Fiche de révision : Physiologie végétale

📋 Plan du Cours

1. Origine des organismes photosynthétiques
2. Lignée verte et diversification végétale
3. Cellule végétale et ses compartiments
4. Tissus végétaux et organisation
5. Absorption des éléments minéraux
6. Gestion et transport de l’eau
7. Phases de la photosynthèse
8. Croissance et totipotence végétales
9. Germination et dormance des graines
10. Floraison et maturation des fruits

📖 1. Origine des organismes photosynthétiques

★ À maîtriser

• Les organismes photosynthétiques eucaryotes sont apparus après des événements d’endosymbiose impliquant une cellule eucaryote primitive hétérotrophe et une cyanobactérie, à l’origine des chloroplastes.

• La cellule eucaryote photosynthétique possède une double enveloppe chloroplastique et le chloroplaste a perdu une partie de son génome, transférée vers le noyau, ce qui explique sa semi-autonomie.

Compléments

• L’endosymbiose primaire est représentée comme un événement unique, tandis que l’endosymbiose secondaire est représentée comme plusieurs événements.

📖 2. Lignée verte et diversification végétale

★ À maîtriser

• La lignée verte comprend les Chlorobiontes, dont les Chlorophytes et les Charophytes, ainsi que les Embryophytes.

• La diversification présentée mène des algues vertes marines et d’eau douce à la colonisation terrestre par les Charophytes, puis à l’émergence et à la diversification des Embryophytes.

Compléments

• Les Embryophytes comprennent les Bryophytes et les Trachéophytes, tandis que les Trachéophytes comprennent les Ptéridophytes et les Spermatophytes.

• Les Spermatophytes comprennent les Gymnospermes et les Angiospermes.

💡 Astuce mémo

Algues vertes → Charophytes → Embryophytes

📖 3. Cellule végétale et ses compartiments

★ À maîtriser

• Les principales spécificités de la cellule végétale sont :

  • La paroi pecto-cellulosique
  • La vacuole
  • Les plastes

• Les plasmodesmes assurent des communications entre cellules végétales adjacentes.

Compléments

• Les constituants cités de la paroi sont :

  • La lamelle moyenne
  • La membrane plasmique
  • La paroi primaire
  • La cellulose
  • Les hémicelluloses
  • Les pectines
  • Les xyloglucanes

• Les transports intercellulaires végétaux peuvent emprunter les voies symplastique, apoplastique ou transcellulaire.

• Le chloroplaste possède une enveloppe à deux membranes, des thylakoïdes regroupés en grana et un génome chloroplastique présent en plusieurs copies.

📖 4. Tissus végétaux et organisation

★ À maîtriser

• Les méristèmes primaires et leurs dérivés sont :
  • Le protoderme, à l’origine des tissus de revêtement
  • Le méristème fondamental, à l’origine des tissus fondamentaux
  • Le procambium, à l’origine des tissus conducteurs

📌 Le collenchyme est formé de cellules vivantes à paroi secondaire cellulosique assurant le soutien, tandis que le sclérenchyme comprend des fibres et des scléréites à paroi secondaire lignifiée, généralement mortes, qui soutiennent et consolident les tissus conducteurs.

• Le xylème conduit la sève brute et comprend des éléments conducteurs aux épaississements annelés, spiralés, scalariformes, réticulés ou ponctués.

• Le phloème conduit la sève élaborée dans des tubes criblés associés à des cellules compagnes.

Compléments

• La cuticule des tissus de revêtement contient notamment des cires épicuticulaires, de la cutine et une lamelle pectique, et contribue à l’hydrophobicité.

• Les parenchymes comprennent les parenchymes photosynthétique, de réserve, aérifère, aquifère, de remplissage et de sécrétion.

• La croissance secondaire des Eudicotylédones implique le cambium vasculaire, qui produit le xylème secondaire et le phloème secondaire, ainsi que le cambium subéro-phellodermique, qui génère le périderme.

💡 Astuce mémo

Xylème : sève brute ; phloème : sève élaborée

📖 5. Absorption des éléments minéraux

★ À maîtriser

• Un élément minéral essentiel contribue à la constitution des composés organiques, au stockage énergétique et à l’intégrité structurale, au potentiel osmotique et aux balances ioniques, à la structure ou fonction enzymatique, ou à la constitution de groupes prosthétiques et au transport d’électrons.

• La relation entre croissance et teneur interne en élément essentiel distingue une zone de carence, une zone optimale, une consommation de luxe et une zone de toxicité.

📌 La voie symplastique fait passer les substances de cellule en cellule par le cytoplasme, tandis que la voie apoplastique les fait progresser dans les parois et espaces extracellulaires; le cadre de Caspary de l’endoderme intervient dans leur séparation.

Compléments

• Les catégories de mycorhizes présentées sont :

  • Les ectomycorhizes
  • Les endomycorhizes à pelotons
  • Les endomycorhizes vésiculaires-arbusculaires
  • Les ectendomycorhizes

• Les exemples de partenaires cités sont :

  • Noisetier et truffe
  • Épicéa et cèpe
  • Orchidaceae et Rhizoctonia
  • Plantes herbacées et Glomus
  • Arbousier et Rhizosciphus

💡 Astuce mémo

Voie symplastique à travers le cytoplasme, voie apoplastique par les parois

📖 6. Gestion et transport de l’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Potentiel hydrique : La somme des potentiels osmotique, hydrostatique, matriciel et gravitationnel.

★ À maîtriser

📌 Une pression positive donne un potentiel hydrostatique positif, tandis qu’une pression négative, correspondant à une tension, donne un potentiel hydrostatique négatif.

• Le sol distingue l’eau libre, l’eau capillaire et l’eau liée ou hygroscopique; la réserve utile se situe entre la capacité au champ et le point de flétrissement permanent.

• La transpiration foliaire crée une tension qui, avec la cohésion de l’eau et son adhésion aux parois, contribue à la montée de la sève brute dans le xylème et à son absorption racinaire.

• La sève élaborée circule du ou des organes sources vers les organes puits dans le phloème, tandis que la sève brute circule dans le xylème.

Compléments

• La composante osmotique du potentiel hydrique est liée à la pression osmotique et est représentée par $\Psi_s=-\pi$.

• La poussée racinaire constitue un flux de pression associé à un gradient de potentiel hydrique et à l’absorption active d’ions.

📖 7. Phases de la photosynthèse

★ À maîtriser

📐 Formule - Le bilan simplifié de la photosynthèse est $6\,CO_2+12\,H_2O+\text{lumière}\rightarrow C_6H_{12}O_6+6\,O_2+6\,H_2O$.

📌 La phase photochimique se déroule au niveau des thylakoïdes et produit notamment de l’ATP et du NADPH, tandis que la phase biochimique se déroule dans le stroma et utilise ces produits pour le métabolisme carboné.

• 🔄 Le cycle de Calvin comprend trois étapes :
  1. Fixation du CO₂
  2. Réduction du 3-phosphoglycérate en G3P
  3. Régénération du RuBP à partir du G3P

Compléments

• La photosynthèse permet la synthèse de saccharose et d’amidon.

💡 Astuce mémo

Phase photochimique → cycle de Calvin → sucres

📖 8. Croissance et totipotence végétales

★ À maîtriser

• L’auxine stimule les ATPases-H⁺, acidifie la paroi, active les expansines, augmente l’extensibilité pariétale, puis favorise l’entrée d’eau dans la vacuole et la croissance cellulaire.

• Les manifestations de totipotence présentées comprennent :

  • La reconstruction d’un méristème
  • La réparation d’un tissu
  • Le débourrement des bourgeons
  • L’organogenèse de novo
  • La formation de racines secondaires

Compléments

• Les hormones végétales citées sont :
  • L’auxine
  • L’éthylène
  • Les cytokinines
  • L’acide abscissique
  • Les gibbérellines
  • Les brassinostéroïdes

📖 9. Germination et dormance des graines

★ À maîtriser

• La germination mobilise l’eau d’imbibition et les gibbérellines, qui favorisent la production d’amylase et la mobilisation de l’amidon en sucres nécessaires à la croissance de l’embryon.

Compléments

📌 La germination est distinguée selon que la graine est non dormante ou dormante, et une viviparité fortuite est illustrée par le maïs et la tomate.

• Les inhibitions tégumentaires comprennent :

  • L’imperméabilité à l’eau ou à l’oxygène
  • La résistance mécanique
  • Les inhibiteurs chimiques

• Les dormances embryonnaires présentées sont photolabiles ou scotolabiles, psychrolabiles et xérolabiles.

• La levée de dormance peut être obtenue par scarification, stratification ou post-maturation au sec.

💡 Astuce mémo

Dormance : conditions défavorables ou inhibitions ; quiescence : conditions défavorables sans dormance

📖 10. Floraison et maturation des fruits

★ À maîtriser

• La floraison est présentée comme une succession d’induction florale, initiation florale, évocation florale et floraison, sous l’influence de facteurs externes comme la photopériode et la température, et de facteurs endogènes comme l’âge et les gibbérellines.

Compléments

• Les facteurs externes cités pour la floraison sont la photopériode et la température, tandis que les facteurs endogènes cités sont l’âge et les gibbérellines.

• Le fruit comprend un péricarpe formé de l’épicarpe, du mésocarpe et de l’endocarpe, et il se développe à partir de l’ovaire après la fécondation.

📌 Le cours distingue les fruits climactériques des fruits non-climactériques dans le cadre de la maturation et de la respiration.

💡 Astuce mémo

Induction florale → initiation → évocation → floraison