Fiche de révision : Germination et reproduction des angiospermes

📋 Plan du Cours

1. Perception de la gravité par la racine
2. Transport de l’auxine et courbure
3. Définition et structure des semences
4. Types de germination et systèmes racinaires
5. Phases et conditions de germination
6. Gibbérellines et germination
7. Acide abscissique et conservation
8. Floraison et développement floral
9. Organisation et diversité des fleurs

📖 1. Perception de la gravité par la racine

🔑 Notions clés & Définitions

• Gravitropisme : Tropisme orienté par la gravité qui repose sur une courbure de l’organe due à une croissance inégale entre ses deux faces.
• Coiffe : Structure qui protège la racine en contact avec le sol et participe à la perception du gravitropisme.

★ À maîtriser

• La tige présente un gravitropisme négatif et s’éloigne de la gravité, tandis que la racine présente un gravitropisme positif et pousse vers le bas.

• Les statocytes contiennent des amyloplastes riches en amidon, dont le déplacement après réorientation de la racine participe à la perception de la gravité.

Compléments

• Une croissance plus importante sur une face d’un organe peut résulter d’une multiplication cellulaire plus intense ou de cellules plus longues.

• La coiffe comprend une columelle contenant des statocytes et une partie latérale davantage impliquée dans la protection.

• Des mutants déficients en statolithes ne présentent plus de gravitropisme et leur racine continue de pousser horizontalement.

• La colchicine déstabilise les microtubules et la cytochalasine déstabilise les filaments d’actine ; ces inhibiteurs du cytosquelette suppriment le gravitropisme.

💡 Astuce mémo

Gravité → déplacement des amyloplastes → signal dans la coiffe

📖 2. Transport de l’auxine et courbure

★ À maîtriser

• Après réorientation d’une racine, le marquage de l’auxine active se déplace vers le côté inférieur, où l’auxine s’accumule.

• L’utilisation d’inhibiteurs du transport de l’auxine supprime la réponse gravitropique, ce qui indique que cette réponse dépend d’un transport d’auxine déclenché par la perception de la gravité.

📌 La forme protonée neutre de l’auxine, IAAH, peut traverser la membrane, tandis que la forme déprotonée chargée, IAA⁻, ne le peut pas.

📌 Dans la racine, l’accumulation d’auxine sur la face inférieure inhibe l’élongation, tandis que dans la tige elle la stimule, ce qui courbe la racine vers le bas et la tige vers le haut.

Compléments

• L’auxine est synthétisée dans les apex et les jeunes tissus, notamment les jeunes feuilles, puis transportée vers le bas de la plante de cellule en cellule.

• Dans la cellule, le pH d’environ 7,4 favorise la transformation de l’auxine protonée entrée dans la cellule en forme déprotonée, qui ne peut plus ressortir directement à travers la membrane.

• Les transporteurs AUX1 assurent l’influx de l’auxine dans les cellules et les transporteurs PIN assurent son efflux.

• La concentration d’auxine qui favorise l’élongation est plus élevée dans la tige que dans la racine.

💡 Astuce mémo

Auxine en bas : elle freine la racine, mais stimule la tige

📖 3. Définition et structure des semences

🔑 Notions clés & Définitions

• Germination : Développement de la semence qui donne naissance à une plantule.
• Semence : Une semence est une structure disséminée qui peut donner naissance à un nouveau végétal par germination ; elle peut être une graine, un fruit ou une structure de multiplication végétative comme un tubercule.
• Radicule : Première structure embryonnaire qui émerge de la graine lors de la germination et correspond à la future racine principale.

★ À maîtriser

📌 Au sens agronomique, la germination s’achève quand la semence a donné naissance à une plantule, tandis qu’au sens physiologique strict elle s’étend du début de l’hydratation à l’émergence de la radicule.

Compléments

• Une graine comprend des téguments protecteurs, un embryon avec les méristèmes primaires, l’apex, la radicule, la tigelle et les cotylédons, ainsi que des réserves souvent regroupées dans l’albumen.

📖 4. Types de germination et systèmes racinaires

★ À maîtriser

📌 Lors d’une germination hypogée, la semence reste sous terre, tandis que lors d’une germination épigée, la graine et ses cotylédons émergent au-dessus du sol.

Compléments

• Le maïs présente une germination hypogée et, comme les autres Poacées, possède un coléoptile, gaine transitoire qui protège les feuilles de la jeune pousse avant d’être percée par la partie aérienne.

• Lors d’une germination épigée, les cotylédons émergent avec la graine et peuvent ensuite flétrir et disparaître ou rester verts et ressembler à des feuilles.

• Lorsque la radicule se développe rapidement, elle peut former un système racinaire pivotant ; dans l’autre cas décrit, les racines se mettent en place au-dessus de la radicule embryonnaire.

💡 Astuce mémo

Hypogée : semence sous terre ; épigée : cotylédons hors du sol

📖 5. Phases et conditions de germination

★ À maîtriser

• Au sens agronomique, la germination comporte l’imbibition, la préparation métabolique et la croissance, tandis qu’au sens physiologique strict elle s’arrête à l’émergence de la radicule.

Compléments

• Pendant la première phase, l’imbibition réhydrate les tissus, entraîne des désordres limités, notamment des dommages membranaires et une fuite de solutés, et amorce le métabolisme à partir de l’ARN stocké.

• La division cellulaire intervient lors de la phase de croissance, tandis que les deux premières phases reposent sur l’élongation sans division cellulaire.

• Les conditions optimales de température varient selon les espèces et leur milieu : environ 15 à 25 °C pour certaines espèces, plus de 30 °C pour des espèces tropicales et environ 5 °C pour des espèces de milieux froids.

• La plupart des plantes germent difficilement en hypoxie, tandis que le riz peut pousser sous l’eau malgré la faible disponibilité en oxygène.

• La lumière peut favoriser, inhiber ou ne pas influencer la germination selon les semences ; certaines réponses dépendent de la lumière rouge ou bleue.

💡 Astuce mémo

Imbibition → préparation métabolique → croissance

📖 6. Gibbérellines et germination

★ À maîtriser

• Les gibbérellines favorisent :

  • l’expansion cellulaire
  • l’allongement des entre-nœuds
  • la germination
  • le fonctionnement des méristèmes
  • l’expansion foliaire
  • l’activation de la floraison

• 🔄 Chez l’orge, la mobilisation des réserves suit ces étapes :

  1. L’embryon en germination produit des gibbérellines.
  2. Les gibbérellines gagnent l’albumen riche en amidon.
  3. Elles activent les amylases de la couche externe de l’albumen.
  4. Les amylases dégradent l’amidon en glucose, qui nourrit l’embryon.

📌 La quiescence empêche la germination lorsque les conditions extérieures sont défavorables, tandis que la dormance l’empêche même lorsque les conditions sont favorables.

• La dormance secondaire peut être induite par :
  • des températures extrêmes
  • une obscurité prolongée
  • une lumière prolongée
  • un stress hydrique
  • une hypoxie

📌 Dans une dormance tégumentaire, l’embryon isolé germe mieux que la graine entière, car les enveloppes inhibent la germination, souvent par leur imperméabilité à l’eau ou à l’oxygène.

Compléments

• Les gibbérellines sont des molécules dérivées de la voie des terpènes, dont le noyau comprend quatre cycles et 19 ou 20 atomes de carbone ; des groupements différents autour de ce noyau produisent diverses gibbérellines.

• Les gibbérellines ont été mises en évidence après l’observation de plantules de riz contaminées par un champignon, qui présentaient une croissance importante et un allongement marqué des entre-nœuds.

• L’acide gibbérellique synthétisé par le champignon modifiait les teneurs en gibbérellines des cellules du riz et provoquait leur allongement.

• Les gibbérellines forment une dizaine de molécules aux formes plus ou moins actives, dont la biosynthèse dépend d’enzymes d’activation et de désactivation.

• La synthèse des gibbérellines a lieu principalement dans les graines et les jeunes organes en croissance.

• La dormance primaire se met en place pendant le développement de la graine et empêche notamment une germination avant la saison favorable.

• Le cycling de dormance désigne les cycles de dormance secondaire des graines dans le sol, qui permettent à une partie de la banque de semences de germer lors d’une année ultérieure et contribuent à la survie des populations sauvages.

• La scarification, qui consiste à abîmer les téguments, peut lever l’imperméabilité des enveloppes à l’eau.

• Dans une dormance embryonnaire, l’embryon isolé ne germe pas, car la dormance réside dans l’embryon lui-même.

💡 Astuce mémo

Champignon producteur d’acide gibbérellique → élongation marquée du riz

📖 7. Acide abscissique et conservation

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide abscissique : Hormone issue de la voie des terpènes, composée d’un cycle et d’une fonction acide.

★ À maîtriser

• Dans les parties végétatives, la synthèse d’acide abscissique est associée à la réponse au stress hydrique, et sa concentration dans les feuilles augmente fortement en réponse à la sécheresse.

• Dans la graine, l’acide abscissique favorise :

  • la maturation
  • le stockage des réserves
  • la tolérance à la dessiccation
  • la dormance

• Dans les tissus végétatifs, l’acide abscissique provoque la fermeture des stomates, ce qui réduit la transpiration et les pertes en eau.

📌 Une balance GA/ABA favorable aux gibbérellines stimule la germination, tandis qu’une prédominance d’acide abscissique maintient la dormance.

• La durée de conservation dépend du type de semence :
  • Semences oléagineuses : inférieure à 3 ans
  • Semences amylacées : de 3 à 15 ans
  • Semences protéagineuses : supérieure à 15 ans

Compléments

• L’acide abscissique est synthétisé dans :

  • les graines
  • les racines
  • les tiges
  • les feuilles adultes

• L’acide abscissique peut être conjugué à une molécule de glucose sous une forme inactive qui est conservée jusqu’à ce qu’une enzyme coupe le glucose et libère la molécule active.

• Chez certaines espèces, l’acide abscissique contribue à l’abscission des feuilles, c’est-à-dire à leur séparation dans la zone d’abscission.

• Les écosystèmes peuvent être conservés ex situ dans des jardins botaniques, tandis que la conservation des semences est présentée comme plus facile à mettre en œuvre et peut durer des années.

• Les semences riches en lipides se conservent moins longtemps, car les lipides s’oxydent au contact de l’oxygène.

• La viabilité des semences diminue avec le temps, et certaines graines finissent par mourir ou produire des plantules anormales.

💡 Astuce mémo

Sécheresse → hausse d’ABA → fermeture des stomates.

📖 8. Floraison et développement floral

🔑 Notions clés & Définitions

• Floraison : Développement reproducteur des angiospermes, associé à la mise en place de la fleur et à la formation des gamétophytes mâles et femelles qui produisent les gamètes.

★ À maîtriser

📌 L’induction florale correspond à la capacité de fleurir après un changement de programmation invisible, tandis que l’évocation florale correspond à la transformation visible du méristème végétatif en méristème floral bombé.

• 🔄 L’organogenèse florale met en place les organes dans cet ordre :
  1. les bractées
  2. les sépales
  3. les pétales
  4. les étamines

Compléments

• Le passage à l’état reproducteur dépend de facteurs endogènes liés à l’espèce et de facteurs environnementaux qui rendent les conditions favorables ou non.

• Lors de l’évocation florale, la zone centrale du méristème connaît une forte activité mitotique.

• Un groupe de bourgeons floraux devenant un groupe de fleurs sur une même tige forme une inflorescence.

💡 Astuce mémo

Induction → évocation → organogenèse → épanouissement.

📖 9. Organisation et diversité des fleurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Périanthe : Ensemble formé par le calice, constitué des sépales, et la corolle, constituée des pétales.
• Mérie : Nombre de pièces florales de chaque type, généralement exprimé par un nombre de base ou ses multiples.

★ À maîtriser

• L’androcée désigne les pièces reproductrices mâles de la fleur, tandis que le gynécée désigne ses pièces reproductrices femelles.

• Environ 72 % des espèces ont des fleurs hermaphrodites, 7 % sont monoïques avec des fleurs mâles et femelles sur le même individu, et les plantes dioïques portent des fleurs mâles ou femelles sur des individus distincts.

📌 Une fleur actinomorphe présente une symétrie radiale, tandis qu’une fleur zygomorphe présente une symétrie bilatérale.

• Une fleur trimère possède des pièces florales par 3 ou multiples de 3, une fleur tétramère par 4 ou multiples de 4, et une fleur pentamère par 5 ou multiples de 5.

Compléments

• Une étamine comprend un filet et une anthère, laquelle contient le pollen dans le sac pollinique.

• Le pistil comprend l’ovaire, le style et les stigmates, et l’ovule devient une graine après fécondation.

• Pour disséquer une fleur, il faut observer les structures depuis l’extérieur, les séparer, les disposer sur un cercle, les compter et déterminer si elles sont soudées ou séparées.

• Les fleurs des monocotylédones sont généralement trimères, tandis que les fleurs des eudicotylédones sont fréquemment pentamères.

📊 Tableaux de synthèse

Types de dormance