, citron, haricot, etc.
Il existe encore de nombreuses sous-classes chez les angiospermes, mais moins importantes. cf. annexe 2
Quelles sont les caractéristiques de l'appareil végétatif des Angiospermes ?
L'appareil végétatif des Angiospermes se divise en trois parties : la racine, la tige et les feuilles.
cf. annexe 3
La Racine
Cet organe est le plus souvent souterrain et est dépourvu de chlorophylle (il n'est pas vert).
De la racine primaire partent plusieures racines identiques mais plus petites, les racines secondaires. Les plus petites d'entre elles sont appellées radicelles.
Les biologistes ont nommé le sommet de la racine apex et la partie où finit la tige et où commence la racine collet.
Une racine comprend quatre régions caractéristiques (de l'apex au sommet):
zone terminale effilée
Cette zone contient la coiffe: petit capuchon protégeant le tissu méristématique (groupe de cellules qui assure la croissance de la plante). Elle est suivie d'une zone lisse de quelques millimètres.
zone pilifère
Elle est garnie de nombreux poils absorbants qui permettent des échanges entre la racine et le sol. Les poils au début de la zone sont courts, ils viennent de se former, et ceux situés à l’endroit ou elle s’achève sont plus longs et flétris. Ils disparaîtront rapidement.
zone subéreuse
La zone subéreuse est plus ou moins rugeuse et foncée. C'est là qu'apparaissent les racines secondaires.
Rôle
La racine a plusieurs rôles dans la plante :
1. fixer la plante au substrat (support ou base sur lequel peuvent se développer les végétaux)
2. absorber l'eau et les matières nutritives
(3. parfois garder certaines substance en réserve)
La Tige
La ramification et le développement de la tige définit la physionomie de la plante. On distingue deux type de tige, les tiges herbacées et les tiges ligneuses.
La tige herbacée
Elle porte les feuilles sur des noeuds, séparés entre eux par des entre-noeuds. La tige se finit par le bourgeon terminaux qui protègent le méristène apical, c'est-à-dire le méristène du sommet. Elle peut développer des rameaux axillaires, ou tiges secondaires, de même structure que la tige principale et qui partent de bourgeons axillaires. On reconnaît les tiges herbacées par leur souplesse, leur couleur verte et leur faible épaisseur. Le haricot, par exemple, a une tige de type herbacée.
La tige ligneuse
Elle comporte un tronc qui soutient des branches soutenant elles-mêmes des rameaux. Sa structure est assez identique à celle de la tige herbacée, si ce n'est qu'elle est plus épaisse et plus dure car elle est constituée de tissu ligneux, ou bois. Elle était d'ailleurs herbacée dans les premières phases de sa vie pour se solidifier ensuite. Le chêne ou encore l'hêtre ont une tige de type ligneuse.
Rôle
La tige permet à la plante de s'élever. Elle peut comme cela obtenir plus de lumière si elle est dans un lieu où beaucoup de plantes se disputent le terrain et se recouvrent les unes les autres avec leurs feuilles. En obtenant plus de hauteur, elle peut aussi disséminer ses graines plus loin si elle utilise le vent pour cela. (cf. appareil reproductif)
Les Feuilles
Les feuilles ont une croissance limitée et comportent habituellement deux parties : le limbe et le pétiole.
Le pétiole
Le pétiole est un axe étroit qui relie le limbe à la tige. Il existe certaines feuilles qui ne possèdent pas de pétiole, on les appelle sessiles. On retrouve souvent un dilatation du pétiole qui entoure plus ou moins la tige au niveau du nœud : la gaine. On retrouve aussi parfois deux petites expansions de chaque côtés au niveau d'insertion de la feuille vers la tige : les stipules.
Le limbe
Le limbe est la partie plate et élargie au bout du pétiole. Il y a une grande diversité du limbe qui est due à toute les sortes de nervures qu'il peut posséder (palmée, pennée, etc.), à leur consistance (herbacée, parcheminée, etc.), au fait qu'il peut être simple ou composé s'il est constitué de plusieurs folioles (petites feuilles) qui peuvent avoir différentes dispositions (penné, trifofolié, etc.), à leur forme générale (falciforme, triangulaire, etc.) ou de bord (entier, crénelé, etc.), ou encore à leur forme de base (arrondi, atténué, etc.) ou de sommet (aigu, arrondi, etc.).
Rôle
Les feuilles ont un rôle bien précis : la photosynthèse. Elle sont là afin d'agrandir la surface de la plante pour qu'elle puisse faire le maximum de photosynthèse.
système vasculaire
L'appareil végétatif des Angiospermes est bien entendu doté d'un système vasculaire qui permet à la plante d'apporter les élément nutritifs obtenus par les racines jusqu'aux plus hautes feuilles en les faisant passer par la tige puis d'amener l'énergie recueillie par ces mêmes feuilles par la photosynthèse aux racines.
Quel est l'appareil reproducteur des Angiospermes ?
Éléments de la fleur:
- Le Périanthe:il est composé le plus souvent de pièces externes (sépales ) formant le calice et de pétales qui forment la corolle. Les sépales sont libres (fleur dialysépale) ou soudés entre eux (fleur gamosépale).Elles sont généralement verts, parfois bruns rarement colorés (sépales pétaloïdes).
- Les pétales sont généralement plus grands que les sépales, blancs ou vivement colorés, formant la corolle. Elles sont libres (corolle dialypétale) ou soudés entre eux (corolle gamopétale).Les sépales et les pétales se nomment tépales lorsque ces pièces sont de la même couleur.Si les pétales sont libres il s'agit d'une corolle dialypétale et si elles sont soudés entre eux ,il s'agit d'une corolle gamopétale.
- Le calice et la corolle sont actinomorphe (à symétrie radiaire) ou zygomorphes (à symétrie bilatérale).
- L’étamine : les organes mâles de la fleur dans lesquels se forment les grains de pollen ;composée d’un filet surmonté de l'anthère renfermant les sacs polliniques contenant les grains de pollen
- Le pistil : Le pistil est l'ensemble des carpelles d'une même fleur (les pièces femelles d'une même fleur qui forment le pistil)
- Un pistil comprend typiquement:
- -un ovaire
- -un style
- -un stigmate
L'ovaire contient un ou plusieurs ovules qui après fécondation deviendront des graines. "cf.annexe 4"
Les ovules:
Dans un ovule complet, on distingue:
- le funicule: portion inférieur de l'ovule, attachant celui-ci au placenta. Le funicule forme un petit cordon plus ou moins allongé suivant les espèces, au bout duquel est fixé ou suspendu l'ovule.
- la chalaze: partie qui s'attache au funicule.
- le nucelle: partie interne de l'ovule qui contient le sac embryonnaire.
- le sac embryonnaire: gamétophyte qui après fécondation abritera un embryon diploïde et un albumen triploïde.
- le ou les téguments: généralement au nombre de deux, un interne et un externe, ou parfois réduit à un seul (ex.: chez les Solanacées).
La répartition des sexes:
- fleur hermaphrodite : androcée et pistil
- fleur unisexuée pistilée : pistil seul (fleur femelle)
- fleur unisexuée staminée : étamine seul (fleur mâle )
Comment se reproduisent les Angiospermes?
Il existe différents types de reproduction, la première consiste en une multiplication végétative c'est à dire asexuée. Elle permet la reproduction des végétaux sans faire intervenir de phénomène sexuel. Il s'agit de plantes clonées à partir de fragments d'une plante adulte . Elle peut s'effectuer de nombreuses manières par les organes souterrains:
- Stolons: Certaine plantes se reproduisent à l'aide de stolons, des tiges minces,allongées,croissant à la surface du sol.Par exemple, le fraisier est fait de feuilles, de fleurs et de racines qui sont produite à chaque nœud du stolon.
- Rhizomes: Les rhizomes,tiges horizontales souterraines,sont particulièrement importante chez les graminées et les laîches.Ils envahissent les régions qui entourent la plante parentale et produisent un nouvel individu à chacun de leurs nœuds. De nombreuse mauvaise herbes et de nombreuses plantes ornementales doivent leur existence à ce mode de reproduction.Les cormes, bulbes et tubercule sont également des tiges spécialisées dans la reproduction.
- Drageon: Les racines de certaines plantes produisent des bourgeons appelées drageons qui se produisent en une nouvelle plante.Lorsqu'une racine de pissenlit se casse, chacun des fragments de racine peut donner naissance à une nouvelle plante .
- Plantules adventives: Chez quelque espèce de plantes, même les feuilles servent à la production.La plante Kalanchoe daigremontina est un exemple familier .Cette espèce se reproduit ordinairement à partir de ces plantules qui , lorsqu'elles sont mûres,tombent sur le sol ou elle prennent racine.
- L'apomixie :Chez certaine plante, les embryons situés dans les graines sont produit asexuelllement par la plante mère.
Ce type de reproduction est appelée apomixie .Ces indivudus sont génitiquement identique à leur parent.Bien que produite aséxuellement,ces plantes bénificient de l'avantage d'être dispersés par leurs graines, ce qui assure une reproduction exacte d'individus bien adaptés à un certain environnement.La reproduction aséxuée est particulièrement fréquente chez les plantes vivant dans des environnemnents rude.
Le deuxième type est une reproduction sexuée. La reproduction sexuée est un mode de reproduction des êtres vivants faisant intervenir des organes reproducteurs mâles et femelles, tandis que les humains produisent des gamètes par méiose (une division cellulaire qui aboutit à la réduction de moitié du nombre de chromosomes : elle permet d'obtenir quatre cellules filles haploïdes à partir d'une cellule mère diploïde), les plantes terrestres le produisent par mitose (La duplication de tout ces éléments et par leur répartition égale dans les deux cellules filles) dans un individu haploïde pluricellulaire. Ces individus persistent dans un environnement stable. On note que l’union des cellules reproductrices mâles et femelles a lieu à l’intérieur même du pistil, au niveau de l’ovaire : la fécondation est interne.
Le grain de pollen contient 2 noyau , un des noyau est destiné à féconder l' oosphère ce qui donnera l'embryon (zygote 2n ), l'autre féconde la cellule polaire diploïde qui donnera une cellule à 3n qui est à l'origine de l'albumen, ce tissu remplace petit à petit le sac embryonnaire.L'albumen est indispensable au niveau du développement de l'embryon puisqu'il contient les réserves nutritive.Lorsque le développement de l'embryon sera fini , l'albumen disparaît.
Les angiospermes utilisent la pollinisation (transport du pollen sur le stigmate d'un pistil appartenant soit à la même plante soit à un autre individu) pour se reproduire. La pollinisation peut bien évidemment être effectuée par le vent, mais elle est de loin, la moins efficace. Moins de 10% des plantes s’en remettent au vent, se sont les graminées (décoratives mais non indispensable à l’homme) ceux que l’on désigne dans le rhume des foins, et la plupart des gymnospermes (Pins, sapins, épicéas) Mais la pollinisation est surtout effectuée par les insectes :
- 86% par les abeilles mellifères,
- 7,6% par les bourdons.
- 3,9% par les mouches,
- 3,7% par les fourmis,
- 2,6% par les abeilles sauvages (dont il en existe 2.000 sortes)
- 0,54% par les guêpes,
- 1,7% par d’autres insectes. Il existe plusieurs façon de polliniser ,qui se fait soit par auto-fécondation (le stigmate d'une fleur reçoit le pollen de la même fleur)ou par fécondation croisée (Le stigmate d’une fleur reçoit le pollen d’une autre plante), cette pollinisation est la plus fréquente.
Développement des Angiospermes
La floraison annonce la période de la reproduction sexuée. Elle se poursuivra par la formation des fruits contenant les graines. Cette particularité est à l’origine du nom scientifique des plantes à fleurs, les Angiospermes ou « graine dans un réceptacle ». Ceci les oppose aux Gymnospermes, ou « graine nue », qui comprennent notamment les Conifères. Les angiospermes sont une belle réussite de l’évolution, car ils représentent actuellement 70% du règne végétal.
En regardant les fleurs, on est souvent fasciné par la diversité des formes et des couleurs des pétales. Mais chaque fleur renferme aussi les organes reproducteurs de la plante. Les étamines fabriquent les grains de pollen et constituent la partie mâle ou androcée. Les carpelles forment la partie femelle ou gynécée. Ces derniers sont formés d’un stigmate, où ira se fixer le grain de pollen, et d’un ovaire qui renferme l’ovule. La partie qui relie le stigmate à l’ovaire s’appelle le style. Ces pièces florales étaient à l’origine des feuilles qui se sont spécialisées au cours de l’évolution. Parfois, certaines d’entre-elles, deviennent des nectaires. Ce sont des glandes qui sécrètent le nectar, très recherché par les pollinisateurs.
Les trois-quarts des angiospermes sont hermaphrodites. La fleur est bisexuée et possède à la fois la partie mâle et la partie femelle. Chacun peut observer cela en regardant les fleurs de bouton d’or ou de rose par exemple. Lorsque les fleurs sont unisexuées, le transport du pollen d’une fleur à une autre est obligatoire. Les plantes qui portent à la fois les fleurs mâles et les fleurs femelles, sont dites monoïques. C’est le cas du noisetier dont les chatons mâles producteurs de pollen sont visibles à la fin de l’hiver. Enfin, chez certaines espèces, un individu porte uniquement des fleurs mâles ou des fleurs femelles. Ce sont les plantes dioïques. Les saules, le houx, le figuier ou le kiwi rentrent dans cette catégorie.
Le cycle de développement:
La fleur du sporophyte produit des microspores (gamétophytes mâles) et des mégaspores (gamétophytes femelle).
- Les gamétophytes mâles immatures sont contenus dans les grains de pollen, lesquels se forment dans les microsporanges contenus dans les anthères, à l'extrémité des étamines. Chaque grain de pollen possède deux cellules haploïdes produites par mitose de la microspore: une cellule génératrice et une cellule végétative.
- Les ovules contiennent chacun un gamétophyte femelle (sac embryonnaire) qui est composé de quelques cellules seulement, dont l'une et l'oosphère.
Lorsque le pollen est libéré par l'anthère, il est transporté jusqu'au stigmate gluant situé à l'extrémité du carpelle. Une fois collé au stigmate du carpelle, le grain de pollen germe. Il devient mâle mature et fabrique un tube pollinique qui s'insinue dans le style du carpelle jusqu'à l'ovaire. Ensuite le tube pollinique pénètre dans l'ovule par le micropyle(pore de tégument de l'ovule) et dépose deux spermatozoïdes dans le sac embryonnaire. L'un des noyau de spermatozoïde s'unit à l'oosphère pour donner un zygote et l'autre noyau de spermatozoïde se lie aux deux noyaux(appelés noyaux polaires) de la grosse cellule centrale du gamétophyte femelle. Ce phénomène porte le nom de double fécondation.
Après le double fécondation, l'ovule se transforme en graine et le zygote devient un embryon de sporophyte portant une racine et une ou deux feuilles embryonnaires, les cotylédons. Le noyau de la cellule centrale du gamétophyte femelle se divise plusieurs fois pour devenir l'albumen, tissu riche en amidon et en d'autres réserves nutritives. Lorsque la graine germe, l'embryon se développe et devient un sporophyte.
c.f. annexe 5
fonction de la double fécondation
La double fécondation est une des caractéristiques, avec la présence des carpelles, des Angiospermes par rapport aux Gymnospermes. Elle aboutit à la formation d’un zygote principal, diploïde, et d’un zygote accessoire, l’albumen normalement triploïde.
Après avoir été dispersées par le vent ou par des animaux,des insectes, les graines germent si elles trouvent un environnement favorable. Leur enveloppe se brise; l'embryon émerge, puis devient une jeune plante qui consomme les réserves entreposées dans l'albumen et dans les cotylédons.
Les Angiospermes ont-elles des moyens de se défendre?
Le végétal angiosperme est directement en contact avec l’extérieur et demeure immobile dans son milieu. Il est sans cesse confronté aux agressions extérieures et doit se protéger, tant des agressions climatiques que des insectes et autres animaux. Les végétaux ont développé de nombreux moyens de défense à commencer par la cuticule. C’est une fine couche de cire qui favorise la protection contre l’environnement, les insectes et est imperméable ; elle limite l’évaporation et donc la déshydratation (dessiccation). L’épiderme (supérieur et inférieur) est une couche de cellules étroitement juxtaposées qui renforcent la protection contre l’environnement et donnent de la rigidité à la feuille. Les angiospermes se défendent aussi de leur prédateurs en utilisant leurs fleurs et odeurs naturels dont ne favorisent pas leur ennemies(par exemple:Colchique, Solanaceae, etc.). Les epines sont utilisé comme défense comme pour les roses. Certaines plantes et fleurs par ailleurs très jolies, peuvent entraîner de graves intoxications chez leurs predateurs (exemple: Liliacées à toxicité cardiaque : Muguet, Sceau de Salomon - L'intoxication se fait par ingestion des feuilles et de fleurs (en mai) ou des baies (en automne). La plante contient des substances cardiotoxiques. Lors d'ingestion massive, des troubles cardiaques apparaissent.).
Sources
"Biologie" de Raven, Johnson, Losos et Singer, éditions de boeck
"Biologie" de Neil Campbell et Jane Reece, éditions Pearson Education
http://environnement.ecole.free.fr/angiospermes.htm
http://fr.wikipedia.org/wiki/Magnoliophyta
http://svtlouisarmand.free.fr/public/fichiers%20pdf/Les_angiospermes.pdf
http://terredesherbes.over-blog.com/article-mono-et-dicotyledones-48370933.html
http://users.skynet.be/the.fly/htm/botanique/plantefleur/reproducteur.htm
http://www.spipoll.org/la-pollinisation/la-reproduction-des-plantes-fleur
http://users.skynet.be/the.fly/htm/botanique/plantefleur/vegetatif.htm
http://www.ehene.be/pdf/botanique_organo.pdf
http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9rist%C3%A8me#Angiospermes