Fiche de révision : Adaptations et plasticité des angiospermes

📋 Plan du Cours

1. Sélection naturelle et contraintes environnementales
2. Adaptations des plantes aux milieux secs
3. Métabolismes et cycles en milieu sec
4. Adaptations aux milieux aquatiques
5. Convergences et régressions évolutives
6. Accommodations et plasticité végétative
7. Déclenchement de la floraison
8. Contrôle moléculaire de la floraison
9. Nutrition et développement symbiotiques
10. Dialogue moléculaire et symbioses

📖 1. Sélection naturelle et contraintes environnementales

🔑 Notions clés & Définitions

• Sélection naturelle : Processus qui favorise, dans un milieu donné, les individus porteurs de particularités héréditaires améliorant leur survie ou leur reproduction, jusqu’à rendre ces traits majoritaires dans la population.
• Stress : Tout facteur défavorable à la survie du végétal.

📝 Points essentiels

• Les facteurs subis par les végétaux sont :
  • climatologiques
  • édaphiques
  • écologiques ou biologiques

📌 Une adaptation est un caractère retenu au cours de l’évolution, tandis qu’une accommodation est une réponse provisoire déclenchée lorsque la plante en a besoin.

📖 2. Adaptations des plantes aux milieux secs

🔑 Notions clés & Définitions

• Xérophytes : Plantes capables de supporter des phases de faible disponibilité en eau.
• Sclérophytes : Plantes possédant des caractéristiques qui limitent surtout les pertes d’eau et, plus rarement, optimisent l’absorption racinaire.
• Malacophytes : Plantes succulentes qui stockent l’eau dans leurs tiges ou leurs feuilles, notamment dans les vacuoles des cellules du parenchyme aquifère.

★ À maîtriser

• Les sclérophytes peuvent : réduire leur surface foliaire, développer leur système racinaire, épaissir leur cuticule, porter des poils denses, former un hypoderme, avoir peu de stomates parfois cachés dans des cryptes, lignifier leurs feuilles

Compléments

• En période humide, les cellules du parenchyme aquifère stockent l’eau dans leurs vacuoles et augmentent de volume ; en période sèche, elles diminuent de volume en restituant l’eau à la plante.

📖 3. Métabolismes et cycles en milieu sec

🔑 Notions clés & Définitions

• Éphémérophytes : Plantes qui réalisent leur cycle en quelques jours à quelques semaines et passent l’essentiel de l’année sous forme de graine.
• Métabolisme CAM : Le métabolisme CAM permet à certaines plantes d’ouvrir leurs stomates la nuit, de piéger le carbone sous forme de malate et de le récupérer le jour.
• Revivescence : Capacité de certaines plantes à survivre à une période sèche sous un aspect rabougri et desséché, puis à reverdir lorsqu’il pleut.

★ À maîtriser

• 🔄 Le cycle des éphémérophytes dépend de la pluie :

  1. Après des précipitations suffisantes, la graine germe.
  2. La plante fleurit rapidement.
  3. Elle produit des fruits et des graines.
  4. Si l’eau est insuffisante, les inhibiteurs de germination ne sont pas lessivés et la graine ne germe pas.

• 🔄 La concentration du CO2 autour de la Rubisco est augmentée par les étapes suivantes :

  1. La PEP carboxylase fixe le CO2 sur le PEP et forme du malate.
  2. Le malate diffuse vers des cellules voisines.
  3. Le malate cède son carbone à la Rubisco, augmentant localement la concentration en CO2 et évitant la photorespiration.

Compléments

• Dans la photosynthèse en C4, les cellules du mésophylle produisent de l’ATP et du NADPH et stockent le CO2 sous forme de malate, tandis que les cellules de la gaine réalisent le cycle de Calvin et stockent de l’amidon.

📖 4. Adaptations aux milieux aquatiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Parenchyme aérifère : Parenchyme dont les nombreuses lacunes facilitent le passage de l’air dans la plante jusqu’aux racines.

★ À maîtriser

• Chez les plantes aquatiques, le dioxygène peu soluble dans l’eau peut manquer aux cellules, notamment aux racines en eau stagnante ou dans la vase.

Compléments

• Les lacunes du parenchyme aérifère favorisent aussi la flottabilité et contribuent à maintenir la plante dressée près de la lumière.

📖 5. Convergences et régressions évolutives

🔑 Notions clés & Définitions

• Convergence évolutive : Phénomène par lequel des groupes phylogénétiques éloignés développent des réponses adaptatives similaires au même stress.

📝 Points essentiels

• Des familles végétales éloignées peuvent présenter des organes succulents sous des conditions sèches, et les plantes de montagne sont souvent poilues et en coussinet.

📌 Les halophytes, adaptées à l’excès de sel, peuvent présenter des adaptations similaires à celles des xérophytes, adaptées à la sécheresse.

• Chez les Poacées, l’ancêtre commun présentait deux carpelles et trois étamines, contre trois carpelles et six étamines auparavant dans le modèle évoqué par le cours.

• Chez les Poacées, l’épillet est un petit épi protégé par deux glumes, et il contient d’abord une fleur puis plusieurs.

💡 Astuce mémo

Même stress, réponses convergentes ; certaines structures, comme les pièces florales des Poacées, régressent.

📖 6. Accommodations et plasticité végétative

🔑 Notions clés & Définitions

• Plasticité phénotypique : Capacité d’un même génotype à prendre des aspects différents selon les conditions environnementales.

★ À maîtriser

• Une feuille de lumière peut présenter plusieurs assises de parenchyme palissadique, tandis qu’une feuille d’ombre n’en présente qu’une et possède des chloroplastes plus nombreux et particulièrement riches en pigments.

• 🔄 Le fonctionnement saisonnier du cambium suit ces étapes :

  1. Au printemps, le cambium produit des vaisseaux de xylème nombreux et de grand diamètre.
  2. En été et en automne, il produit moins de vaisseaux, de diamètre réduit, et davantage de fibres.
  3. En hiver, le cambium cesse son activité.

• Les cernes annuelles reflètent l’activité saisonnière du cambium, mais leur épaisseur varie selon les conditions météorologiques de chaque année : des conditions favorables donnent une cerne épaisse, tandis que la sécheresse ou le froid excessif donnent une cerne fine.

Compléments

• Les paramètres abiotiques peuvent régler le moment et l’intensité de fonctionnement des méristèmes, notamment lors des tropismes, comme le phototropisme positif de la tige feuillée et le gravitropisme positif des racines.

📖 7. Déclenchement de la floraison

🔑 Notions clés & Définitions

• Vernalisation : Exposition au froid nécessaire à certaines plantes pour acquérir la capacité de fleurir ultérieurement.
• Photopériodisme : Ensemble des influences exercées par la durée relative du jour et de la nuit.

★ À maîtriser

• La vernalisation nécessite généralement des températures comprises entre 1 et 10 °C pendant quelques jours à quelques semaines, et la période de froid peut être fragmentée.

📌 Les plantes préférantes fleurissent mieux après vernalisation, tandis que les plantes à vernalisation obligatoire en ont besoin pour fleurir, comme de nombreuses bisannuelles.

Compléments

• L’oignon, la carotte, l’avoine et la moutarde sont des plantes de jours longs qui fleurissent si elles reçoivent au moins 12 h de lumière par jour, tandis que l’endive en nécessite 16 h.

• Les plantes de jours courts ne fleurissent que lorsque la durée quotidienne de lumière ne dépasse pas une certaine valeur ; une nuit longue suffit à induire la floraison de la lampourde, tandis qu’il faut environ 30 nuits longues chez les chrysanthèmes.

📖 8. Contrôle moléculaire de la floraison

★ À maîtriser

• Lors de la vernalisation, le froid favorise l’accumulation de VIN3, qui provoque la désacétylation des histones H3 et H4 du gène FLC ; VRN1 et VRN2 favorisent ensuite la méthylation de l’histone H3, condensant durablement la chromatine et bloquant FLC.

• Lorsque l’expression de FLC est bloquée, le gène FT, qui code le florigène, peut s’exprimer.

• Lors du photopériodisme, le phytochrome activé Pfr déclenche, via CO, la transcription de FT dans les feuilles ; la protéine FT est ensuite transportée par le phloème jusqu’au méristème apical caulinaire.

Compléments

• Au méristème, FT s’associe au facteur de transcription FD et active les gènes de classe ABCDE, directement ou via la production de SOC1, à condition que FLC ne soit plus présent.

• Chez les plantes de jours longs, Pfr active l’expression de gènes permettant la floraison, tandis que chez les plantes de jours courts, Pfr active l’expression de gènes qui bloquent la floraison.

💡 Astuce mémo

Froid : VIN3 bloque FLC, puis FT s’exprime ; lumière : Pfr active CO puis FT.

📖 9. Nutrition et développement symbiotiques

★ À maîtriser

📌 Les ectomycorhizes forment des structures autour des racines et des filaments entre leurs cellules, tandis que les endomycorhizes établissent des structures d’échange au contact de la membrane plasmique végétale.

• Les bactéries Rhizobium associées aux Légumineuses fixent le N2 atmosphérique grâce à la nitrogénase et le transforment en NH4+, qui peut être incorporé à un squelette carboné pour former des acides aminés comme la glutamine.

Compléments

• Les ectomycorhizes s’associent notamment à des angiospermes ligneuses, tandis que les endomycorhizes s’associent plutôt à des plantes herbacées.

• Les mycorhizes augmentent la surface d’absorption des nutriments du sol et facilitent le prélèvement d’eau et de minéraux.

• Les symbioses nutritives fournissent à la plante des ressources pour construire ou agrandir des organes et réaliser des réserves en vue de la reprise de la végétation ou de la reproduction.

📖 10. Dialogue moléculaire et symbioses

★ À maîtriser

• En présence d’ectomycorhizes, les racines deviennent courtes, épaisses et ramifiées en fourche, et sont entourées d’un manchon mycélien.

• En présence de Rhizobium, des nodosités sphériques ou allongées se forment sur les racines des Fabacées et grandissent grâce à un méristème apical racinaire.

• Dans la symbiose Rhizobium-Fabacée, les flavonoïdes des exsudats racinaires attirent les bactéries, qui sécrètent des facteurs Nod ; ceux-ci déclenchent la courbure du poil absorbant et la formation d’un méristème, puis l’adhésion et l’internalisation bactériennes en cordon infectieux, jusqu’à l’installation dans la nodosité.

Compléments

• Les structures symbiotiques se mettent en place grâce à un dialogue moléculaire entre la plante et son symbiote, qui permet notamment la dédifférenciation et l’apparition de nouveaux méristèmes racinaires.

💡 Astuce mémo

Exsudats, facteurs Nod, courbure du poil, cordon infectieux, nodosité.

📊 Tableaux de synthèse

Stratégies face au manque d’eau