Ptéridophytes 2BIOS02 09/10

Qu'est qu'une Ptéridophyte?

Les Ptéridophytes font partie des plantes cryptogames, c'est-à-dire des plantes qui se reproduisent sans fleurs, sans graine et sans fruit. Ce sont donc des plantes aspermes, c'est-à-dire qu'elles ne produisent pas de graines.
Les Ptéridophytes sont l'évolution des premiers végétaux terrestre, les Bryophytes: voir Bryophytes_2BIOS02_09/10. L'embranchement des Ptéridophytes est apparu il y a 400 millions d'années. Elles ont étés les premiers végétaux vasculaires. _

• voir Annexe Ptéridophytes 1: cf image Campbell forêt primitive

Qu'est ce qu'une plante vasculaire?

Une plante vasculaire est munie de vaisseaux pour la circulation de la sève. La structure qui permet la vascularisation est appelée la lignine. La lignine est un constituant fondamental du bois. C'est un tissus de soutient et de conduction de la sève brute. Les parois des plantes contenant de la lignine sont dites lignifiées. Ces tissus conducteurs lignifiés ont permit l'apparition de racines qui fixent les plantes vasculaires au sol et qui pompent de l'eau chargée de sels minéraux: c'est la sève brute, qui se concentre avec les éléments organiques fournis par la photosynthèse, devenant la sève élaborée, véritable suc nourricier qui permettra à la plante d'accumuler des réserves. Cela permet une forte croissance car les vaisseaux permettent de distribuer les nutriments à chacune des cellules de l'organisme.

• voir Annexe Ptéridophytes 2: le principe de la vascularisation

Quels sont les différents sous-embranchements de Ptéridophytes?

L'embranchement des Ptéridophytes est divisé en quatre classes différentes:

• les Psilophytes (1 famille, 2 genres, 8 espèces)
• les Lycophytes (3 familles, 6 à 15 genres, environ 1000 espèces)
• les Sphénophytes (1 famille, 1 genre, 15 espèces)
• les Ptérophytes (31 familles, environ 355 genres, environ 10.000 espèces).

Qu'est ce qui caractérise ces sous-embranchements?

• Les Psilophytes dont l'exemple classique est le Psilotum, constitueont le groupe le plus primitif des Ptéridophytes. Le Psilotum est une plante des régions tropicales et subtropicales cnstituée d'un rhizome, dépourvu de racine mais nanti de rhizoïdes bi- ou tri- cellulaires, portant des axes dressés, se ramifiant par dichotomie, sur lesquels s'insèrent des feuilles ou écailles non vascularisées. Les sporanges, groupés par trois, sont situés au sommet d'un pédicelle vascularisé, très court. Les méiospores sont toutes de même taille (isosporie).
  
• Les Lycophytes sont plus diversifiés, avec trois groupes principaux : les lycopodes, les sélaginelles et les isoètes. Leurs feuilles sont généralement de petite taille et pourvue d'une seule nervure médiane. La tige des lycopodes est rampante, pourvue de racines et porte des axes dressés sur lesquels se forment les sporanges dispersés le long de la tige ou groupés en strobile, sorte d'épi. Les sporanges sont généralement situés sur la face supérieure des feuilles. Les méiospores sont toutes de même taille (isosporie).
  
• Les Sphénophytes sont représentés actuellement par le seul genre Equisetum, les prêles. Celles-ci développent un rhizome souterrain, muni de racines et portant des ramifications aériennes annuelles, typiquement cannelées et pourvues de verticilles de feuilles étroites. Les sporanges sont groupés en épis à l'extrémité des axes végétatifs ou d'axes spécialisés, les sporangiophores. Il y a un seul type de spores (isospories) entourées d'élatères qui contribuent à la dissémination en se déployant lorsque le taux d'hygrométrie diminue.
  
• Les Ptérophytes constituent de loin le groupe le plus imposant des Ptéridophytes. Ils comprennent deux groupes principaux : les Filicales, auxquelles appartiennent les fougères; les Hydroptéridales vivent en milieu aquatique et sont hétérosporées.

• -voir Annexe Ptéridophytes 3: les sous-embranchements des Ptéridophytes

Dans le cadre de notre cours, nous allons nous concentrer sur une des espèces de Ptérophytes en particulier, les Fougères.

Qu'est qu'une Fougère?

La Fougère est une plante herbacée. Il existe des milliers d'espèces de fougères, elles forment l'embranchement des Ptérophytes. Elles sont apparues il y a environ 350 millions d'années. Les ancêtres des Fougères n'avaient pas de grandes feuilles. Les fougères utilisent la photosynthèse afin de survivre.

La photosynthèse est la conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique qui est conservée dans des glucides et d'autres molécules organiques.
Cette conversion est rendue possible grâce au chloroplaste contenu dans l'organisme vivant. Le chloroplaste se présente sous la couleur verte. Il contient plusieurs pigments nécessaires à la production de glucides lors de la photosynthèse, dont la chlorophylle.
Plusieurs organismes utilisent la photosynthèse:

• Les Végétaux
• Les Algues
• Certains Procaryotes

Quelle est la structure des Fougères?

Les Fougères peuvent avoir différentes tailles. Certaines peuvent mesurer moins d'un centimètre, c'est le cas de certaines Fougères aquatiques. D'autres telles que la Fougère arborescente, peuvent mesurer plus de 24 mètres de hauteur, avec des feuilles dépassant les 5 mètres.
Les Fougères possèdent un rhizome. C'est une tige souterraine qui peut s'accroître pour stocker des réserves ou intervenir dans la reproduction végétative.
L'ensemble des feuilles des Fougères sont appelées les frondes. Elles se développent en général à la pointe du rhizome.
Le feuillage de la Fougère est différent selon l'espèce. Les frondes peuvent être très découpées, mais elles peuvent aussi ressembler à un trèfle à quatre feuilles. Certaines Fougères produisent simultanément des frondes photosynthétiques et des frondes fertiles non photosynthétiques qui ont tendance à brunir.

Comment pousse le feuillage des Fougères?

Lors de la croissance de la fougère, l'extrémité de la feuille de la fougère forme une crosse. Cette crosse sert à protéger le feuillage des agressions extérieurs. La Fougère pousse par le haut. C'est pourquoi, lorsqu'on coupe l'extrémité d'une fougère, elle ne repoussera plus. Contrairement à la plupart des végétaux. La crosse ne se déroule que dans la dernière période de la croissance.

Dans quel milieu vivent les Fougères?

Les Fougères sont essentiellement des plantes terrestres mais certaines sont aquatiques, et d'autres sont épiphytes c'est-à-dire qu'elles se servent des autres végétaux comme support.
Environ 75% des espèces vivent dans les régions chaudes et ensoleillées (sous les tropiques). Tandis que les autre espèces, comme la Fougère mâle, vivent dans les stations fraîches, humides et ombragées. En altitude, elle recherche l'humidité atmosphérique.
On peut par conséquent trouver des Fougères sur les bordures de haies, les abords de fossés, les talus ombragés et frais et sous les couverts forestiers, aussi bien de feuillus et de résineux.

Quel est le mode de reproduction des Ptéridophytes?

Pour décrire le cycle de vie des Ptéridophytes, nous allons nous baser sur la Figure 29.12 du Campbell qui illustre le cycle de reproduction d'une Fougère.

• voir Annexe Ptéridophytes 8'

Sous les feuilles de la Fougère (diploïde), ont peut observer de petits points, les sores qui sont des amas de sporanges. Ces sporanges contiennent des spores.
Lorsque les sporanges s'ouvrent, elles libèrent les spores qui sont disséminées par le vent. Par la suite, les spores donne naissance à un gamétophyte photosynthétique bisexué, appelé prothalle. Ce prothalle va produire des gamètes mâles et femelles.
Il alors y avoir deux formes de reproductions différentes: les spermatozoïdes peuvent nager jusqu'aux oosphères qui se trouvent dans l'archégone de leur propre gamétophyte, ou bien nager jusqu'aux oosphères d'un autre gamétophyte. La reproduction des Ptéridophytes ne peut avoir lieu que s'il y a de l'eau. C'est un de leurs point commun avec leurs ancêtres les Bryophytes. La fécondation donne naissance au zygote (oeuf) qui et alors diploïde. Le zygote devient un nouveau sporophyte (nouvelle fougère) qui croît hors de l'archégone.

Le cycle de reproduction sexuée des ptéridophytes est donc constitué de l'alternance d'une phase diploïde et d'une phase haploïde. Elles se reproduisent selon un cylce inédit d'alternance de génération, sporophyte et gametophyte.

Qu'est ce qu'un prothalle?

Petite lame verte, poussant sur la terre, résultant de la germination des spores de fougères (ou des autres cryptogames vasculaires). [C'est sous le prothalle, ou gamétophyte, qu'ont lieu la fécondation et la germination de l'œuf.

Que veut dire haploïde et diploïde?

Haploïde (n) un jeu de chromosome
Diploïde (2n) deux jeux de chromosome

Qu'est ce qu'une spore?

La spore est une cellule provenant d'un organisme qui ne possède qu'un jeu de chromosome, c'est-à-dire haploïde. Elle est produite par la méiose. Elle forme un individu unicellulaire appelé le gamétophyte, par la mitose, sans avoir besoin de fusionner avec d'autres cellules.

Qu'est ce que la mitose?

La mitose, c'est une division cellulaire qui, à partir d’une cellule somatique, produit deux cellules filles, toutes deux identiques, et également identiques à la cellule mère. La mitose concerne uniquement les cellules somatiques (non sexuelles). La division cellulaire qui conduit à la formation de cellules sexuelles (gamètes) suit des modalités légèrement différentes et porte le nom de méiose.

Qu'est ce que la méiose?

La méiose est une division cellulaire qui, en alternance avec la fécondation, joue un rôle essentiel pour la reproduction sexuée, car elle est à l'origine des gamètes. La méiose se produit uniquement dans les cellules germinales : elle permet d'obtenir des gamètes haploïdes à partir de cellules diploïdes.

Pour illustrer l'alternance de génération des Fougères: [1]

• ALTERNANCE de GENERATION: stades haploïde et diploïde
• STADE DOMINANT DU CYCLE: SPOROPHYTE = diploïde
• INDEPENDANCE DU GAMETOPHYTE

Bibliographie

"Biologie" 7e édition, Campbell, chapitre 29
http://www.creaweb.fr/bv/pterido1.html http://homepage.mac.com/ltbo/EvolVie/pterido1.htm
http://www.afd-ld.org/~fdp_bio/content.php?page=divers_pter&skin=modi
http://www.cosmovisions.com/fougeres.htm
http://www.larousse.fr/encyclopedie
Raven, chapitres: 29,
http://www.larousse.fr/encyclopedie/image/Circulation_de_la_s%C3%A8ve/1008962
http://www.afblum.be/bioafb/cyclpter/botrluna.JPG----
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