Fiche de révision : Nutrition des Angiospermes

📋 Plan du Cours

1. Organisation trophique des Angiospermes
2. Surface d’absorption racinaire
3. Mycorhizes et échanges symbiotiques
4. Absorption active des ions
5. Transit cortical et chargement du xylème
6. Potentiel hydrique et absorption de l’eau
7. Aspiration foliaire de la sève brute
8. Conduction dans le xylème
9. Cavitation et poussée racinaire
10. Stomates et équilibre hydrominéral
11. Transport de la sève élaborée
12. Sources, puits et réserves

📖 1. Organisation trophique des Angiospermes

🔑 Notions clés & Définitions

• Sève brute : Achemine l’eau et les ions minéraux de la racine vers les feuilles par le xylème.
• Sève élaborée : Achemine les photosynthétats des organes sources vers les organes puits par le phloème.

📝 Points essentiels

• Les Angiospermes sont des plantes à fleurs autotrophes par photosynthèse vivant fixées à l’interface entre le sol et l’atmosphère.

💡 Astuce mémo

Sève brute vers les feuilles, sève élaborée vers les organes puits

📖 2. Surface d’absorption racinaire

★ À maîtriser

• La zone d’absorption racinaire est limitée aux parties apicale et subapicale, car une zone subérifiée située en arrière réduit l’absorption du reste de la racine.

• La ramification en nombreuses radicelles, la croissance subterminale et les poils absorbants permettent aux racines de prospecter le sol et d’augmenter le contact avec ses particules.

Compléments

• Chez les plantes âgées et les arbres, les poils absorbants représentent une part négligeable de la surface racinaire, alors qu’ils représentent 60 % chez une plante âgée de moins de quelques mois.

💡 Astuce mémo

Une chevelure de radicelles et d’hyphes explore le sol

📖 3. Mycorhizes et échanges symbiotiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Mycorhize : Association symbiotique intime et durable entre une plante et le mycélium d’un Eumycète.

★ À maîtriser

• Des mycorhizes se mettent en place chez 95 % des Angiospermes, à l’exception des Fabacées selon le cours.

📌 Les ectomycorhizes forment un manchon autour des racines et un réseau de Hartig dans les parois corticales sans pénétrer dans les cellules, tandis que les endomycorhizes pénètrent dans les espaces intercellulaires et forment un arbuscule en repoussant la membrane plasmique.

• Le champignon fournit à la plante de l’eau, des sels minéraux, des composés organiques azotés ou phosphorés, tandis que la plante fournit au champignon des hexoses, des vitamines et des hormones.

Compléments

• Le champignon consomme 20 à 40 % des oses produits par la plante mycorhizée.

💡 Astuce mémo

Ectomycorhize autour de la racine, endomycorhize dans les espaces intercellulaires

📖 4. Absorption active des ions

📝 Points essentiels

• Les ions du sol comprennent des anions peu adsorbés par le complexe argilo-humique, comme les nitrates et les phosphates, ainsi que des cations adsorbés et progressivement libérés, comme K+, Ca2+, Na+ et Fe2+.

📌 L’absorption des ions est un phénomène endergonique qui nécessite de l’ATP et ne dépend pas directement de la transpiration foliaire.

• Les pompes à H+ ATPasiques expulsent continuellement des protons, créent le potentiel de repos de -110 mV et établissent un gradient de pH entre l’apoplasme à pH 6 et le symplasme à pH 7,5.

📌 Le K+ entre passivement par des canaux spécifiques, car le gradient électrique l’emporte sur son gradient chimique, tandis que le NO3- entre activement par symport H+/NO3-.

💡 Astuce mémo

Pompe à H+ → gradient électrochimique → entrée des ions

📖 5. Transit cortical et chargement du xylème

📝 Points essentiels

📌 Dans le cortex racinaire, l’eau et les ions peuvent suivre la voie apoplasmique par les parois, la voie symplasmique par les plasmodesmes ou la voie transcellulaire à travers plusieurs membranes.

📌 Le cadre de Caspary de l’endoderme bloque la voie apoplasmique et oblige l’eau et les ions à traverser au moins une membrane avant d’atteindre le cylindre central.

• Les ions sont sécrétés dans les vaisseaux du xylème par des cellules de contact vivantes grâce à des pompes à H+, des canaux et des antiports H+/cations.

💡 Astuce mémo

Rhizoderme → cortex → endoderme → cylindre central → xylème

📖 6. Potentiel hydrique et absorption de l’eau

★ À maîtriser

📐 Formule — Le potentiel hydrique d’un compartiment vérifie $\psi = \psi_s + \psi_g + \psi_p$, et l’eau se déplace vers les potentiels hydriques décroissants.

📐 Formule — Le potentiel osmotique vérifie $\psi_s = -RTC$, tandis que le potentiel matriciel du sol vérifie $\psi_m = -\frac{2T}{r}$.

• Dans un sol, le potentiel gravitaire est négligeable pour les transferts horizontaux et le potentiel osmotique est généralement proche de -0,01 MPa, de sorte que le potentiel hydrique dépend surtout du potentiel matriciel.

Compléments

• Pour une cellule végétale à 20 °C contenant une solution de 0,45 mol·L−1, le potentiel osmotique est d’environ -1,1 MPa.

💡 Astuce mémo

Sol desséché → ménisques plus petits → potentiel hydrique plus négatif → absorption réduite

📖 7. Aspiration foliaire de la sève brute

★ À maîtriser

📌 L’eau ne pénètre dans la racine que si le potentiel hydrique du sol est supérieur à celui de la plante, car elle se déplace vers les potentiels décroissants.

• L’évaporation foliaire est le moteur majeur de l’absorption d’eau et de la montée de la sève brute pendant la journée.

• L’énergie solaire provoque l’évaporation dans les lacunes foliaires, crée des nanoménisques sous tension dans l’apoplasme, puis transmet cette tension à la colonne d’eau du xylème par cohésion entre molécules d’eau.

Compléments

• Plus de 98 % de l’eau absorbée par les racines est rejetée par les stomates après circulation dans les méats du parenchyme lacuneux.

💡 Astuce mémo

Énergie solaire → évaporation foliaire → tension de l’eau → montée de la sève brute

📖 8. Conduction dans le xylème

🔑 Notions clés & Définitions

• Sève brute : Solution acide de pH environ 6 contenant 99 % d’eau et moins de 1 g·L−1 de substances dissoutes.

📝 Points essentiels

📌 Les trachéides sont des éléments conducteurs fins du xylème, tandis que les vaisseaux sont plus larges et assurent la circulation principale de la sève brute.

📐 Formule — Le débit d’écoulement vérifie $Q = -\frac{1}{R}\Delta P$ et la résistance hydraulique d’un cylindre suit la loi de Poiseuille $R = \frac{8\eta l}{\pi r^4}$.

• La vitesse moyenne de circulation de la sève brute est d’environ 10 m·h−1, mais elle est inférieure à 1 m·h−1 dans les trachéides et atteint 50 m·h−1 dans les gros vaisseaux du bois de printemps.

💡 Astuce mémo

Trachéides fines et lentes, vaisseaux larges et rapides

📖 9. Cavitation et poussée racinaire

★ À maîtriser

📌 La sève brute circule généralement sous tension, avec une pression inférieure à la pression atmosphérique, grâce à la cohésion entre molécules d’eau reliées par des liaisons hydrogène.

• La cavitation apparaît lorsque la tension dépasse la cohésion de l’eau, provoquant une évaporation par détente puis la formation d’une bulle de vapeur ou d’air qui bloque la circulation.

• 🔄 La poussée racinaire associe:

  1. l’entrée active de solutés
  2. l’attraction osmotique de l’eau
  3. l’augmentation de la pression du xylème

Compléments

• Les moyens de limitation ou de résorption comprennent:
  • les parois terminales persistantes
  • les ponctuations latérales
  • la fermeture des cavités à midi
  • la poussée racinaire
  • les aquaporines
  • les bouchons gommeux ou les thylles

💡 Astuce mémo

Aspiration foliaire forte le jour, poussée racinaire faible mais active la nuit

📖 10. Stomates et équilibre hydrominéral

🔑 Notions clés & Définitions

• Stomate : Comprend un ostiole et deux cellules de garde dont la turgescence contrôle le diamètre de l’ouverture.

★ À maîtriser

• L’entrée d’eau rend les cellules de garde turgescentes, et leur paroi plus épaisse du côté de l’ostiole dirige la déformation vers le côté mince et ouvre l’ostiole.

📌 La lumière, particulièrement la lumière bleue, la photosynthèse et la diminution du CO2 dans les lacunes favorisent l’ouverture des stomates.

Compléments

• Les plantes CAM n’ouvrent leurs stomates que la nuit, lorsque l’évaporation est moindre, afin de limiter les pertes d’eau.

💡 Astuce mémo

Ouvrir les stomates nourrit la photosynthèse mais augmente la perte d’eau

📖 11. Transport de la sève élaborée

🔑 Notions clés & Définitions

• Organe source : Charge dans la sève élaborée des assimilats provenant de la photosynthèse ou de la mobilisation des réserves.
• Organe puits : Importe davantage de matière organique de la sève élaborée qu’il n’en exporte.

📝 Points essentiels

• Le chargement actif du saccharose dans les tubes criblés par les cellules compagnes attire l’eau du xylème par osmose et met la sève élaborée sous pression.

📌 La sève élaborée circule par écoulement de masse des zones de forte pression vers les zones de faible pression, en direction des organes puits.

💡 Astuce mémo

Source → chargement → pression → écoulement → puits → déchargement

📖 12. Sources, puits et réserves

★ À maîtriser

📌 Un bourgeon est d’abord un organe puits puis devient un organe source lorsque ses jeunes feuilles sont assez développées pour exporter plus d’assimilats qu’elles n’en consomment.

• Un organe de réserve, comme un tubercule, un tronc ou une racine ligneuse, accumule d’abord les photosynthétats puis devient source au printemps en mobilisant ses réserves.

📌 Au niveau des organes puits, le déchargement actif des assimilats diminue l’osmolarité de la sève élaborée, provoque la sortie osmotique de l’eau et réduit sa pression hydrostatique.

Compléments

• Les principaux organes puits sont:
  • les zones en croissance
  • les organes de réserve
  • les fruits
  • les graines

💡 Astuce mémo

Un bourgeon ou une réserve passe de puits à source selon son développement et la saison

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des sèves