Fiche de révision : Physiologie végétale

📋 Plan du Cours

1. Origine et diversité photosynthétique
2. Paroi végétale et plasmodesmes
3. Vacuoles et plastes végétaux
4. Tissus et organisation végétale
5. Absorption minérale et mycorhizes
6. Eau et potentiel hydrique
7. Transport des sèves végétales
8. Mécanismes de la photosynthèse
9. Développement des angiospermes

📖 1. Origine et diversité photosynthétique

★ À maîtriser

📐 Formule - La photosynthèse anoxygénique est représentée par $CO_2 + 2H_2S \rightarrow [H-C-OH] + S_2 + H_2O$.

• Les cyanobactéries ont réalisé la photosynthèse oxygénique, entraînant l’oxygénation de l’atmosphère, la formation de gisements de fer rubanés et l’apparition de la couche d’ozone.

📌 La théorie endosymbiotique attribue l’origine du noyau à l’archée, celle du chloroplaste à la cyanobactérie et celle de la mitochondrie à l’α-protéobactérie.

Compléments

• Les organismes photosynthétiques sont apparus après une évolution prébiologique des protocellules puis une évolution biologique des cellules procaryotes.

• Des cellules procaryotes capables de fermentation et de chimioautotrophie utilisent le CO2 pour produire de la matière organique, en tirant leur énergie chimique notamment de H2S ou de NH4.

• Les bactéries pourpres et vertes sont des exemples d’organismes réalisant une photosynthèse anoxygénique.

💡 Astuce mémo

L’oxygénation atmosphérique → formation de la couche d’ozone.

📖 2. Paroi végétale et plasmodesmes

🔑 Notions clés & Définitions

• Plasmodesmes : Pores traversant la paroi végétale qui permettent la communication entre cellules.

★ À maîtriser

• La paroi végétale comprend de la cellulose formée de glucose, de l’hémicellulose, du xylane et des pectines.

📌 Les communications végétales sont symplastiques par les plasmodesmes, apoplastiques par la paroi ou transcellulaires par des canaux, la diffusion ou des vésicules membranaires.

Compléments

• Les chaînes de cellulose associées par des liaisons hydrogène forment des microfibres, tandis que l’hémicellulose stabilise le réseau pariétal.

• Les pectines contiennent des galactoses ramifiés et leurs groupes carboxyliques interagissent avec le calcium.

• La paroi végétale contribue à la forme et à la taille des cellules, à leur croissance et à leurs échanges, et peut piéger des métaux lourds.

💡 Astuce mémo

Des plasmodesmes traversent la paroi comme des tunnels reliant deux cellules.

📖 3. Vacuoles et plastes végétaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Vacuole : Organite délimité par une membrane appelée tonoplaste et contenant un liquide nommé suc vacuolaire.

★ À maîtriser

• La vacuole centrale peut représenter 80 % du volume cellulaire et participe au stockage, notamment du saccharose, ainsi qu’à la régulation du pH par des pompes à H+.

📌 Dans l’obscurité, les proplastes se différencient en étioplastes, tandis qu’à la lumière ils se différencient en chloroplastes, qui peuvent ensuite devenir des chromoplastes ou des amyloplastes.

Compléments

📌 Les deux types de vacuoles mentionnés sont la vacuole lytique et la vacuole de stockage des protéines.

• Les transporteurs du tonoplaste comprennent des pompes utilisant l’ATP ou le PPi, des transporteurs ABC, des transporteurs secondaires utilisant le gradient de H+ et des canaux passifs.

• La vacuole peut dégrader sa membrane et libérer son contenu dans le cytosol, où celui-ci attaque l’ADN et l’ARN et provoque la mort de la cellule.

💡 Astuce mémo

L’éthioplaste se forme dans l’obscurité, le chloroplaste à la lumière.

📖 4. Tissus et organisation végétale

🔑 Notions clés & Définitions

• Méristème : Tissu où se déroulent de nombreuses mitoses et qui produit des tissus tout au long de la vie de la plante.

★ À maîtriser

📌 Le protoderme produit les tissus de revêtement, le méristème fondamental les tissus de remplissage et le procambium les tissus conducteurs du xylème et du phloème.

📌 Le collenchyme est formé de cellules vivantes à paroi secondaire cellulosique, tandis que le sclérenchyme comprend des fibres et des scléréites mortes à paroi lignifiée.

Compléments

• Les méristèmes racinaires se trouvent dans les racines et les méristèmes caulinaires dans les tiges.

• La cuticule hydrophobe, composée de lipides, rend imperméable la surface des cellules épidermiques et limite les pertes d’eau.

• Les angiospermes sont des spermaphytes à cormus composé de racines, d’une tige et de feuilles, et leurs deux groupes majoritaires sont les monocotylédones et les eudicotylédones.

📖 5. Absorption minérale et mycorhizes

🔑 Notions clés & Définitions

• Élément essentiel : Élément dont la privation entraîne une anomalie du développement de la plante.

★ À maîtriser

• Le cours indique que la nutrition minérale végétale comprend 16 éléments répartis entre microéléments et macroéléments.

📌 À la racine, les éléments minéraux peuvent emprunter la voie apoplastique à travers les parois ou la voie symplastique à travers les plasmodesmes, et l’endoderme imperméable bloque la voie apoplastique.

• Environ 80 % des plantes sont mycorhizées ; la plante bénéficie d’une surface accrue d’absorption d’eau et de sels minéraux, tandis que le champignon reçoit de la matière organique produite par la plante.

Compléments

• Une culture hors-sol, notamment en hydroponie ou en aéroponie, permet de tester l’essentialité d’un élément en observant les effets de sa privation.

• Pour un élément essentiel, la courbe de biomasse végétale en fonction de la teneur de l’élément dans le milieu a une forme en cloche.

💡 Astuce mémo

La voie apoplastique longe les parois, la voie symplastique passe par les plasmodesmes.

📖 6. Eau et potentiel hydrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Potentiel hydrique : Énergie libre d’une molécule d’eau ; l’eau se déplace dans le sens des potentiels hydriques décroissants.

★ À maîtriser

📌 Une cellule plasmolysée est pauvre en eau, une cellule turgescente est gorgée d’eau et une cellule à la plasmo-limite présente une membrane qui ne se décolle pas complètement.

• Les trois fractions d’eau du sol sont :
  • l’eau libre, qui s’infiltre rapidement par gravité
  • l’eau capillaire, exploitable par la plante
  • l’eau liée, retenue au sol et inexploitable après absorption et évaporation

Compléments

• La composante osmotique entraîne le déplacement de l’eau vers les concentrations plus élevées, c’est-à-dire dans le sens croissant du potentiel osmotique.

• La pression peut inverser le sens du déplacement de l’eau lorsque la pression est positive.

• La cohésion correspond aux interactions électrostatiques entre molécules d’eau, tandis que l’adhésion est la capacité de l’eau à établir des liaisons hydrogène avec une surface ou un milieu.

💡 Astuce mémo

Eau libre → eau capillaire → eau liée : l’eau devient progressivement moins disponible.

📖 7. Transport des sèves végétales

★ À maîtriser

• Le xylème conduit la sève brute, composée d’eau et de minéraux, des racines vers les feuilles dans un sens ascendant et unidirectionnel.

• Les modèles proposés pour expliquer la montée de la sève xylémienne sont la capillarité, la pression racinaire et la tension-cohésion, la transpiration stomatique tirant alors les molécules d’eau.

• Le phloème transporte la sève élaborée, composée de sève brute et de matière organique, dans plusieurs directions selon les relations entre organes sources et organes puits.

• Le chargement en saccharose des tubes criblés depuis les feuilles crée une pression et favorise l’entrée d’eau depuis le xylème ; aux organes puits, le saccharose est absorbé et l’eau retourne au xylème par diffusion.

Compléments

• Les éléments du xylème comprennent les vaisseaux, présents uniquement chez les angiospermes selon le cours, les cellules associées aux vaisseaux, le parenchyme et les fibres xyléniennes de soutien.

• La pression racinaire résulte de l’accumulation d’ions dans le cylindre central, favorisée par la barrière endodermique, ce qui entraîne une entrée massive d’eau et une pression transmise dans la plante.

💡 Astuce mémo

Le xylème monte à sens unique, le phloème suit les relations source-puits.

📖 8. Mécanismes de la photosynthèse

★ À maîtriser

• La photosynthèse est une réaction photochimique et biochimique qui se déroule dans le chloroplaste, en particulier au niveau des thylakoïdes.

• Dans la phase primaire, les photons excitent les chlorophylles qui perdent un électron ; l’eau leur fournit des électrons et se divise en libérant des ions H+, lesquels contribuent à un gradient de protons dans le lumen.

• Le gradient de protons dans le lumen permet la production d’ATP, et la phase primaire fournit de l’ATP et du NADPH.

• Le cycle de Calvin utilise l’ATP et le NADPH pour produire du saccharose et de l’amidon.

Compléments

• La RubisCO, enzyme intervenant dans le cycle de Calvin, est présentée dans le cours comme l’enzyme la plus abondante sur Terre.

💡 Astuce mémo

Lumière → ATP et NADPH → cycle de Calvin.

📖 9. Développement des angiospermes

🔑 Notions clés & Définitions

• Phytohormones : Hormones végétales qui régulent la croissance et le développement et dont les actions concertées dépendent du stade de développement de la plante.

📝 Points essentiels

• Une hormone végétale agit même à faible concentration.

• Les changements de conditions de vie comprennent :

  • la gravité
  • la nutrition hydrominérale
  • la perception de la lumière
  • la déshydratation
  • la reproduction

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des tissus conducteurs