Fiche de révision : Croissance et morphogenèse végétales

📋 Plan du Cours

1. Croissance et morphogenèse végétatives
2. Mesures et rythmes de croissance
3. Auxine et élongation des tiges
4. Autres hormones de croissance
5. Tropismes et phototropisme
6. Gravitropisme et transport d’auxine
7. Dormance des bourgeons
8. Sénescence et chute des feuilles

📖 1. Croissance et morphogenèse végétatives

🔑 Notions clés & Définitions

• Croissance : Augmentation irréversible des dimensions de la plante.
• Morphogenèse : Acquisition de nouvelles structures et donc de nouvelles formes au cours du développement.

★ À maîtriser

📌 La mérèse correspond aux divisions cellulaires, l’auxèse à l’augmentation de taille des cellules et la différenciation à leur spécialisation.

📌 La germination épigée élève les cotylédons au-dessus du sol, tandis que la germination hypogée les maintient sous le sol.

Compléments

• Chez les végétaux, mérèse, auxèse et différenciation peuvent être séparées dans l’espace, et la croissance ainsi que la morphogenèse se poursuivent tout au long de la vie.

• Les cellules végétales peuvent se dédifférencier et leur totipotence leur permet de donner un individu complet après dédifférenciation puis différenciation en types cellulaires.

💡 Astuce mémo

Mérèse, auxèse, différenciation : division, expansion, spécialisation.

📖 2. Mesures et rythmes de croissance

★ À maîtriser

• La phase initiale de croissance après germination est hétérotrophe et sa durée dépend de la quantité et de la nature des réserves : 8 jours chez le radis, 15 jours chez le maïs et 6 mois chez le chêne.

• Les courbes de croissance des plantes annuelles étudiées ont une forme sigmoïde, avec une phase exponentielle, une phase linéaire, un ralentissement puis une croissance presque nulle lors de la sénescence.

Compléments

• Les vitesses relatives d’augmentation de masse sèche indiquées décroissent du maïs annuel C4 (+++++++) à l’orge annuelle C3 (++++) puis à l’arbre vivace C3 (++) et au cactus CAM (+).

• Les records de vitesse de croissance rapportés sont de 30 cm pour les tiges d’asperge et de plus de 60 cm pour les pousses de bambou.

💡 Astuce mémo

Une courbe sigmoïde : départ lent, montée, plateau.

📖 3. Auxine et élongation des tiges

★ À maîtriser

• En 1926, Went met en évidence dans les travaux sur le phototropisme du coléoptile d’avoine une substance hydrosoluble produite à l’apex, migrant vers la base et stimulant l’élongation, appelée auxine.

• L’auxine est transportée de façon polarisée vers la base dans les tiges et vers l’apex dans les racines.

• Dans les jeunes tiges, l’auxine stimule l’élongation en acidifiant la paroi, ce qui la relâche, et en stimulant durablement la synthèse de protéines nécessaires à la croissance.

Compléments

• En 1934, Thimman et Kögl identifient la structure de l’acide indole-3-acétique, ou AIA, une auxine.

• Dans les expériences rapportées, l’ajout d’AIA à 10⁻⁵ M augmente la vitesse de croissance après un temps de latence de 15 à 20 minutes, tandis que la baisse du pH du milieu de 0,4 unité survient après 8 à 10 minutes.

• L’acidification pariétale active notamment :

  • les expansines
  • les β-glucanases
  • les XET

💡 Astuce mémo

Auxine → acidification pariétale → relâchement → élongation.

📖 4. Autres hormones de croissance

★ À maîtriser

• Les gibbérellines stimulent les divisions cellulaires et l’élongation des entrenœuds, notamment lorsque l’organogenèse et leur élongation sont séparées dans le temps.

• Les brassinostéroïdes stimulent l’élongation des parties aériennes en favorisant la prise d’eau via les aquaporines, le relâchement pariétal et l’organisation des microtubules, et stimulent également les divisions cellulaires.

Compléments

• Les gibbérellines ont été étudiées après la maladie du riz Bakanae, caractérisée par un allongement anormal des entrenœuds et la verse ; Kurosawa (1926) reproduit les symptômes avec un extrait de milieu de culture, et la GA3 est identifiée par des chercheurs anglais en 1955. - Eichi Kurosawa

• Les gibbérellines stimulent la synthèse de XET sans acidifier la paroi et favorisent l’entrée en mitose par la transcription de gènes codant des protéines contrôlant la transition G2-M.

• Dans les racines, les brassinostéroïdes stimulent l’élongation à faible dose et l’inhibent à forte dose.

💡 Astuce mémo

Gibbérellines : entrenœuds ; brassinostéroïdes : turgescence et paroi.

📖 5. Tropismes et phototropisme

🔑 Notions clés & Définitions

• Tropisme : Orientation de croissance en réaction à une dissymétrie ou à une anisotropie d’un facteur du milieu.

★ À maîtriser

📌 Un tropisme positif oriente la croissance de l’organe vers le facteur déclencheur, tandis qu’un tropisme négatif l’oriente du côté opposé.

• Dans le phototropisme des tiges et des coléoptiles, l’apex perçoit la lumière et produit un messager hydrosoluble transporté vers la région d’élongation.

Compléments

• Les exemples de tropismes cités sont :

  • le phototropisme
  • le gravitropisme
  • le chimiotropisme
  • l’hygrotropisme

• Les radiations les plus efficaces pour déclencher la courbure phototropique sont les radiations bleues de 420 à 480 nm et les UV autour de 360 nm.

• Le photorécepteur identifié chez Arabidopsis thaliana est la phototropine 1, anciennement NPH1, une sérine/thréonine kinase portant le chromophore FMN.

💡 Astuce mémo

Tropisme positif vers le stimulus, négatif à l’opposé.

📖 6. Gravitropisme et transport d’auxine

★ À maîtriser

• Dans la racine, la graviperception a lieu dans les statocytes de la columelle, où les amyloplastes jouent le rôle de statolithes.

• La perception de la gravité dans les statocytes entraîne une réorientation du flux d’auxine dans la columelle par changement de localisation des transporteurs membranaires.

• Le gravitropisme positif des racines est associé à une élongation plus faible du côté où l’auxine est davantage présente et à une élongation plus forte de l’autre côté.

Compléments

• Les protéines PIN sont des transporteurs d’efflux qui dirigent les flux d’auxine ; PIN1 dirige notamment le mouvement vertical de l’auxine de l’apex des tiges vers l’apex des racines.

💡 Astuce mémo

Statolithes perçus dans la columelle → flux d’auxine réorienté.

📖 7. Dormance des bourgeons

🔑 Notions clés & Définitions

• Dormance : Inaptitude à se développer malgré des conditions environnementales favorables, imposée par des facteurs internes régulés par l’environnement.

★ À maîtriser

📌 La quiescence est un état de vie ralentie imposé par des conditions environnementales défavorables, dont la disparition permet un retour immédiat à la vie active.

• L’ABA augmente à la fin de l’été, atteint un pic à la fin de l’automne et est associé à la formation des écailles et à l’entrée en dormance, tandis que les gibbérellines favorisent la sortie de dormance.

Compléments

• 🔄 Chez les ligneux, la préparation à la dormance comprend : l’arrêt de croissance des derniers entrenœuds et des dernières ébauches foliaires, la formation des écailles, la production d’une tige embryonnaire, la perte d’eau et l’accumulation de sucres, de proline et de protéines antigel dans le méristème

• À l’entrée en dormance des bourgeons ligneux, l’activité respiratoire est faible, le cycle cellulaire est bloqué en G1 et les plasmodesmes sont occlus par de la callose.

• Lors de la levée de dormance, la production de β-1,3-glucanase rétablit les connexions symplasmiques des méristèmes en agissant sur la callose qui obstrue les plasmodesmes.

💡 Astuce mémo

ABA installe la dormance ; les gibbérellines favorisent sa levée.

📖 8. Sénescence et chute des feuilles

★ À maîtriser

📌 Chez les espèces décidues, les feuilles meurent à la mauvaise saison ; les espèces à feuilles caduques les perdent de façon synchrone par une zone d’abscission, tandis que les espèces à feuilles marcescentes gardent leurs feuilles mortes jusqu’au vent ou à la repousse.

• Dans la zone de séparation, des enzymes hydrolytiques désolidarisent les cellules ; dans la zone de cicatrisation, la subérification forme un liège cicatriciel.

• L’auxine inhibe la formation de la zone d’abscission et l’éthylène stimule la sénescence et l’abscission.

Compléments

• Les feuilles des espèces persistantes finissent par tomber sous l’effet de la sénescence seule, sans déclenchement par un facteur du milieu.

• La sénescence s’accompagne d’une baisse de la photosynthèse, d’une baisse des protéines notamment de la RUBISCO, d’une augmentation de la protéolyse, d’une baisse de la respiration et d’une mort cellulaire programmée.

• La chute des feuilles est favorisée par la baisse de la teneur en auxine et de son transport, l’augmentation de la sensibilité à l’éthylène et de sa production, puis la synthèse d’enzymes hydrolytiques dans la zone d’abscission.

💡 Astuce mémo

Moins d’auxine, plus d’éthylène → sensibilité accrue et abscission.