Fiche de révision : Structure et Fonction des Racines

📋 Plan du Cours

1. Organisation générale et fonctions principales des racines
2. Structure primaire de la racine d’eudicotylédone : cortex, stèle, endoderme et cadre de Caspary
3. Structure primaire de la racine de monocotylédone et différences anatomiques avec l’eudicotylédone
4. Organisation des tissus conducteurs dans la racine et rôle du cambium
5. Symbioses racinaires avec microorganismes du sol : champignons et bactéries
6. Symbiose rhizobienne avec bactéries fixatrices d’azote et formation des nodosités
7. Symbiose mycorhizienne : endomycorhizes et ectomycorhizes et leurs avantages fonctionnels

📖 1. Organisation générale et fonctions principales des racines

🔑 Notions clés & Définitions

• Introduction : Organe des plantes spécialisé dans l’exploration du sol et le prélèvement de l’eau et des ions minéraux, se développant généralement sous terre et vers le bas en interaction avec les microbes du sol.
• Organisation générale de la racine : La zone pilifère ou de maturation ❖ Le rhizoderme (parfois simplement appelé épiderme racinaire) est un tissu de revêtement à la périphérie des organes racinaires.
• Zone de croissance (avec le méristème) : Partie de la racine où se produisent les divisions cellulaires, l’élongation et la différenciation, incluant le méristème apical responsable de la croissance en longueur.
• Système racinaire : Ensemble des racines d’une plante, constitué de racines d’ancrage et de réserve ainsi que de racines fines absorbantes formant un chevelu à renouvellement rapide, assurant l’ancrage et l’absorption de l’eau et des minéraux.
• Racine primaire : Première racine issue de la radicule de l’embryon lors de la germination, qui s’allonge verticalement pour chercher l’eau en profondeur et produit des ramifications telles que les racines latérales.

📝 Points essentiels

• Les racines assurent principalement l’ancrage de la plante dans le sol et l’absorption de l’eau et des ions minéraux, notamment le nitrate et le phosphate.
• Les poils absorbants, cellules allongées du rhizoderme, augmentent la surface d’échange avec le sol et constituent les principales zones d’absorption.
• La coiffe racinaire protège le méristème apical et oriente la croissance grâce à la columelle sensible à la gravité.
• L’absorption hydro-minérale ne s’effectue que sur une partie limitée de la longueur racinaire, environ 10 % pour le nitrate et 30 % pour l’eau.
• ➢ Vivent et se développent en interaction avec les microbes du sol ➢ Se développent généralement sous terre et vers le bas (= géotropisme positif) ❖ Les racines sont les organes des plantes spécialisés dans l’exploration du sol et le prélèvement de l’eau et des ions minéraux Introduction: racines et systèmes racinaires ➢ S'étendent et en se ramifiant pour couvrir le plus de volume possible et ainsi augmenter la capacité de la plante à absorber l'eau et les nutriments Les racines des plantes assurent 2 fonctions principales: Ancrage de la plante dans le sol Absorption* de l’eau et des minéraux du sol (N, P…) Introduction: racines et systèmes racinaires *L’absorption hydro‐minérale ne s’effectue pas sur toute la longueur racinaire: Environ 10% de la longueur totale du système racinaire participe à l’absorption du nitrate, et 30% pour l’eau Stockage de réserves (plantes bisannuelles notamment) Support d'associations symbiotiques (champignons, bactéries) Production d’hormones (cytokinines notamment: régulation du développement de la plante) Conduction - De l’eau et minéraux vers les feuilles (via le xylème) - Des molécules organiques provenant des tiges et des feuilles (via le phloème) Contribution à la formation du sol ( décompactage et solubilisation) Autres fonctions assurées par les racines: Introduction: racines et systèmes racinaires Chaque plante possède plusieurs catégories de racines organisées en un système racinaire.
• Il présente localement des cellules différenciées en poils absorbants (dont l’ensemble forme l’assise pilifère) qui augmentent la surface d’échanges avec le milieu souterrain.

💡 À retenir

Les racines assurent principalement l’ancrage de la plante dans le sol et l’absorption de l’eau et des ions minéraux, notamment le nitrate et le phosphate.

📖 2. Structure primaire de la racine d’eudicotylédone : cortex, stèle, endoderme et cadre de Caspary

🔑 Notions clés & Définitions

• Anatomie : La stèle est alors fragmentée, ou éclatée (
• Stèle : Cylindre central continu de tissus conducteurs dans la racine d'eudicotylédone, formant une protoestèle entière, responsable du transport de l'eau et des minéraux vers le reste de la plante.
• Parenchyme cortical : L’exoderme est typiquement monocouche (

📝 Points essentiels

• L'endoderme est une monocouche de cellules subérifiées formant un cadre de Caspary qui bloque la voie apoplastique et assure une filtration sélective des solutés.
• Le cortex est riche en parenchyme cortical et est entouré extérieurement par le rhizoderme ou exoderme.
• Le cadre de Caspary est constitué d'une lamelle de subérine et d'une couche lignifiée qui imperméabilisent les parois internes des cellules de l'endoderme.
• L'exoderme peut être monosérié ou multisérié (subéroïde) et joue un rôle de barrière protectrice et régulatrice de l'absorption.
• (A) La cellule est caractérisée par la présence d'un cadre de Caspary.
• ➢ Il s’opère de fait une filtration sélective des solutés qui constitueront la sève brute.

💡 À retenir

La racine d'eudicotylédone possède une structure complexe où le cadre de Caspary et l'endoderme forment une barrière sélective essentielle régulant l'entrée de l'eau et des minéraux, assurant ainsi une filtration efficace.

📖 3. Structure primaire de la racine de monocotylédone et différences anatomiques avec l’eudicotylédone

🔑 Notions clés & Définitions

• Parenchyme médullaire : Tissu de la stèle des monocotylédones contenant un parenchyme absent chez les eudicotylédones.
• Structure primaire : Organisation tissulaire de la racine qui se forme lors de la croissance initiale, comprenant notamment l'endoderme, le cortex, le péricycle, le xylème et le phloème.
• Racine latérale : Racine secondaire qui émerge à partir du péricycle de la racine principale, participant à la croissance secondaire.

📝 Points essentiels

• Chez les monocotylédones, l'endoderme présente souvent une subérification en U ou en fer à cheval avec des cellules de passage non subérifiées.
• Les monocotylédones ont un nombre plus élevé de pôles ligneux (>6) comparé aux eudicotylédones (2-6).
• Le cambium est absent chez les monocotylédones, empêchant la croissance secondaire en épaisseur.
• Le rhizoderme peut être remplacé ou recouvert par un subéroïde, une couche subérifiée multicellulaire, dans la zone subéreuse.

💡 À retenir

Les traits anatomiques distinctifs des racines de monocotylédones incluent une endoderme souvent en U ou en fer à cheval, un parenchyme médullaire présent dans la stèle, un nombre élevé de pôles ligneux, l'absence de cambium, et un rhizoderme pouvant être remplacé par un subéroïde.

📖 4. Organisation des tissus conducteurs dans la racine et rôle du cambium

🔑 Notions clés & Définitions

• Cambium : Méristème secondaire situé entre le xylème et le phloème dans la racine, responsable de la croissance en épaisseur par formation de nouveaux tissus conducteurs.

📝 Points essentiels

• Dans la racine, les tissus conducteurs (xylème et phloème) sont organisés en alternance sans formation de faisceaux conducteurs distincts.
• La différenciation du xylème et du phloème dans la racine est centripète, c’est-à-dire vers le centre de la racine.
• Le cambium est un méristème secondaire situé entre le xylème et le phloème qui permet la croissance secondaire en épaisseur.
• Le cambium est absent chez les monocotylédones, ce qui limite leur croissance secondaire.
• Le péricycle, situé sous l'endoderme, participe à la formation des racines secondaires.

💡 À retenir

Le cambium est un méristème secondaire situé entre le xylème et le phloème qui permet la croissance secondaire en épaisseur.

📖 5. Symbioses racinaires avec microorganismes du sol : champignons et bactéries

🔑 Notions clés & Définitions

• Microorganismes du sol : Organismes vivants présents dans le sol, comprenant notamment des champignons et des bactéries, qui vivent en association avec les racines des plantes dans le cadre d'associations mutualistes ou symbioses.

📝 Points essentiels

• Les racines vivent en association mutualiste avec des microorganismes du sol, formant un holobionte.
• Les symbioses racinaires principales impliquent des champignons (mycorhizes) et des bactéries (notamment fixatrices d'azote).
• Les symbioses racinaires sont essentielles à l'adaptation des plantes aux contraintes environnementales.

💡 À retenir

Les racines forment un holobionte avec des microorganismes du sol, intégrant des interactions symbiotiques essentielles pour la nutrition et la santé des plantes.

📖 6. Symbiose rhizobienne avec bactéries fixatrices d’azote et formation des nodosités

🔑 Notions clés & Définitions

• La symbiose rhizobienne : Association entre des plantes de la famille des Fabaceae et des bactéries des genres Rhizobium ou Bradyrhizobium, dans laquelle les bactéries fixent l'azote atmosphérique en composés azotés assimilables par la plante.

📝 Points essentiels

• La symbiose rhizobienne associe des légumineuses avec des bactéries du genre Rhizobium ou Bradyrhizobium.
• Les bactéries sont hébergées dans des nodosités racinaires où elles fixent l'azote atmosphérique en composés azotés assimilables par la plante.
• La plante fournit aux bactéries une source d'énergie issue de la photosynthèse.
• La fixation symbiotique peut couvrir la totalité des besoins en azote des légumineuses dans des conditions favorables.
• La quantité d'azote fixée peut atteindre jusqu'à 150 kg N/ha/an selon la culture.

💡 À retenir

La symbiose rhizobienne joue un rôle crucial dans la nutrition azotée des légumineuses, pouvant couvrir leurs besoins en azote dans des conditions favorables et ayant un impact important en agriculture.

📖 7. Symbiose mycorhizienne : endomycorhizes et ectomycorhizes et leurs avantages fonctionnels

🔑 Notions clés & Définitions

• Symbioses - La symbiose mycorhizienne : Relations étroites et durables entre deux organismes, souvent bénéfiques pour les deux parties.
• Plantes terrestres : Ectomycorhizes 5% des plantes terrestres (avec un champignon du genre basidiomycète principalement).

📝 Points essentiels

• La mycorhize améliore la surface d’absorption des racines jusqu’à 1000 fois, facilitant l’accès au phosphore, à l’azote et à d’autres éléments du sol.
• Le champignon bénéficie du carbone photosynthétique de la plante, pouvant représenter jusqu’à 20% du carbone assimilé.
• Les mycorhizes augmentent la résistance des plantes aux stress abiotiques et biotiques, notamment par une barrière mécanique et une meilleure nutrition.
• Symbioses - La symbiose mycorhizienne Protection - La mycorhize améliore la résistance des plantes aux stress abiotiques (métaux lourds, pesticides, etc.) et biotiques (pathogènes) - Développement d’une barrière mécanique (manteau) - Augmentation de la surface d´absorption (jusqu´à X1000) - Meilleur accès au phosphore, à l´azote et autres éléments du sol - Le champignon bénéficie de la photosynthèse de la plante (jusqu´à 20% du carbone assimilé par la plante est transféré au champignon) Services apportés par la mycorhize: Protection de framboisiers mycorhizés contre un pathogène Symbioses - La symbiose mycorhizienne ➢ Le réseau mycélien commun… Remarque: Certaines plantes forment les deux types de mycorhizes (saule, peuplier…) Certaines plantes ne forment pas de mycorhizes comme la famille des brassicacées (choux, colza…), des chénopodiacées (épinard…) et des protéacées (macadamia…) La plupart des plantes sont interconnectées par un réseau commun d’hyphes (mycorhizosphère) Ex: dans une parcelle de 30m de côté, un arbre (Douglas) est connecté à 47 autres arbres par 11 champignons différents.
• Hyphes à l’intérieur des cellules corticales.

💡 À retenir

Les mycorhizes jouent un rôle crucial dans l’amélioration de la nutrition minérale des plantes et leur résistance aux stress, grâce à une augmentation de la surface d’absorption et une protection accrue.

📊 Tableaux de Synthèse

Organisation des tissus conducteurs dans la racine

⚠️ Pièges & Confusions Fréquentes

1. Confusion entre la structure de la stèle chez eudicotylédones et monocotylédones.
2. Confusion entre le rôle de l'endoderme et du cadre de Caspary.
3. Erreur dans la description de la croissance secondaire chez les monocotylédones.
4. Confusion entre symbioses mycorhiziennes et rhizobiennes.
5. Mélanger les types de mycorhizes (endomycorrhizes et ectomycorhizes).
6. Confusion entre la formation de nodosités et la symbiose mycorhizienne.
7. Erreur dans la description des avantages fonctionnels des symbioses.

✅ Checklist Examen

1. Identifier la structure primaire de la racine d’eudicotylédone.
2. Comparer la structure de la racine de monocotylédone avec celle de l’eudicotylédone.
3. Expliquer le rôle du cambium dans la croissance de la racine.
4. Décrire l’organisation des tissus conducteurs dans la racine.
5. Comprendre la formation et le rôle des symbioses racinaires.
6. Différencier les types de symbioses mycorhiziennes.
7. Expliquer la formation des nodosités dans la symbiose rhizobienne.
8. Identifier les avantages fonctionnels des symbioses pour la plante.
9. Reconnaître les différences anatomiques entre racines de monocotylédones et eudicotylédones.
10. Comprendre l’impact des microorganismes du sol sur la santé racinaire.