Angiospermes 2BIOS03 11/12
Que sont les Angiospermes ?
Il y a quatre grands groupes de Végétaux caractérisés par des adaptations aux milieux terrestres: Les Bryophytes, les Ptéridophytes, les Gymnospermes et les Angiospermes. Ceux-ci seront notre principal sujet de recherches.
Les Angiospermes (embranchement des Anthophytes) contiennent la majorité des espèces végétales connues actuellement. Elles forment un ensemble d'environ 300 000 espèces de plantes, principalement caractérisées par le fait qu'elles possèdent un compartiment protecteur appelé "ovaire". L'ovaire est une poche creuse contenant les ovules et les graines, protégeant ainsi celles-ci des nuisances extérieures.
Les Angiospermes constituent un immense clade groupant toutes les plantes a fleurs. Les plantes a fleurs sont des Vasculaires à graines qui forment des structures reproductrices nommées fleurs et fruits.
La fleur est la structure qui a pour but d'assurer la reproduction d'un Angiosperme. Elle est une pousse spécialisée qui comporte quatre verticilles de feuilles modifiés appelés organes floraux (sépales, pétales, étamines).
Le fruit est un ovaire mature, mais son rôle est aussi d'englober de temps en temps d'autres parties de celui-ci.
Comment est composé l'appareil végétatif ?
Les Vasculaires ont une morphologie qui reflète leur évolution sur la terre ferme. Elles ont alors deux systèmes bien distincts, reliés par des tissus conducteurs. Un système racinaire qui comprend les racines et qui leur sert à capter l'eau et les minéraux nécessaire pour eux et également un système caulinaire qui comprend les tiges et les feuilles et qui va leur permettre de capter le CO2 et la lumière dans l'air. Ces deux systèmes sont alors fondamentales pour leur survie. Il sont également très reliés, car les racines sont non photosynthétiques et donc elles auront besoin de nutriments organiques formés par le système caulinaire. De même pour les tissus du système caulinaire, ceux-ci ont besoin de l'eau et des minéraux imprégner par le système racinaire.
L'appareil végétatif est le dispositif relatif à la croissance et la nutrition de la plante.
Celui-ci comporte trois parties : la racine, la tige et les feuilles.
La racine est un organe souterrain et qui a pour but de fixer solidement les Vasculaires et leur permettent d'absorber l'eau et les nutriments provenant du sol. Le système foliacé peut également atteindre une hauteur plus élevée grâce à ces dernières. Celles -ci sont en général non photosynthétiques.
La tige est un organe sur lequel alternent des nœuds, qui sont les points d'attache des feuilles ou des branches, et des entrenœuds, qui sont les segments de tige compris entre deux nœuds. A l'intersection d'une feuille et de la tige se trouve un bourgeon axillaire qui est une structure capable de donner un rameau végétatif.
Les feuilles sont les principaux organes photosynthétiques chez la plupart des Végétaux . Celles-ci ont des formes qui varient considérablement mais se composent généralement d'un limbe plat et d'une queue, le pétiole, qui relie la feuille au nœud de la tige. Celles-ci ont des feuilles qui varient considérablement.
-> Voir Annexe Angiospermes 1
Comment se reproduisent les Angiospermes et comment la fleur est-elle structurée ?
La fleur est un appareil reproducteur, car il s'agit de la pousse qui contient les organes du sporophyte. Chez la plupart des Angiospermes, ce sont les Insectes ou d'autres Animaux qui amènent le pollen jusqu'aux gamètes femelles d'une autre fleur (la fleur étant la structure servant à la fécondation des Angiospermes.) Cependant, il existe aussi une pollinisation anémophile (par le vent) chez certains Angiospermes, particulièrement chez ceux constituant une population dense. La fleur est généralement composée de quatre verticilles de feuilles hautement modifiées qu'on appelle pièces florales. Ces pièces florales ont une croissance définie; cela veut dire qu'elles arrêtent de grandir après la formation de la fleur et du fruit.
Les pièces florales (les sépales, les pétales, les étamines et le pistil) se rattachent à la tige grâce au récéptacle. Chez la plupart des Angiospermes, le pistil ne possède qu'un seul carpelle.
- Les sépales sont la base de la fleur qui sont généralement verts (et sont la partie ressemblant le plus aux feuilles), et dont la combinaison compose le calice (constitution de l'ensemble des sépales) et supporte la corolle de la fleur. Elles enveloppent la fleur avant l'éclosion. Suivant le nombre de sépales de la fleur, il est possible de décrire le calice (Monosépale: formé d'un sépale; Polysépale: possède plusieurs sépales; Gamosépale: les sépales sont unis entre eux au-delà de la longueur.) Lorsque les sépales ressemblent aux pétales de la fleur, on les nommes "tépales".
- Les pétales entourent le système reproductif de la fleur, l'ensemble représentant la corolle. Elles sont la plupart très colorées. Elles servent à attirer les insectes et d'autres pollinisateurs, attirés par les couleurs vives et le liquide sucré sécrété par celles-ci. On distingue trois parties dans une pétale: Le limbe, la lame et l'onglet.
Les sépales et les pétales sont des parties très stérile de la fleur, donc elles n'interviennent pas directement dans la reproduction.
- On nomme pédoncule la pièce de la fleur en forme de tige qui porte les fleurs, puis, après l'ensemencement, les fruits. Une fleur qui ne possède pas de pédoncule est classée comme sessile.
- Les étamines sont les organes reproducteurs mâle. Elles se composent d'une tige appelée filet qui est coiffé d'un sac, l'anthère, produisant le pollen. Ces sporophylles produisent les microspores qui donneront naissance aux gamétophytes mâles. Ceux-ci sont contenus dans les grains de pollen.
- Les carpelles sont, quant à eux, les sporophylles femelles. A l'extrémité supérieur du carpelle se trouve le stigmate gluant qui lui reçoit le pollen.
- Le pistil est l'organe femelle des plantes à fleurs. Il est formé d'un ou plusieurs carpelles, et est une pièce reproductrice.
Ces sporophylles produisent des mégaspores qui donneront naissance aux gamétophytes femelles.
- Le style relie le stigmate à l'ovaire, qui se tient à la base du carpelle et englobe un ou plusieurs ovules. Lorsqu'il est fertilisé, l'ovule devient une graine.
Chez les Angiospermes, la génération du sporophyte domine, car c'est la plus grande, la plus voyante et la plus longévive. Au cours de leur évolutoin, les gamétophytes ont rapetissé et sont devenues totalement dépendants de leurs parents sporophytes pour leurs nutriments: les gamétophytes des Angiospemres, constitués de quelques cellules seulement, sont les plus petits du règne végétal. Les sporophytes des Angiospermes produisent une structure reproductrice unique: la fleur. Comme on peut le voir sur l'annexe Angiospermes 2, les gamétophytes mâles et femelles se forment respectivement dans les anthères et dans l'ovaire d'une fleur sporophyte. La pollinisation par le vent, par l'eau ou par des Animaux transmet un grain de pollen contenant un gamétophyte mâle au stigmate d'une fleur. La germination du pollen conduit le spermatozoïde produit pas le gamétphyte mâle jusqu'au gamétophyte femelle contenu dans l'ovule, lui-même enchâssé dans l'ovaire d'une fleur. L'union de l'oosphère et du spermatozoïde, a lieu dans chaque ovule à l'intérieur de l'ovaire. les ovules deviennent des graines, tandis que l'ovaire lui-même se transforme en fruit.
-> Voir Annexe Angiospermes 2
Que sont les ovaires ?
Les ovaires sont un organe femelle qui, chez les fleurs, est la partie du carpelle dans laquelle se développent les ovules contenant des oosphères.
Que sont les oosphères ?
L'oosphère est le nom donné au gamètes femelles chez les végétaux et les algues.
Comment se déroule l'alternance des générations chez les Angiospermes ?
L’alternance des générations est un mode de reproduction se faisant grâce à deux formes multicellulaires qui se succèdent en s'engendrant tour à tour au cours du cycle de développement de tous les Végétaux terrestres. Lorsque deux gamètes se conjuguent, l'oeuf ainsi formé renferme à nouveau 2n chromosomes.
Les deux formes multicellulaires qui alternent dans le cycle de développement des Angiospermes sont le gamétophyte et le sporophyte. Les cellules du gamétophyte sont haploïdes, c'est-à-dire qu'elles possèdent un seul ensemble de chromosomes. Comme son nom l'indique, la gamétophyte produit des gamètes haploïdes: les oosphères et les spermatozoïdes. La fusion des gamètes au cours de la fécondation donne un zygote diploïde. La mitose du zygote produit un sporophyte multicellulaire, la forme qui engendre les spores. Par conséquent, les cellules du sporophyte sont diploïdes: un de leurs ensembles de chromosomes provient de l'oosphère et l'autre du spermatozoïde. Dans un sporophyte mature, la méiose produit des cellules reproductrices haploïdes appelées spores. La spore peut donner naissance à un nouvel organisme sans fusionner avec une autre cellule. Les gamètes, au contraire, ne peuvent engendrer individuellement des organismes multicellulaires; ils doivent s'unir pour former un zygote. La mitose d'une spore végétale donne un nouveau gamétophyte multicellulaire. L'alternance de générations constitue donc un cycle: les sporophytes produisent des spores; les spores engendrent des gamétophytes; les gamétophytes donnent naissance à des gamètes; les gamètes fusionnent et forment un zygote; le zygote donne un sporophyte.
-> Voir annexe Angiospermes 3
Qu'est-ce qu'un zygote ?
Un zygote est un œuf diploïde qui résulte de l'union des gamètes haploïdes.
Qu'est-ce qu'un gamétophyte ?
Un gamétophyte est une forme haploïde multicellulaire chez les organismes qui connaissent l’alternance de génération. Produits par mitose, les gamètes haploïdes fusionnent pour donner des sporophytes.
Le gamétophyte mâle est appelée grain de pollen qui produit les spermatozoïdes. Ces grains de pollen sont formés dans les sporanges des anthères ( appelé aussi microsporanges) Le gamétophyte femelle qui aussi appelé sac embryonnaire produit les oosphères. Ces sacs sont formés dans les ovules qui eux-même sont enfermés dans les ovaires.
Qu'est-ce qu'un sporophyte ?
Un sporophyte est une forme diploïde multicellulaire chez les organismes qui connaissent l’alternance des générations; il résulte de la fusion des gamètes et produit par méiose des spores halpoïdes qui vont donner des gamétophytes.
Que signifie le terme "haploïde" ?
Une cellule biologique est haploïde lorsque les chromosomes contenus dans celle-ci sont chacun présents en un seul exemplaire (1n). Ce terme est généralement opposé à celui de diploïde (2n).
Que sont les mégaspores ?
Chez les végétaux, les mégaspores sont nés de la méiose d'une cellule mère diploïde (2n), le mégasporocyte. La division cellulaire se passe dans le sporophyte. Ultérieurement, chaque mégaspore se développe pour engendrer un gamétophyte femelle (sac embryonnaire).
Comment se déroule l'autofécondation?
Généralement, la reproduction sexuée a surtout pour avantage d'agrandir la diversité génétique de la descendance et d'augmenter les chances d'au moins une partie des descendants à survivre aux difficultés du millieu. Cependant il y a tout de même des fleurs qui peuvent s'autoféconder. Ce mécanisme peut être souhaitable chez certaines éspèces, car celui-ci assurera que la graine se développe. En ce qui concerne les Angiospermes, celle-ci possèdent des mécanismes qui vont entraver ou même empêcher ce processus. Les diverses barrières qui empêchent l'autofécondation participent à la diversité génétique en essayant de faire que l'oosphère et le spermatozoïde viennet de différents parents. Chez les Végétaux dioïques l'autofécondation sera évidemment impossible, car chaque individu ne contient qu'un seul sexe : la fleur est soit staminée, soit pistillée. Quand aux végétaux contenant les deux sexes, c'est le plus souvent le mécanisme d' auto-incompatibilité qui est la capacité qu'on les Végétaux de rejeter leur propre pollen ou également de temps en temps celui d'un proche parent. Et donc, lorsqu'un grain de pollen se pose sur le stigmate du même individu, un processus biochimique fait en sorte que son développement ne se termine pas et qu'il ne puisse féconder l'oosphère. Ceci peut s'expliquer par le fait que les végétaux rejettent leur soi contrairement à nous.
Comment se déroule la pollinisation ?
La pollinisation est le transfert du pollen à la partie où se trouvent les ovules de la fleur. Les grains de pollen sont transportés par le vent ou des animaux qui se sont rapprochés de la plante pour s'en nourrir. Lorsque un grain commence à se développer, c'est-à-dire de germer, il forme un tube qui expulsera deux spermatozoïdes dans le gamétophyte femelle qui est situé dans l'ovule qui se trouvent dans les anthères. Donc cette germination du pollen amène le spermatozoïde qui est produit par le gamétophyte mâle jusqu'au gamétophyte femelle. Cette fécondation, celle de l'oosphère et du spermatozoïde, se déroule dans chaque ovule à l’intérieur de l'ovaire. Par la suite, ces ovules se transforment en graines alors que l'ovaire lui-même se transforme en fruit.
--> voir Annexe Angiosperme 4
La pollinisation déclenche des changements hormonaux qui entrainent le grossissement de l'ovaire, puis la formation du fruit. La paroi de l'ovaire devient le péricarpe, la paroi épaissie du fruit. Chez de nombreuses espèces, à mesure que l'ovaire croît, les autres parties de la fleur de fanent. Une fleur qui n'a pas été pollinisée ne produit pas de fruit; elle se flétrit et tombe.
Comment se déroule le cycle de développement d'une Angiosperme ?
La fleur du sporophyte produit à la fois des microspores, qui forment des gamétophytes mâles, et des mégaspores, qui forment des gamétophytes femelles. Les gamétophytes mâles immatures sont contenus dans les grains de pollen, lesquel se forment dans les microsporanges contenus dans les anthères, à l'extrémité des étamines. Chaque grain de pollen possède deux celules haploïdes produites par mitose de la microspore: une cellule génératrice qui se divise pour former deux spermatozoïdes, et une cellule végétative qui produit un tube pollinique. Les ovules, qui croissent dans l'ovaire, contiennent chacun un gamétophyte femelle, aussi appelé sac embryonnaire. Celui-ci est composé de quelques cellules seulement, dont l'une est l'oosphère.
Une fois collé au stigmate du carpelle, le grain de pollen germe. Devenu un gamétophyte mâle mature, il fabrique un tube pollinique qui s'insinue dans le style du carpelle jusqu'à l'ovaire. Losrqu'il a atteint l'ovaire, le tube pollinique pénètre dans un ovule par le micropyle (pore du tégument de l'ovule) et dépose deux spermatozoïdes dans le gamétophyte femelle (sac embryonnaire). L'un des noyaux de spermatozoïde s'unit à l'oosphère pour donner un zygote diploïde. L'autre noyau de spermatozoïde se lie aux deux noyaux (appelés noyaux polaires) de la grosse cellule centrale du gamétophyte femelle. Ce phénomène, caractéristique des Angiospermes, porte le nom de double fécondation.
Après la double fécondation, l'ovule se transforme en graine. Le zygote, lui, devient un embryon de sporophyte portant une racine rudimentaire 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.
Quelle est la fonction de la double fécondation ? Certains experts pensent qu'elle synchronise la constitution, dans la graine, de la réserve nutritive avec le développement de l'embryon. Si une fleur n'est pas pollinisée ou si les spermatozoïdes ne sont pas libérés dans les sacs embryonnaires, la fécondation n'a pas lieu. Résultat, l'embryon et l'albumen ne se forment pas. La double fécondation constitue peut-être une adaptation qui évite aux plantes à fleurs de consacrer des précieux nutriments à des ovules infertiles.
La graine étant composée de l'embryon, de l'albumen, du mégasporange, des restes du sporange et d'un tégument issu des couches externes de l'ovule. Au fur et à mesure que les ovules se transforment en graines, l'ovaire devient un fruit. Après avoir été dispersées par le vent ou pas des Animaux, les graines germent si elles trouvent un environnement favorable. Leur envoloppe se brise; l'embryon émerge, puis devient un jeune plant qui consomme les réserves entreposées dans l'albumen et dans les cotylédons.
La double fécondation est alors l'union de deux spermatozoïdes à deux noyaux différents du sac embryonnaire. Celle-ci assure que l'albumen se forme seulement dans une ovule où l'oosphère a été fécondée. Et donc par ce fait, le gaspillage de nutriments n'a pas lieu.
-> Voir annexe Angiospermes 5
-> Voir annexe Angiospermes 6
Comment le fruit est-il structuré ?
Un fruit est la métamorphose d'un ovaire mature. Après la fécondation de ce dernier, la paroi de l'ovaire s'épaissit à mesure que les graines se forment. Ces changements hormonaux qui entraînent le grossissement de l'ovaire ainsi que la configuration du fruit sont provoqués par la pollinisation. La paroi de l'ovaire devient par la suite péricarpe c'est-à-dire la paroi la plus épaisse du fruit. Au fur et à mesure de la croissance de l'ovaire, les autres parties de la fleur se fanent chez de nombreuses espèces. Une fleur se flétrit et tombe lorsqu'elle n'a pas été pollinisée et donc qui n'a pas produit de fruit. Les fruits matures sont soit charnues comme les oranges et les fraises pour lesquelles durant le mûrissment, une ou plusieurs couches du péricarpe se ramollissent,soit ils peuvent être secs comme les noix , les graines et les fèves. Lorsque ces derniers mûrissent, leurs tissus vieillissent et se dessèchent.
Ces fruits ont le rôle de protéger les graines et de contribuer à leur dispersion. Ces graines sont la transformation des ovules qui se trouvaient dans l'ovaire (le nombre peut varié). Durant la transformation du zygote en embryon, les graines accumulent des quantités variant selon l'espèce de protéines, d'huiles et d'amidon qui sont stockées par les feuilles embryonnaires.
Les fruits matures sont soit charnus, soit secs. Les oranges, les fraises et les raisins sont des exemples de fruits charnus. Pendants qu'ils mûrissent, une ou plusieurs couches du péricarpe se ramollissent. Les fruits secs comprennent des fèves, les noix et les grains. Les fruits secs des Graminées sont dispersés par le vent. Récoltés lorsqu'ils sont encore rattachés à la plante parente, ils constituent la base de l'alimentation humaine. Nombreux sont ceux qui pensent que les grains du blé, du riz, du maïs et d'autres céréales sont des graines. Or, ce sont en réalité des fruits dont le péricarpe ses adhère fermement au tégument de l'unique graine qu'ils contiennent.
On peut aussi classer les fruits en plusieurs catégorises, selon qu'ils se forment à partir d'un seul ovaire, d'ovaires multiples ou même à partir de plus d'une fleur.
Diverses adaptations favorisent la dispersion des graines. Ainsi, les graines de certaines Angiospermes comme le pissenlit et l'érable sont contenues dans des fruits qui se déplacent au gré du vent, tels des cerfs-volants et des hélices. D'autres graines, comme celles de la noix de coco, utilisent l'eau pour se disperser. Par ailleurs, de nombreuses Angiospermes ont besoin des Animaux pour disséminer leurs graines. Certaines ont des fruits dont l'enveloppe piquante s'accroche à leur fourrure (ou à nos vêtements). D'autres produisent des fruits comestibles. Ces derniers ont souvent une valeur nutritive, une saveur agréable et des couleurs vives qui signalent leur maturité. L’animal qui les avale en digère la chair. Mais sont système digestif n'altère pas les graines, qui sont très résistantes. Les Animaux peuvent ainsi expulser les graines, auxquelles ils fournissent un engrais naturel à des kilomètres de l'endroit où ils ont mangé les fruits.
Sources
http://membres.multimania.fr/julbcp/htlm/racine.htm
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