Fiche de révision : Développement et architecture de l’arbre

📋 Plan du Cours

1. Définition botanique de l’arbre
2. Méristèmes et croissance primaire
3. Feuilles, phyllotaxie et unités de croissance
4. Ramification et dominance apicale
5. Architecture aérienne de l’arbre
6. Croissance secondaire de la tige
7. Bois et relations avec les branches
8. Organisation et transport racinaires
9. Ramification et croissance des racines
10. Racines spécialisées
11. Ramification et fonctions des racines
12. Racines spécialisées et symbioses
13. Enracinement artificiel par marcottage
14. Grands végétaux ligneux non arbres
15. Sexualité et types de fleurs
16. Pollinisation et fécondation
17. Compatibilité des arbres fruitiers

📖 1. Définition botanique de l’arbre

🔑 Notions clés & Définitions

• Arbre : FAO — Végétal ligneux, sauf liane, possédant une tige nue et non ramifiée dès la base, atteignant ou pouvant atteindre 5 mètres à maturité in situ.
• Bois véritable : ou xylème secondaire, produit par le cambium.

📖 2. Méristèmes et croissance primaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Cellules méristématiques : Peu différenciées, capables de se diviser indéfiniment et caractérisées par de petites vacuoles, des plastes rudimentaires, des parois très fines sans cavité intercellulaire et un rapport nucléocytoplasmique proche de 1.
• Méristèmes : Constitués de cellules totipotentes indifférenciées capables de reproduire l’intégralité de l’organisme végétal, principalement dans les régions apicales et les bourgeons.

📝 Points essentiels

📌 Les méristèmes primaires assurent l’allongement par leurs régions terminales et la ramification ou l’allongement par leurs régions latérales, tandis que les méristèmes secondaires, notamment le cambium et le phellogène, assurent l’épaississement.

💡 Astuce mémo

Méristèmes terminaux : allongement ; méristèmes latéraux : ramification et allongement.

📖 3. Feuilles, phyllotaxie et unités de croissance

🔑 Notions clés & Définitions

• Phyllotaxie : La manière dont les feuilles sont disposées autour de leur axe porteur, chaque organe récemment formé créant un champ d’inhibition qui limite la formation d’un nouvel organe dans son voisinage immédiat.

📝 Points essentiels

• La phyllotaxie 3/8 nécessite trois tours de tige et le passage de huit feuilles pour retrouver une feuille sur la même ligne verticale, avec un angle de 135°.

• Chez les chênes sessile et pédonculé, les pousses annuelles comprennent:

  • la pousse de printemps, UC1
  • la pousse de la Saint-Jean, UC2
  • la pousse d’août, UC3

💡 Astuce mémo

Métamère → unité de croissance → pousse annuelle → axe → plante.

📖 4. Ramification et dominance apicale

🔑 Notions clés & Définitions

• Ramification : La mise en place d’axes latéraux, dont le produit est un rameau ou une branche.

★ À maîtriser

• Dans la ramification monopodiale, le méristème de la tige principale continue de fonctionner, tandis que dans la ramification sympodiale, le méristème terminal meurt ou perd sa capacité de croissance et la croissance est assurée par des méristèmes latéraux. — Emberger, 1960

• La ramification axillaire produit les rameaux à l’aisselle des feuilles, tandis que la ramification adventive les produit ailleurs qu’à l’aisselle des feuilles.

• La ramification sylleptique est anticipée et se produit pendant l’élongation de l’axe porteur, tandis que la ramification proleptique est retardée et provient d’un méristème ayant formé un bourgeon après une période de repos.

Compléments

📌 La dominance apicale correspond à l’inhibition corrélative des bourgeons latéraux par le bourgeon apical, principalement grâce à l’équilibre entre auxine, cytokinine et strigolactone. — Champagnat, 1969

💡 Astuce mémo

Monopode : le méristème terminal continue ; sympode : il s’arrête et un relais prend le relais.

📖 5. Architecture aérienne de l’arbre

🔑 Notions clés & Définitions

• Modèle architectural : Edelin, 1984 — Décrit le programme fondamental de croissance d’un organisme placé dans des conditions écologiques stables, en combinant la nature et la séquence de ses processus morphogénétiques et endogènes.
• Réitération : La réplication de l’unité architecturale au sein de l’arbre, dont le produit est appelé réitérat ou complexe réitéré.
• Unité architecturale : Une description botanique structurale de tous les axes, représentée par un diagramme architectural et spécifique d’un nombre plus restreint d’espèces qu’un modèle architectural.

📝 Points essentiels

• Un modèle architectural combine: la présence ou l’absence de ramifications, le mode de croissance, le mode de ramification, la différenciation orthotrope ou plagiotrope des axes, la position de la sexualité

💡 Astuce mémo

Visualiser l’arbre comme une succession d’axes orthotropes et plagiotropes formant sa couronne.

📖 6. Croissance secondaire de la tige

🔑 Notions clés & Définitions

• Cambium : Produit du xylème secondaire vers l’intérieur et du phloème secondaire, ou liber, vers l’extérieur.
• Phellogène : Une assise méristématique qui produit le phelloderme vers l’intérieur et le liège, ou suber, vers l’extérieur.

📝 Points essentiels

📌 La croissance secondaire s’effectue grâce à deux méristèmes secondaires : le cambium, ou assise libéro-ligneuse, et le phellogène, ou assise subéro-phellodermique.

• Le cambium continu se forme lorsque les cellules du procambium et du parenchyme interfasciculaire se divisent périclinalement puis se rassemblent en un anneau continu de cellules divisibles.

💡 Astuce mémo

Procambium → cambium ; assise périphérique → phellogène ; tissus primaires → tissus secondaires.

📖 7. Bois et relations avec les branches

🔑 Notions clés & Définitions

• Duramen : La partie interne du bois, dépourvue de cellules vivantes, également appelée bois de cœur ou bois parfait.

★ À maîtriser

📌 Le phloème fonctionnel conduit la sève élaborée grâce à des cellules intactes et à des parenchymes vivants, tandis que le phloème non fonctionnel ne la conduit plus car ses cellules sont écrasées par la croissance radiale du xylème et du phelloderme.

📌 Selon la théorie du pipe model de Shinozaki et al. (1964), l’arbre est un assemblage de tubes reliant les racines aux feuilles et la surface d’aubier est linéairement liée à la biomasse foliaire située au-dessus du point considéré, sans ordonnée à l’origine.

Compléments

• La duraminisation peut nécessiter 20 ans chez le chêne, 3 ou 4 ans chez le châtaignier, et elle n’a pas lieu chez le hêtre et le sapin.

💡 Astuce mémo

Bois fonctionnel : conduit ; bois non fonctionnel : écrasé ou duraminisé.

📖 8. Organisation et transport racinaires

📝 Points essentiels

📌 La voie apoplasmique fait circuler l’eau et les solutés dans les parois et les espaces extracellulaires, tandis que la voie symplasmique les fait circuler de cellule à cellule par les plasmodesmes.

📌 Les cadres de Caspary, constitués de subérine, bloquent la voie apoplasmique dans l’endoderme et obligent l’eau à passer par la voie symplasmique.

• La tension créée par l’évaporation dans les feuilles tire la colonne d’eau depuis le sol à travers le xylème selon le mécanisme cohésion-tension.

💡 Astuce mémo

Voie apoplasmique : entre les cellules ; voie symplasmique : à travers les cellules.

📖 9. Ramification et croissance des racines

📝 Points essentiels

📌 La ramification de la tige est périphérique et provient généralement d’un bourgeon latéral, tandis que la ramification de la racine est interne et provient de tissus profonds de la racine mère.

• Une racine latérale se forme lorsque les cellules du péricycle se divisent, se dédifférencient en cellules méristématiques, forment un massif qui traverse le cortex puis s’organise en méristème racinaire.

• Les racines se distinguent des tiges par l’absence de:

  • bourgeon terminal
  • nœud
  • feuille
  • bourgeon axillaire

💡 Astuce mémo

Différenciation du péricycle → dédifférenciation → nouveau méristème → racine latérale.

📖 10. Racines spécialisées

🔑 Notions clés & Définitions

• Pneumatophores : Des excroissances aériennes de racines produites par certains arbres vivant dans des zones humides.

📝 Points essentiels

• Les racines spécialisées citées comprennent:
  • les racines aériennes adventives du banyan
  • les racines-échasses du palétuvier noir
  • les pneumatophores du cyprès chauve

💡 Astuce mémo

Un banyan descend des racines aériennes, le palétuvier s’ancre par échasses et le cyprès respire par pneumatophores.

📖 11. Ramification et fonctions des racines

★ À maîtriser

• La formation d’une racine secondaire suit la séquence suivante : les cellules du péricycle situées en face d’un pôle vasculaire se divisent, se dédifférencient en cellules méristématiques, forment un massif qui s’extrude dans le parenchyme cortical, puis s’organisent en méristème racinaire.

📌 La ramification des racines est généralement profonde et adventive, tandis que la ramification des organes aériens est généralement superficielle et proventive.

Compléments

• Les racines possèdent une coiffe, du mucilage et des microorganismes, tandis que les organes aériens possèdent notamment des bourgeons terminaux, des nœuds, des feuilles et des bourgeons axillaires.

💡 Astuce mémo

Péricycle → dédifférenciation → massif méristématique → nouvelle racine

📖 12. Racines spécialisées et symbioses

🔑 Notions clés & Définitions

• Pneumatophores : Excroissances aériennes de racines d’arbres vivant dans des zones humides, qui émergent souvent de l’eau et facilitent probablement l’apport d’oxygène aux racines immergées.
• Ectomycorhizes : Concernent environ 5 % des plantes vasculaires et forment autour des racines un manteau de mycélium ainsi qu’un réseau de Hartig entre les cellules du parenchyme cortical, sans pénétrer dans les cellules végétales.
• Endomycorhizes arbusculaires : Colonisent environ 80 % des plantes vasculaires terrestres et forment dans les cellules végétales des structures ramifiées qui augmentent la surface d’échange entre le champignon et la plante.
• Actinorhizes : Nodosités racinaires fixatrices d’azote produites par l’association de plantes actinorhiziennes avec des bactéries filamenteuses du genre Frankia.

📝 Points essentiels

• Les racines-échasses sont des racines arquées ancrées dans la vase, adaptées aux passages des marées et typiques de la mangrove, notamment chez le palétuvier.

💡 Astuce mémo

Pneumatophores pour respirer, racines-échasses pour s’ancrer

📖 13. Enracinement artificiel par marcottage

★ À maîtriser

• 🔄 Le marcottage par couchage se déroule ainsi:
  1. Plier le rameau dans un sillon
  2. Fixer le rameau en maintenant une partie dans le sol
  3. Recouvrir d’un terreau humifère maintenu humide
  4. Attendre le développement des racines
  5. Couper la marcotte et la replanter

Compléments

• 🔄 Le marcottage en cépée suit plusieurs étapes:
  1. Former une butte de terre fine riche en humus autour des pousses
  2. Maintenir la butte humide
  3. Attendre l’enracinement
  4. Séparer les marcottes à l’automne après la chute des feuilles

💡 Astuce mémo

Plier → enterrer → enraciner → sevrer

📖 14. Grands végétaux ligneux non arbres

📝 Points essentiels

📌 Les palmiers sont des angiospermes monocotylédones dont la tige est un stipe sans cernes de bois, avec un seul méristème situé au sommet et des palmes au lieu de branches.

• Chez les bambous, la tige est un chaume lignifié, fistuleux et cloisonné aux nœuds, tandis que le rhizome constitue la tige souterraine.

• Chez les fougères arborescentes, le tronc est un rhizome dressé recouvert d’un manchon de racines adventives, dont l’épaississement basal assure la stabilisation.

💡 Astuce mémo

Palmier sans cernes, bambou à chaume, fougère à rhizome dressé

📖 15. Sexualité et types de fleurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Fleur hermaphrodite : Possède à la fois un androcée et un gynécée.

📝 Points essentiels

📌 Une espèce monoïque porte ses fleurs mâles et femelles sur le même individu, tandis qu’une espèce dioïque les porte sur des individus différents.

📌 Dans une espèce monoïque dicline, les fleurs mâles et femelles sont séparées sur un même individu, tandis que dans une espèce monoïque monocline chaque fleur est hermaphrodite.

💡 Astuce mémo

Monoïque : même individu ; dioïque : individus différents

📖 16. Pollinisation et fécondation

🔑 Notions clés & Définitions

• Pollinisation : Transport du pollen des étamines au pistil, principalement par le vent ou les insectes, mais aussi par l’eau et certains vertébrés.
• Incompatibilité : Incapacité d’une fleur à être fécondée par son propre pollen ou, dans certains cas, par le pollen d’une autre variété.

📝 Points essentiels

• Après son dépôt sur le stigmate humide, le grain de pollen germe et produit un tube pollinique qui traverse le style jusqu’à l’ovaire pour apporter le matériel génétique mâle aux ovules.

💡 Astuce mémo

Pollen → stigmate → tube pollinique → ovule

📖 17. Compatibilité des arbres fruitiers

★ À maîtriser

📌 L’auto-fécondation utilise le pollen d’un même arbre, tandis que la fécondation croisée nécessite le pollen d’une autre plante, parfois d’une variété différente.

📌 Pour réussir une pollinisation croisée, deux variétés doivent être compatibles, fleurir à la même époque et être suffisamment proches.

• Le poirier est généralement autostérile et peut être interstérile entre certaines variétés, ce qui impose souvent la présence d’un deuxième poirier compatible à proximité.

• Chez le pommier, les fleurs sont hermaphrodites avec une forte tendance à l’allogamie, et aucune variété n’est suffisamment autofertile pour rendre la fécondation croisée inutile.

Compléments

• Chez le prunier, la moitié des variétés sont autofécondes et l’autre moitié est autostérile.

💡 Astuce mémo

Autofertile sans partenaire, autostérile avec pollinisateur compatible

📊 Tableaux de synthèse

Types de ramification

Comparaison des types de compatibilité