Fiche de révision : Diversité et biologie des végétaux

📋 Plan du Cours

1. Vivant, autotrophie et définition végétale
2. Biomasse et classification du vivant
3. Cellule végétale et appareils végétatifs
4. Cycles et structures reproductrices
5. Cyanobactéries et rôle écologique
6. Diversité des algues et adaptations
7. Reproduction et cycles des algues
8. Cycles reproducteurs des algues brunes
9. Cycle trigénétique de Polysiphonia
10. Embryophytes et écologie des bryophytes
11. Appareil végétatif des mousses
12. Reproduction et cycle des bryophytes

📖 1. Vivant, autotrophie et définition végétale

🔑 Notions clés & Définitions

• Être vivant : Constitué d’une ou plusieurs cellules, possède un métabolisme propre, peut se reproduire et assure son fonctionnement par des boucles de régulation.
• Végétal : Organisme qui effectue la photosynthèse oxygénique, utilisant la lumière et l’eau pour fixer le CO₂ et produisant de l’oxygène gazeux.

★ À maîtriser

📌 L’autotrophie permet de fabriquer des molécules riches en énergie à partir de matières inorganiques simples, tandis que l’hétérotrophie ne correspond pas à ce mode de production.

Compléments

• Les virus ne sont généralement pas considérés comme des êtres vivants, mais leur statut fait débat et certains auteurs proposent de les considérer comme un quatrième domaine, les « Vira ».

💡 Astuce mémo

Autotrophie ne suffit pas : seul le végétal fait la photosynthèse oxygénique.

📖 2. Biomasse et classification du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Groupe monophylétique : Comprend tous les descendants d’un ancêtre commun, et uniquement ces descendants.

★ À maîtriser

• Les plantes représentent 82 % de la biomasse présente sur Terre, valeur qui décrit la quantité de matière organique vivante à un instant donné et non sa productivité. - Bar-On et al., 2016

• La classification phylogénétique classe les êtres vivants selon leur histoire évolutive et retient des taxons correspondant à des groupes monophylétiques.

📌 Les cellules procaryotes mesurent généralement 1 à 10 μm, ont un ADN circulaire dans un nucléoïde et ne possèdent ni enveloppe nucléaire ni organites, tandis que les cellules eucaryotes mesurent généralement 5 à 100 μm, ont un ADN linéaire dans un noyau et possèdent des organites.

📌 Les Archées ne comprennent aucun organisme végétal, et parmi les Eubactéries seules les cyanobactéries effectuent la photosynthèse oxygénique.

• Les végétaux ne forment pas un groupe monophylétique, et les « algues » ne constituent pas non plus un groupe monophylétique.

Compléments

• Les Eubactéries comptent 16 760 espèces, les Archées 352 espèces et les Eucaryotes 1 897 250 espèces selon Lecointre & Le Guyader (2016).

📖 3. Cellule végétale et appareils végétatifs

🔑 Notions clés & Définitions

• Thalle : Appareil végétatif simple et peu différencié, sans tige feuillée, tissus au sens strict, tissus conducteurs ni synthèse de lignine.
• Cormus : Appareil végétatif comportant une tige feuillée, des racines ou des rhizoïdes et des tissus pouvant comprendre des tissus conducteurs et de la lignine.
• Pigment assimilateur : Molécule capable d’absorber l’énergie lumineuse et de la transformer en énergie chimique lors de la photosynthèse.

📝 Points essentiels

• Chez les Embryophytes, les plastes comprennent : les chloroplastes à chlorophylle et caroténoïdes, les chromoplastes riches en caroténoïdes, les leucoplastes sans pigments, assurant le stockage de protéines, lipides ou glucides

• La vacuole contribue à la turgescence et au soutien des plantes, stocke des réserves et des pigments, participe à l’homéostasie et permet l’accroissement cellulaire lors de l’auxèse.

📖 4. Cycles et structures reproductrices

★ À maîtriser

📌 Le sporophyte produit des spores, tandis que le gamétophyte produit les gamètes mâles ou femelles.

📌 Une phase diploïde possède deux exemplaires des chromosomes (2n), tandis qu’une phase haploïde en possède un seul (n).

• Dans le cycle végétal général, la fécondation unit deux gamètes haploïdes pour former un zygote diploïde, puis le sporophyte produit des spores qui germent par mitoses et donnent un gamétophyte.

📌 Chez les algues, les organes reproducteurs sont des cystes entourés d’une simple paroi cellulaire, tandis que chez les Embryophytes ce sont des anges entourés d’une protection pluricellulaire.

Compléments

• Le sporocyste et le sporange produisent des spores, tandis que le gamétocyste et le gamétange produisent des gamètes.

💡 Astuce mémo

Le sporophyte produit les spores, le gamétophyte les gamètes.

📖 5. Cyanobactéries et rôle écologique

★ À maîtriser

• Les cyanobactéries sont le seul taxon d’Eubactéries réalisant la photosynthèse oxygénique et comptent 716 espèces parmi les 16 760 espèces d’Eubactéries.

• Les cyanobactéries pratiquent une photosynthèse oxygénique dont le donneur d’électrons est l’eau et sont considérées comme très probablement à l’origine de l’oxygène atmosphérique terrestre.

• Les genres marins Synechococcus et Prochlorococcus atteignent des concentrations de l’ordre d’un milliard de cellules par litre d’eau de mer et contribuent fortement au cycle planétaire du carbone.

• Les hétérocystes sont des cellules spécialisées dans la fixation de l’azote gazeux en ammonium, et leur paroi épaisse limite l’entrée d’oxygène, auquel la nitrogénase est sensible.

Compléments

• Les cyanobactéries possèdent de la chlorophylle a, des caroténoïdes et des phycobilines, notamment la phycocyanine bleue et la phycoérythrine rouge, mais n’ont pas de chloroplastes.

• Les akinètes sont des spores immobiles à paroi épaissie qui résistent notamment à la chaleur et à la sécheresse, tandis que les vésicules gazeuses participent à la flottaison.

💡 Astuce mémo

La photosynthèse oxygénique des cyanobactéries libère de l’oxygène.

📖 6. Diversité des algues et adaptations

★ À maîtriser

• Les algues sont des Eucaryotes végétaux non Embryophytes et ne forment pas un groupe monophylétique.

• Les algues présentent des formes unicellulaires, coloniales ou pluricellulaires, mesurent de quelques micromètres à 50 mètres et peuvent vivre en milieu aquatique ou terrestre, y compris dans la neige et la glace.

• Les diatomées possèdent un frustule siliceux formé de deux valves, et chaque cellule fille hérite d’une valve puis synthétise la valve manquante lors de la reproduction asexuée par mitose.

Compléments

• Les Haptophytes sont majoritairement des flagellés unicellulaires photosynthétiques souvent recouverts de coccolithes, et leur haptonème sert à l’attachement ou à l’alimentation mais pas à la locomotion.

• L’acidification des océans réduit les ions carbonates disponibles et peut entraîner la mauvaise formation des coccolithes calcaires.

• Les Dinoflagellés ont deux flagelles situés dans deux sillons, dont l’un entraîne la rotation de la cellule et l’autre sa progression, et environ la moitié sont photosynthétiques ou mixotrophes.

📖 7. Reproduction et cycles des algues

★ À maîtriser

📌 Un cycle digénétique alterne deux générations, gamétophyte et sporophyte, qui sont isomorphes chez l’Ulve et hétéromorphes chez la Laminaire.

• 🔄 La reproduction sexuée suit généralement les étapes suivantes : le gamétophyte forme des gamètes par mitose, la fécondation produit un zygote, le zygote devient un sporophyte, la méiose dans les sporocystes forme des spores, les spores germent et donnent généralement un nouveau gamétophyte

Compléments

• Chez l’Ulve, le cycle est digénétique et les générations haploïdes et diploïdes sont isomorphes, tandis que chez la Laminaire le sporophyte est grand et le gamétophyte microscopique.

• Chez la Laminaire, les anthérozoïdes sont libérés dans l’eau, tandis que les oosphères restent dans le gamétocyste du gamétophyte femelle où a lieu la fécondation.

💡 Astuce mémo

Gamètes → fécondation → zygote → sporophyte → spores → gamétophyte.

📖 8. Cycles reproducteurs des algues brunes

★ À maîtriser

📌 Le cycle de la laminaire est digénétique et hétéromorphe : il alterne un sporophyte diploïde de grande taille et un gamétophyte haploïde microscopique.

• Chez la laminaire, la fécondation a lieu dans le gamétophyte femelle et le zygote commence à s’y développer avant que le sporophyte ne devienne indépendant et que le gamétophyte se désagrège.

📌 Le cycle de Fucus est digénétique, mais ses gamétophytes mâle et femelle restent inclus dans le sporophyte et ne sont pas disséminés comme des générations autonomes.

Compléments

• Chez Fucus, la méiose de la cellule mère diploïde produit quatre noyaux haploïdes non disséminés, puis une mitose forme un gamétophyte syncytial à huit noyaux.

• Chez Fucus, le gamétophyte femelle forme huit oosphères immobiles, tandis que le gamétophyte mâle forme 64 anthérozoïdes biflagellés.

💡 Astuce mémo

Laminaire : sporophyte géant ; Fucus : gamétophytes cachés dans le sporophyte.

📖 9. Cycle trigénétique de Polysiphonia

★ À maîtriser

📌 Polysiphonia présente un cycle trigénétique comprenant un gamétophyte haploïde, un carposporophyte diploïde et un tétrasporophyte diploïde.

• Chez Polysiphonia, la fécondation forme un zygote diploïde qui devient le carposporophyte, lequel produit par mitose des carpospores diploïdes libérées dans l’eau.

• Chez Polysiphonia, la germination des carpospores donne le tétrasporophyte diploïde, qui produit des tétraspores haploïdes par méiose.

Compléments

• Chez Polysiphonia, le carposporophyte se développe sur le gamétophyte femelle mais demeure indépendant pour sa nutrition grâce à la photosynthèse.

💡 Astuce mémo

Gamétophyte → carposporophyte → tétrasporophyte.

📖 10. Embryophytes et écologie des bryophytes

🔑 Notions clés & Définitions

• Embryophytes : Plantes terrestres qui produisent des embryons pluricellulaires débutant leur développement dans le gamétophyte femelle, lequel leur fournit des nutriments au moins au début.

★ À maîtriser

• Les Bryophytes sensibles à la pollution atmosphérique servent de bio-indicateurs, notamment parce qu’elles absorbent directement l’eau et les gaz par toute leur surface et possèdent de grandes surfaces d’échanges.

• Les sphaignes stockent du carbone, contribuent au cycle global du carbone et participent à la formation de tourbières qui constituent des puits de carbone.

Compléments

• Les Bryophytes au sens strict comprennent environ 25 000 espèces, tandis que les Embryophytes comptent 362 781 espèces actuellement.

• Les Bryophytes colonisent notamment les sols, les autres végétaux et l’eau douce, ainsi que des milieux extrêmes comme les régions polaires et les zones sèches.

• Les sphaignes ont des propriétés antiseptiques et une forte capacité d’absorption, et leur récolte excessive peut dégrader les zones humides.

💡 Astuce mémo

Absorption par toute la surface → sensibilité aux polluants atmosphériques.

📖 11. Appareil végétatif des mousses

★ À maîtriser

📌 Le protonéma du polytric est un gamétophyte formé de filaments de cellules chlorophylliennes reliées par des plasmodesmes et fixé au sol par des rhizoïdes.

📌 Les caulidies et phyllidies des mousses ne sont pas de vraies tiges et feuilles, car elles ne possèdent pas les tissus conducteurs xylème et phloème.

• Les hydroïdes conduisent l’eau et les leptoïdes conduisent les produits de la photosynthèse, mais ces cellules ne sont pas équivalentes au xylème et au phloème.

Compléments

• Chez le polytric, les rhizoïdes pluricellulaires servent à la fixation, tandis que l’eau et les ions inorganiques sont normalement absorbés rapidement par toute la surface du gamétophyte.

• Les hydroïdes ne sont pas lignifiés et les parois des leptoïdes sont minces, ce qui distingue ces cellules conductrices des tissus conducteurs lignifiés.

• Les lamelles foliaires des phyllidies augmentent la surface d’échange avec l’air et l’exposition à la lumière nécessaire à la photosynthèse.

💡 Astuce mémo

Hydroïdes : eau ; leptoïdes : produits de la photosynthèse.

📖 12. Reproduction et cycle des bryophytes

🔑 Notions clés & Définitions

• Matrotrophie : Apport au sporophyte en développement de nutriments provenant du gamétophyte femelle, dont il est hémiparasite.

★ À maîtriser

📌 Chez les bryophytes, la reproduction sexuée alterne un gamétophyte haploïde et un sporophyte diploïde, tandis que la reproduction asexuée peut se faire par fragmentation du protonéma.

• Chez les bryophytes, les anthéridies sont les gamétanges mâles qui portent les anthérozoïdes, et les archégones sont les gamétanges femelles qui portent les oosphères.

• Chez les bryophytes, l’eau permet aux anthérozoïdes flagellés de rejoindre l’oosphère dans l’archégone, attirés par chimiotactisme, puis leur fusion forme un zygote diploïde.

• Le sporophyte adulte comprend généralement :

  • un pied
  • une soie
  • une capsule

• Dans la capsule ou sporange, la méiose d’une cellule sporogène diploïde produit une tétrade de spores haploïdes, dont la paroi résistante contient de la sporopollénine et permet leur dispersion dans l’air.

📌 Le cycle des bryophytes est digénétique haplodiplophasique à haplophase dominante : il comporte un type de sporophyte diploïde et deux types de gamétophytes haploïdes, mâle et femelle.

Compléments

📌 Les gamétanges et sporanges des bryophytes sont pluricellulaires, contrairement aux gamétocystes et sporocystes des algues décrites dans le cours.

💡 Astuce mémo

Eau et fécondation → embryon nourri par la mère → spores dispersées.

📊 Tableaux de synthèse

Thalle et cormus