Fiche de révision : Croissance végétale et phytohormones

📋 Plan du Cours

1. Définitions de la croissance végétale
2. Méristèmes et architecture végétale
3. Développement des racines
4. Croissance cellulaire et paroi
5. Mesure et cinétique de croissance
6. Phytohormones et mode d’action
7. Récepteurs des phytohormones
8. Messagers secondaires végétaux

📖 1. Définitions de la croissance végétale

🔑 Notions clés & Définitions

• Mérèse : La multiplication du nombre de cellules par des mitoses successives.
• Auxèse : L’augmentation des dimensions des cellules.
• Différenciation : L’acquisition par les cellules de propriétés morphologiques et physiologiques nouvelles permettant la formation de nouveaux organes, comme les tiges, les fruits et les feuilles.

📝 Points essentiels

📌 La croissance au sens strict est une modification quantitative correspondant à l’augmentation des dimensions de la plante.

💡 Astuce mémo

Mérèse multiplie les cellules, auxèse les agrandit

📖 2. Méristèmes et architecture végétale

🔑 Notions clés & Définitions

• Méristème : Un ensemble de cellules indifférenciées pluripotentes, assimilées à des cellules souches et présentant une forte aptitude à la division cellulaire.

★ À maîtriser

📌 Les méristèmes primaires assurent la croissance en longueur, tandis que les méristèmes secondaires assurent la croissance en largeur.

• Le cambium produit les tissus conducteurs secondaires : le xylème II vers l’intérieur et le phloème II vers l’extérieur.

Compléments

• Le phellogène produit le suber et le phelloderme et est absent chez les plantes herbacées.

• Dans l’apex végétatif, la tunica externe se divise de manière anticline et est à l’origine de l’épiderme, tandis que le corpus interne se divise de manière anticline et péricline et produit les tissus internes.

• Les phytomères, formés de nœuds, d’entre-nœuds et de bourgeons axillaires, s’empilent pour constituer l’appareil végétatif.

• La phyllotaxie désigne le nombre et la disposition des feuilles selon une séquence d’initiation propre à chaque espèce.

💡 Astuce mémo

Primaire en longueur, secondaire en largeur

📖 3. Développement des racines

★ À maîtriser

• 🔄 Le développement de la racine comprend trois étapes principales :

  1. Division cellulaire
  2. Élongation et expansion
  3. Spécialisation des cellules rhizodermiques et conductrices

• Les racines latérales se forment lorsque des cellules du péricycle situées en face des faisceaux de xylème, sous l’endoderme, se dédifférencient et se divisent en un massif méristématique qui s’organise en méristème apical.

Compléments

• Le méristème apical racinaire (MAR) produit les tissus de la racine principale et possède une structure moins complexe que le méristème apical caulinaire (MAC).

• Le centre quiescent du méristème racinaire se caractérise par une division cellulaire très lente.

• La coiffe protège le MAR pendant la progression de la racine dans le sol, et ses cellules périphériques endommagées sont renouvelées depuis la zone d’entretien.

• Les cellules externes de la coiffe produisent une gaine de mucilage polysaccharidique qui lubrifie la progression de la racine et participe à la perception de la pesanteur.

💡 Astuce mémo

Division, élongation, spécialisation

📖 4. Croissance cellulaire et paroi

🔑 Notions clés & Définitions

• Croissance cellulaire : Une augmentation irréversible du volume de la cellule, qui nécessite une absorption d’eau.

★ À maîtriser

• En milieu hypotonique, l’eau entre par osmose dans la cellule dont la vacuole est hypertonique par rapport au milieu extérieur, ce qui fournit la force motrice de la croissance.

📐 Formule - Selon J. Lockhart, la vitesse d’extension cellulaire vérifie $\frac{dV}{dt}=m(P-Y)$, où m est l’extensibilité pariétale, P la pression de turgescence et Y le seuil minimal de pression nécessaire à l’extension.

Compléments

• Dans l’expérience décrite, une cellule placée en solution isotonique de mannitol ne croît pas, tandis qu’une cellule placée en solution hypotonique d’eau croît.

• La pression de turgescence des protoplastes sur la paroi peut atteindre 2 MPa.

📌 Dans le modèle de Cosgrove, l’expansion comprend une composante élastique (EL) et une composante plastique (PL) initiée par la relaxation de la paroi, et l’extension est proportionnelle à la composante plastique. - Cosgrove D.I., Plant Physiology, 1984

💡 Astuce mémo

Entrée d’eau → turgescence → extension de la paroi

📖 5. Mesure et cinétique de croissance

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour une population unicellulaire à divisions synchrones, le nombre de cellules après X cycles vérifie $N=n_i\times 2^X$, où n_i est le nombre initial de cellules.

📐 Formule - La vitesse absolue de croissance est $VAC=\frac{dN}{dt}$ et la vitesse relative de croissance est $VRC=\frac{1}{N}\frac{dN}{dt}$.

• 🔄 La courbe de croissance unicellulaire suit quatre phases :
  1. Latence
  2. Exponentielle
  3. Linéaire
  4. Ralentissement

Compléments

• Les critères géométriques mesurés comprennent :
  • La longueur
  • Le diamètre
  • La surface
  • Le volume, plus rarement

📌 La masse fraîche (MF) est mesurée sans détruire l’échantillon, mais ne distingue pas la croissance des mouvements d’eau, tandis que la masse sèche (MS) nécessite la destruction de l’échantillon et peut augmenter sous l’effet de la lignification ou de la mise en réserve.

• La croissance est limitée notamment par :
  • L’appauvrissement en nutriments
  • L’accumulation de produits toxiques
  • D’autres facteurs limitants

💡 Astuce mémo

Latence, exponentielle, linéaire, ralentissement

📖 6. Phytohormones et mode d’action

★ À maîtriser

• Les plantes immobiles perçoivent les facteurs biotiques et abiotiques de l’environnement grâce à des signaux tels que les hormones.

• Les phytohormones sont actives à faibles concentrations, et leurs effets peuvent varier, voire s’opposer, selon leur concentration et le tissu concerné.

• 🔄 La transduction hormonale suit une cascade :
  1. Signal
  2. Récepteurs
  3. Réponse biologique avec amplification

Compléments

• Les phytohormones citées comme connues à la fin du XXe siècle sont :

  • Les auxines
  • Les gibbérellines
  • L’acide abscissique
  • Les cytokinines
  • L’éthylène

• Les phytohormones citées comme plus récentes sont :

  • Les brassinostéroïdes
  • L’acide jasmonique
  • L’acide salicylique

• Une phytohormone peut être produite par des cellules ou des tissus largement répartis dans la plante, agir dans les cellules où elle est produite et ne nécessite donc pas toujours un transport depuis un organe spécialisé.

💡 Astuce mémo

Signal, récepteur, réponse biologique

📖 7. Récepteurs des phytohormones

★ À maîtriser

• Les caractéristiques d’un récepteur hormonal sont :

  • Une liaison à un seul type d’hormone ou à ses analogues
  • Une forte affinité compatible avec les concentrations physiologiques
  • Une saturation lorsque la concentration hormonale augmente
  • Une liaison réversible

• ABP1 est le récepteur à forte affinité de l’acide indole-3-acétique (AIA) le plus connu et est impliqué dans l’élongation cellulaire.

Compléments

• Les récepteurs ne sont pas tous connus pour chaque phytohormone, et une même hormone peut posséder plusieurs récepteurs.

• Chez le tabac, trois types de protéines liant l’auxine sont décrits : deux protéines membranaires à faible affinité et une protéine cytoplasmique et nucléaire à forte affinité, à action de type stéroïdien.

• CBF-1, protéine liant les cytokinines isolée du blé, est liée de façon lâche au ribosome et impliquée dans la régulation de la synthèse protéique.

• Le cours indique qu’un récepteur de l’acide abscissique est présent dans les cellules de garde des stomates et qu’aucune donnée n’est alors fournie pour les récepteurs des gibbérellines.

📖 8. Messagers secondaires végétaux

★ À maîtriser

📌 Pour que le calcium joue le rôle de messager secondaire, sa concentration doit être faible et contrôlée par le métabolisme.

Compléments

• Le cours mentionne la présence d’AMPc chez les plantes, mais rapporte l’absence de réponse sensible à l’AMPc, d’adényl-cyclase et de protéines kinases dépendantes de l’AMPc.

• La calmoduline est la principale protéine végétale liant le calcium et est décrite comme identique à la calmoduline cérébrale bovine.

• Des stimuli tels que la lumière et les hormones sont associés à l’action de kinases, à la phosphorylation d’enzymes et au maintien d’une faible concentration de calcium, tandis que l’existence de canaux calciques membranaires sensibles aux hormones et l’identité des enzymes phosphorylées et de leurs substrats restent à démontrer.

• Les IP3 et leurs dérivés sont des régulateurs clés de la concentration en Ca2+ en réponse à la lumière, à l’ABA, au froid et à la salinité.