Fiche de révision : Biologie et développement des végétaux

📋 Plan du Cours

1. Définition et diversité du végétal
2. Origine photosynthétique des végétaux
3. Endosymbiose et apparition des chloroplastes
4. Évolution des plantes terrestres
5. Phylogénie des angiospermes
6. Composition et fonctionnement végétal
7. Cycle et durée de vie des plantes
8. Structure et réserves de la graine
9. Germination et types de plantules
10. Organisation et systèmes racinaires

📖 1. Définition et diversité du végétal

🔑 Notions clés & Définitions

• Plasticité développementale : capacité d’un organisme à modifier son phénotype en réponse aux variations de son environnement
• Groupe monophylétique : ensemble d’organismes partageant un ancêtre commun et des caractères hérités de cet ancêtre

★ À maîtriser

📌 Les plantes se distinguent généralement des animaux par une mobilité passive, une sensibilité apparente, une nutrition par absorption et la présence de la photosynthèse, tandis que les animaux ont une mobilité active, ingèrent leur nourriture et ne réalisent pas la photosynthèse.

Compléments

• Les plantes terrestres sont majoritairement sessiles à l’état adulte, mais certaines peuvent se déplacer en flottant, comme la jacinthe d’eau et la pinsette, tandis que l’algue Chlamydomonas constitue une exception mobile.

• Certaines plantes répondent au toucher, comme le mimosa pudique, et à la lumière, tandis que les plantes carnivores peuvent ingérer des proies et que certains animaux sont capables de photosynthèse.

💡 Astuce mémo

Végétal sessile et autotrophe, animal mobile et hétérotrophe

📖 2. Origine photosynthétique des végétaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Thylakoïde : membrane impliquée dans la photosynthèse chez les cyanobactéries
• Carboxysome : structure qui renferme les enzymes assurant la fixation du CO₂

★ À maîtriser

• Les cyanobactéries sont les premiers organismes photosynthétiques connus et apparaissent il y a environ 3,5 milliards d’années.

📐 Formule — La photosynthèse transforme l’énergie lumineuse, le dioxyde de carbone et l’eau en glucose et en dioxygène : $6CO_2 + 6H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$.

Compléments

• La Terre s’est formée il y a 4,6 milliards d’années, les océans il y a 4 milliards d’années et la vie est apparue il y a environ 3,8 milliards d’années.

💡 Astuce mémo

Photosynthèse cyanobactérienne → accumulation d’oxygène → diversification végétale

📖 3. Endosymbiose et apparition des chloroplastes

★ À maîtriser

• L’oxygène libre commence à s’accumuler dans l’atmosphère à partir de 2,4 milliards d’années et atteint environ 20 % depuis 500 millions d’années.

• L’endosymbiose primaire correspond à l’intégration successive d’une bactérie aérobie devenue mitochondrie, puis d’une cyanobactérie devenue chloroplaste, dans une cellule eucaryote.

📌 Les cyanobactéries sont des procaryotes unicellulaires, tandis que les plantes modernes sont des eucaryotes photosynthétiques multicellulaires.

Compléments

• L’événement d’endosymbiose ayant conduit au chloroplaste ne s’est produit qu’une seule fois au cours de l’évolution.

💡 Astuce mémo

Procaryote → eucaryote → mitochondrie → chloroplaste

📖 4. Évolution des plantes terrestres

★ À maîtriser

• Les plantes terrestres, ou embryophytes, sont apparues il y a environ 590 millions d’années.

📌 Les bryophytes ne possèdent ni vraies racines ni vaisseaux conducteurs, tandis que les trachéophytes possèdent des vaisseaux conducteurs de sève et de vraies racines.

📌 Chez les gymnospermes, l’ovule est nu et il n’y a ni fleur ni fruit, tandis que chez les angiospermes l’ovule est entouré d’un ovaire qui donnera le fruit.

Compléments

• Les plantes vasculaires sont apparues il y a environ 420 millions d’années, les fougères il y a 400 millions d’années et les plantes à graines il y a 360 millions d’années.

💡 Astuce mémo

Embryophytes → trachéophytes → spermaphytes → angiospermes

📖 5. Phylogénie des angiospermes

★ À maîtriser

• Les angiospermes constituent un groupe monophylétique comprenant environ 369 000 espèces réparties en 416 familles.

📌 Les monocotylédones possèdent un cotylédon, tandis que les eudicotylédones possèdent deux cotylédons et un pollen tricolpaté.

Compléments

• Les monocotylédones comprennent notamment:

  • Orchidaceae
  • Poaceae
  • Bromeliaceae
  • Musaceae
  • Amaryllidaceae
  • Liliaceae

• Les eudicotylédones comprennent notamment:

  • Asteraceae
  • Fabaceae
  • Brassicaceae
  • céréales

💡 Astuce mémo

Monocotylédones : un cotylédon ; eudicotylédones : deux cotylédons

📖 6. Composition et fonctionnement végétal

🔑 Notions clés & Définitions

• Transpiration : sortie de l’eau absorbée par les racines au niveau des feuilles sous forme de vapeur d’eau

★ À maîtriser

• L’eau représente plus de 60 % de la composition moléculaire des plantes, tandis que les macroéléments représentent environ 90 % de leur masse élémentaire.

• La plante absorbe l’eau et la plupart des ions par les racines, absorbe le CO₂ par les feuilles, réalise la photosynthèse dans les chloroplastes et transforme ensuite le glucose pour fournir de l’énergie dans les mitochondries.

Compléments

• Les macroéléments comprennent C, H, O, N, P, K, Mg, Ca et S, tandis que les microéléments comprennent Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, B, Cl et Ni.

💡 Astuce mémo

Racines → eau et ions ; feuilles → CO₂ ; mitochondries → énergie

📖 7. Cycle et durée de vie des plantes

★ À maîtriser

• 🔄 Le cycle biologique suit cette succession:
  1. Germination
  2. Développement de la plantule
  3. Floraison
  4. Pollinisation
  5. Fécondation
  6. Formation de l’embryon dans la graine
  7. Dispersion de la graine

📌 Une plante annuelle réalise son cycle en une seule saison, une plante bisannuelle en deux saisons successives et une plante pérenne vit plus de deux saisons et réalise plusieurs cycles biologiques.

Compléments

• Les exemples de durées de vie sont:
  • annuelles : tournesol, colza, coquelicot
  • bisannuelles : carotte, betterave, digitale
  • pérennes : menthe, hêtre, dattier

💡 Astuce mémo

Germination → développement → floraison → fécondation → graine

📖 8. Structure et réserves de la graine

🔑 Notions clés & Définitions

• Graine : structure résultant de la transformation de l’ovule après la fécondation, qui protège l’embryon, assure sa dispersion et permet sa survie jusqu’à la germination
• Tégument : une ou plusieurs enveloppes protectrices plus ou moins épaisses et rigides qui protègent l’embryon et les réserves contre les agressions extérieures et régulent les échanges avec le milieu jusqu’à la germination
• Embryon : jeune plante contenue dans la graine qui se développe lors de la germination

📝 Points essentiels

📌 Dans une graine albuminée, les réserves sont principalement dans l’albumen qui entoure l’embryon, tandis que dans une graine exalbuminée elles sont principalement dans les cotylédons de l’embryon.

• Les principales formes de réserves sont: glucides sous forme d’amidon dans les amyloplastes, lipides dans les oléosomes, protéines dans les corps protéiques, protéines dans les grains d’aleurone

• 🔄 La maturation comprend:

  1. Accumulation des réserves dans l’albumen et/ou les cotylédons
  2. Déshydratation des tissus de 90 % à 10 % d’eau
  3. Ralentissement de l’activité métabolique
  4. Entrée en dormance

💡 Astuce mémo

Graine albuminée : réserves autour de l’embryon ; exalbuminée : réserves dans les cotylédons

📖 9. Germination et types de plantules

🔑 Notions clés & Définitions

• Germination : développement de l’embryon en plantule, régulé par des facteurs internes et externes afin de se déclencher dans des conditions favorables

★ À maîtriser

• Les facteurs internes qui inhibent la germination comprennent l’action mécanique ou chimique des téguments et les hormones inhibitrices.

• Les facteurs abiotiques favorables sont:

  • eau
  • température
  • lumière
  • oxygène
  • froid par stratification

📌 La germination épigée entraîne l’allongement de l’hypocotyle et la sortie des cotylédons, tandis que la germination hypogée maintient les cotylédons dans le sol et allonge l’épicotyle.

Compléments

• Environ 70 % des espèces végétales ont besoin de lumière pour germer, et une graine placée trop profondément dans le sol peut ne pas germer.

💡 Astuce mémo

Épigée : cotylédons sortent ; hypogée : cotylédons restent enfouis

📖 10. Organisation et systèmes racinaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Méristème : tissu indifférencié qui assure la production de nouveaux organes
• Racine adventive : racine qui se développe sur la tige à partir d’un nœud et peut contribuer à l’ancrage, à l’absorption et à la multiplication végétative
• Racine tubérisée : racine dont les organes et tissus se développent fortement pour accumuler des réserves glucidiques permettant la survie pendant la mauvaise saison et la reprise de croissance

📝 Points essentiels

📌 Le système caulinaire est l’axe aérien portant notamment les feuilles, les bourgeons et les organes reproducteurs, tandis que le système racinaire est l’axe souterrain.

• La racine assure l’ancrage, l’absorption de l’eau et des minéraux et parfois la mise en réserve de glucides ; elle présente un géotropisme positif et un phototropisme négatif.

📌 Un système racinaire pivotant possède une racine primaire dominante portant des racines secondaires et est majoritaire chez les eudicotylédones, tandis qu’un système fasciculé comprend des racines adventives de diamètre similaire et est majoritaire chez les monocotylédones.

💡 Astuce mémo

Pivotante : axe principal dominant ; fasciculée : racines adventives de diamètre similaire

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des grands groupes végétaux

Types de graines selon les réserves