★ À maîtriser
📌 Les végétaux sont définis comme des organismes eucaryotes multicellulaires photosynthétiques, selon des critères morphologiques et fonctionnels, et non comme un groupe de systématique phylogénétique.
Compléments
Les champignons, dépourvus de chlorophylle, étaient autrefois étudiés et classés parmi les végétaux, mais ils en sont exclus dans la définition retenue ici.
Les cellules de champignons possèdent une paroi et une vacuole, mais pas de plastes, tandis que les cyanobactéries possèdent une paroi, mais ni vacuole ni plastes.
Monotropa hypopitys est une plante parasite qui a perdu sa capacité photosynthétique et prélève de la matière organique à partir d’un réseau de filaments de champignons.
Les végétaux et le phytoplancton contribuent à la production primaire en transformant l’énergie lumineuse en énergie chimique, ensuite transférée aux autres compartiments trophiques.
Un champignon peut être immobile et une cyanobactérie chlorophyllienne, sans être pour autant un végétal eucaryote.
★ À maîtriser
Compléments
📌 Le terme « végétaux » désigne des regroupements traditionnels établis selon des critères choisis, et peut recevoir plusieurs définitions selon le champ d’étude.
Les logettes du liège observées par Hooke évoquent des cellules de moines ou des alvéoles de ruche.
★ À maîtriser
La membrane plasmique des cellules végétales est une bicouche de phospholipides contenant des protéines enchâssées, organisée selon le modèle de la mosaïque fluide et caractérisée par une asymétrie fonctionnelle.
La membrane plasmique contrôle les échanges entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule grâce à sa perméabilité sélective et à des transports passifs ou actifs.
Compléments
Les cellules végétales ne contiennent pas de cholestérol.
La membrane plasmique permet l’endocytose et l’exocytose, mais la présence d’une paroi rend la phagocytose impossible.
★ À maîtriser
Le cytoplasme contient environ 80 % d’eau, ainsi que des ions, des molécules organiques et des ribosomes libres.
Le métabolisme secondaire produit notamment : des terpénoïdes dérivés des lipides, des alcaloïdes dérivés des acides aminés, des composés phénoliques dérivés de la voie du shikimate
Compléments
Le cytoplasme est le siège de nombreuses réactions du métabolisme primaire.
Le cytoplasme peut stocker de l’amidon floridéen extraplastidial chez les algues rouges et des gouttelettes lipidiques.
Les mouvements de cyclose assurent le brassage des molécules dans le cytoplasme; ils sont assurés par des interactions avec des protéines du cytosquelette, notamment l’actine, et sont contraints par le volume de la vacuole.
Les métabolites secondaires peuvent contribuer : à la défense contre les prédateurs et les pathogènes, à l’attraction des pollinisateurs et des disséminateurs, aux échanges de signaux, à la protection contre les UV et la photooxydation, à la lutte contre les stress physiques
Les interactions entre actine et protéines du cytosquelette entraînent les mouvements de cyclose.
★ À maîtriser
L’enveloppe nucléaire est percée de pores nucléaires qui permettent l’export et l’import d’ARN et de protéines.
Le noyau stocke une grande partie de l’ADN de la cellule eucaryote.
Le nucléoplasme contient de l’ADN et de l’ARN, tandis que le nucléole contient de l’ARN ribosomique (ARNr) et constitue une zone de transcription dense.
📌 La chromatine existe sous forme d’euchromatine lâche et active ou d’hétérochromatine condensée et inactive.
📌 Le réticulum endoplasmique granuleux (REG) porte des ribosomes et participe à la synthèse des protéines, tandis que le réticulum endoplasmique lisse (REL), dépourvu de ribosomes, synthétise les lipides des nouvelles membranes.
Compléments
La membrane externe de l’enveloppe nucléaire est en continuité avec le réticulum endoplasmique.
L’appareil de Golgi est constitué de membranes organisées en saccules empilés.
L’appareil de Golgi effectue des modifications post-traductionnelles des protéines, notamment leur glycosylation.
★ À maîtriser
Les peroxysomes participent aux réactions d’oxydoréduction, notamment à la détoxification du H₂O₂ par les catalases.
Les glyoxysomes sont des peroxysomes particuliers des plantes, associés au cycle du glyoxylate dans les feuilles et les graines oléagineuses.
Les mitochondries possèdent deux membranes, externe et interne, qui délimitent un espace intermembranaire et une matrice ; la membrane interne forme des crêtes mitochondriales.
Les mitochondries sont le siège de la respiration cellulaire et des oxydations phosphorylantes qui synthétisent l’ATP, forme d’énergie échangeable et utilisable par la cellule.
Compléments
Le peroxysome est sphérique, possède une seule membrane et contient une matrice amorphe finement granuleuse, parfois avec des cristallisations.
Dans les cellules végétales chlorophylliennes, les peroxysomes participent au cycle photorespiratoire, important pour le métabolisme du carbone et la synthèse de la sérine et de la glycine.
Dans les graines oléagineuses, les glyoxysomes sont associés à la mobilisation des triglycérides des gouttelettes lipidiques et au métabolisme des acides gras.
Les mitochondries contiennent un ADN circulaire, de l’ARN et des mitoribosomes, caractéristiques associées à leur origine endosymbiotique.
Oxydations peroxysomales → détoxification du H₂O₂ ; respiration mitochondriale → ATP
★ À maîtriser
Les constituants polysaccharidiques comprennent :
Les protoplastes sont obtenus en traitant des cellules végétales avec des enzymes telles que les pectinases et la cellulase, qui dissocient ou éliminent la paroi, puis en ajoutant des ions et des sucres pour équilibrer la pression osmotique du milieu de culture.
📌 La paroi pecto-cellulosique végétale est essentiellement glucidique, contrairement à la matrice extracellulaire animale, riche en collagène.
Compléments
Les constituants non polysaccharidiques comprennent :
La perte de la paroi fait perdre aux cellules végétales leur forme et leur donne une apparence sphérique ; ces cellules sont appelées protoplastes.
Les protoplastes peuvent être utilisés en biotechnologie pour la transgenèse, la mutagenèse et l’hybridation somatique.
L’extraction des constituants pariétaux commence par le broyage et la séparation de la paroi des autres constituants cellulaires à l’aide de Triton, un détergent, et d’enzymes, puis se poursuit par des lavages et la séparation des constituants de la paroi.
La coloration au rouge de ruthénium met en évidence les fonctions acides des pectines, tandis que le rouge Congo colore spécifiquement la cellulose.
★ À maîtriser
📌 Les glucides comprennent les oses, monomères ; les oligosides, faiblement polymérisés ; et les polyosides, hautement polymérisés. Les glycoconjugués associent une partie glucidique à une partie non glucidique, notamment protéique ou lipidique ; les dérivés d’oses peuvent résulter de phosphorylation, d’oxydation ou d’amination.
📌 Les osides sont des polymères qui se divisent en holosides, constitués uniquement d’oses, et en hétérosides, constitués d’oses et d’aglycones ou génines.
La cellulose est un polymère d’environ 100 unités dimériques de D-glucopyranose, le cellobiose, liées en β(1→4).
L’assemblage parallèle de 60 à 70 molécules de cellulose forme une microfibrille, état supramoléculaire impliqué dans l’armature pariétale et la résistance à la traction.
Compléments
Les exemples d’oligosides sont :
L’amylose, l’amylopectine, le glycogène, la cellulose, l’inuline et la callose sont des homopolymères, tandis que les hémicelluloses et les pectines sont des hétéropolymères.
La cellulose est linéaire, non ramifiée et insoluble dans la plupart des solvants.
Dans la cellulose, les résidus de glucose adoptent une conformation en chaise avec des orientations opposées.
Des liaisons faibles hydrogène intrachaînes et interchaînes contribuent à la stabilité et à l’association des chaînes de cellulose ; les liaisons covalentes glycosidiques relient les résidus de glucose au sein de chaque chaîne.
Les microfibrilles de cellulose confèrent à la paroi des propriétés mécaniques d’élasticité.
Des chaînes de cellulose parallèles s’assemblent comme des câbles en microfibrilles.
★ À maîtriser
Compléments
Les xyloglucanes sont un exemple d’hémicelluloses.
Les hémicelluloses ne s’associent pas en microfibrilles.
Le squelette principal et les chaînes latérales des hémicelluloses varient selon les espèces et le stade de développement.
★ À maîtriser
📌 Les deux principaux types de pectines sont les homogalacturonanes (HGA), dont les acides galacturoniques sont méthylés ou non et présentent une acidité variable, et les rhamnogalacturonanes I (RGI), dont le rhamnose porte des branchements de résidus osidiques variés.
Les groupements COOH des pectines leur confèrent un caractère anionique, une polarité et une forte affinité pour Ca2+.
Les ions bivalents, notamment Ca2+, établissent des liaisons ioniques entre deux chaînes de pectine selon le modèle de la « boîte à œufs », formant un gel semi-rigide qui assure la cohésion intercellulaire.
Compléments
La chaîne principale des pectines est un galacturonane dont l’alcool en C6 est remplacé par un groupement carboxyle COOH.
Le caractère anionique des pectines leur permet d’échanger des ions et leur polarité favorise l’hydratation de la paroi.
Un chélateur comme l’EDTA ou un pH favorisant la répulsion des groupements COO− peut défaire les liaisons entre chaînes de pectines.
La boîte à œufs retient les chaînes de pectine avec des ions calcium.
★ À maîtriser
📌 Les deux grands groupes de protéines pariétales sont les protéines de structure et les enzymes.
Compléments
L’extensine, une HRGP (glycoprotéine riche en hydroxyproline), contribue au verrouillage de la paroi en fin de croissance, et ses chaînes peuvent se lier par des liaisons covalentes entre résidus de tyrosine.
Les polygalacturonases dégradent les pectines et participent à la maturation et au ramollissement des fruits.
Les peroxydases réalisent le pontage des HRGP.
Les pectines méthylestérases (PME) créent des pores dans la paroi en clivant les groupements CH3 des homogalacturonanes.
Les hydrolases fragilisent les liaisons ; les peroxydases pontent les HRGP.
★ À maîtriser
Dans la paroi primaire, les microfibrilles de cellulose sont peu ordonnées et plutôt dispersées, et une matrice de pectines et d’hémicelluloses les réunit.
La paroi secondaire est plus régulière et plus compacte que la paroi primaire ; ses microfibrilles peuvent changer d’orientation lors des dépôts, comme dans un contreplaqué.
La cellulose et les lignines représentent ensemble 70 % de la biomasse organique totale.
La lignification rend la paroi résistante et imperméable, inhibe les échanges, puis entraîne la destruction du contenu intracellulaire et la mort cellulaire.
Les fibres, trachéides et éléments de vaisseaux du bois sont des cellules mortes, comme les cellules du sclérenchyme, dont les scléréides de la coquille de noisette.
Compléments
📌 Dans l’analogie du béton armé, la cellulose correspond à l’acier résistant à la traction, tandis que les hémicelluloses, les pectines et les protéines correspondent au béton résistant à la compression.
Les xyloglucanes contribuent au positionnement des fibrilles cellulosiques, auxquelles ils sont liés par des liaisons hydrogène acidolabiles.
La paroi primaire présente des propriétés de plasticité et d’élasticité.
La paroi secondaire peut être incrustée de lignine ou de subérine, ce qui réduit sa perméabilité et s’accompagne de la mort cellulaire.
La lignification, renforcée par les tannins, confère à la paroi des propriétés antimicrobiennes.
La silicification est l’imprégnation de silice (SiO₂) dans la paroi, notamment chez les Équisétophytes, les Poacées, les Cucurbitacées et les Carex, et renforce la protection contre les herbivores et les pathogènes.
La calcification est l’imprégnation de CaCO₃ dans la paroi, par exemple chez les algues rouges Corallina et Lithothamnion.
La paroi primaire reste extensible ; la secondaire est plus compacte.
★ À maîtriser
La cuticule limite la transpiration et est relativement imperméable à l’eau, mais laisse passer les gaz comme O₂ et CO₂.
Les cires se déposent au-dessus de la cuticule sous forme de cire supracuticulaire ou à l’intérieur de celle-ci sous forme de cire intracuticulaire, et rendent la surface imperméable aux gaz et à l’eau.
Compléments
Les cires végétales peuvent former des bâtonnets, des granulations, une pellicule ou une pruine.
Les reliefs et les cires des tissus épidermiques peuvent réfléchir et diffuser le rayonnement, limiter les échanges de chaleur et la mouillabilité, réduire la déshydratation et freiner le développement microbien en surface.
Le liège, ou suber, est un tissu secondaire des dicotylédones issu du cambium subéro-phellodermique.
★ À maîtriser
Compléments
La gélification intervient dans l’individualisation des spores et des grains de pollen ainsi que dans la formation de lacunes et de méats.
Lorsque des mucilages s’épanchent à l’extérieur d’un tissu, leur déshydratation et leur durcissement forment des gommes, notamment chez les Acacia et les Rosacées.
L’hydrolyse des pectines relâche le réseau → les tissus se gélifient.
★ À maîtriser
Les plasmodesmes sont des jonctions intercellulaires nanométriques de 50 à 80 nm de diamètre qui permettent le passage contrôlé de molécules et de virus entre les cellules végétales.
Les plasmodesmes assurent une continuité cytoplasmique et membranaire entre les cellules végétales ; leur desmotubule est un prolongement du réticulum endoplasmique partagé entre les cellules.
📌 La voie symplasmique permet la circulation de l’eau et des solutés à travers les plasmodesmes, tandis que la voie apoplastique emprunte l’espace extracellulaire.
Compléments
Les ponctuations contribuent à un syncytium fonctionnel : l’isolement des cellules végétales n’est qu’apparent.
Les plasmodesmes sont des jonctions communicantes entre cellules végétales, analogues aux jonctions GAP des cellules animales.
Les plasmodesmes contrôlent les échanges entre cellules selon une limite d’exclusion : un soluté inférieur à cette limite peut passer, alors qu’un soluté supérieur la dépasse.
La ponctuation amincit la paroi ; la perforation l’élimine.
★ À maîtriser
Les celluloses synthétases de la membrane plasmique polymérisent l’UDP-glucose en cellulose par des liaisons β(1→4), puis les microfibrilles s’assemblent dans le périplasme avec les fibrilles préexistantes.
Les autres constituants pariétaux, notamment les hémicelluloses, les pectines et les protéines, sont synthétisés dans les citernes de l’appareil de Golgi puis libérés par exocytose de vésicules golgiennes.
La turgescence vacuolaire exerce une pression qui favorise la croissance cellulaire lorsque la paroi primaire est relâchée.
La paroi impose la forme et le volume des cellules végétales et maintient leur intégrité, car les protoplastes sphériques sont fragiles en raison du déséquilibre osmotique avec l’extérieur.
Compléments
Les celluloses synthétases sont organisées en complexes enzymatiques en rosettes dans la membrane plasmique.
Les pectines sont synthétisées à l’intérieur de la cellule et se trouvent dans les parois ainsi que dans des vésicules cytoplasmiques. - ROLAND&CALLEN, 2007
La paroi cellulaire constitue une barrière protectrice et participe à la défense ainsi qu’à la reconnaissance interspécifique.
Les plasmodesmes sont des pores sélectifs qui contribuent aux échanges intercellulaires, tandis que la paroi participe au contrôle des échanges gazeux par les stomates.
La pression de turgescence contre la paroi contribue au port érigé de la plante, tandis que sa perte entraîne le flétrissement.
★ À maîtriser
La vacuole peut occuper 80 à 90 % du volume cellulaire et apparaît souvent comme un compartiment volumineux optiquement vide en microscopie photonique.
Le suc vacuolaire est acide et contient une grande diversité de composants solubles, notamment des tanins et des anthocyanes.
📌 Les ATPases hydrolysent l’ATP pour entraîner un flux de protons contre leur gradient électrochimique, tandis que les ATP synthases produisent de l’ATP grâce au flux de protons dans le sens de leur gradient.
📌 Les vacuoles de stockage accumulent notamment de l’eau et des métabolites, tandis que les vacuoles lytiques dégradent les déchets et les organites.
Les vacuoles de stockage contribuent au rôle squelettique et à la croissance en stockant de l’eau, servent de réservoir transitoire de molécules glucidiques comme le saccharose et stockent des ions minéraux impliqués dans le contrôle osmotique, le pH et l’homéostasie du cytoplasme.
Dans l’immunité antivirale, le tonoplaste se rompt et libère des enzymes vacuolaires dans le cytosol, tandis que dans l’immunité antibactérienne, il fusionne avec la membrane plasmique et libère ces enzymes dans l’espace extracellulaire. - Shimada et al., 2018
Compléments
La vacuole n’est pas toujours sphérique : elle peut être contrainte et déformée par les autres organites cellulaires.
Le tonoplaste contient des ATPases-V et des pyrophosphatases qui contribuent à l’acidification vacuolaire, ainsi que des transporteurs ABC, des antiports H⁺/ions, des aquaporines et des canaux à cations et à anions.
📌 Les cellules méristématiques possèdent de nombreuses petites vacuoles, tandis que les cellules en fin de différenciation possèdent une grande vacuole unique.
Les vacuoles lytiques assurent le remaniement des déchets et le renouvellement des organites, notamment par autophagie des mitochondries et des plastes puis dégradation par des hydrolases, des protéases et des nucléases.
Les vacuoles stockent des métabolites secondaires qui participent notamment à la pollinisation et à la défense.
L’étude des protéines du tonoplaste et l’identification de leurs gènes peuvent contribuer à développer des plantes résistantes à des contraintes environnementales comme la sécheresse et le froid.
Petites vacuoles nombreuses dans la cellule méristématique, grande vacuole unique en fin de différenciation.
★ À maîtriser
Le chloroplaste possède trois compartiments :
Les chromoplastes contribuent à l’attractivité ou à la répulsion et sont liés à la coévolution des Angiospermes et des animaux pour la reproduction sexuée, notamment la dispersion du pollen et des fruits.
📌 L’amyloplaste est un organite compartimenté spécialisé dans le stockage de l’amidon, tandis que l’amidon est une macromolécule constituée d’amylose et d’amylopectine, polymères de glucose.
Compléments
Les plastes sont considérés comme des organites semi-autonomes parce qu’ils contiennent leur propre ADN.
L’origine endosymbiotique des plastes est très probable ; le chloroplaste pourrait notamment provenir de l’endocytobiose d’une cyanobactérie dans une cellule eucaryote ancestrale.
Les chloroplastes présentent une grande diversité de formes et de tailles chez les algues.
Le chloroplaste contient notamment de l’ADN, de l’ARN, des plastoribosomes, des globules lipidiques et des grains d’amidon intraplastidiaux.
📌 Tous les pigments végétaux ne sont pas contenus dans les plastes : les anthocyanes se trouvent notamment dans la vacuole.
Sous l’effet d’une stimulation lumineuse, un proplaste peut se différencier en chloroplaste.
L’amidon transitoire s’accumule dans les chloroplastes des organes sources, tandis que l’amidon de stockage se trouve dans les amyloplastes des organes puits.
Proplaste indifférencié → lumière → chloroplaste
| Forme | État | Activité |
|---|---|---|
| Euchromatine | Lâche | Active |
| Hétérochromatine | Condensée | Inactive |
| Propriété | Paroi primaire | Paroi secondaire |
|---|---|---|
| Organisation | Microfibrilles peu ordonnées et dispersées | Structure plus régulière et compacte |
| Constituants | Cellulose, pectines et hémicelluloses | Incrustation possible de lignine ou de subérine |
| Propriétés | Plasticité et élasticité | Perméabilité réduite après incrustation |
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1. Une classification scolaire regroupe des organismes selon leur organisation et leur fonctionnement, sans prétendre établir un groupe phylogénétique. Quelle définition des végétaux correspond à ces critères ?
2. Un organisme est dépourvu de chlorophylle et présente une organisation de champignon. Comment le classer dans la définition retenue pour les végétaux ?
Mémorisez les concepts clés de Composition et organisation de la paroi végétale avec 10 flashcards interactives.
Quels critères définissent les végétaux dans cette section ?
Des critères morphologiques et fonctionnels.
Qu’a nommé « cellules » Robert Hooke en observant le liège ?
Les unités en forme de logettes visibles dans les limites cellulaires du liège.
Quelle particularité distingue les champignons des végétaux dans la définition retenue ?
Ils en sont exclus.
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