Chap 2 - part 1 - cours de physio vegetale sur les méristème et croissance des plantes PDF

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cours de physio vegetale sur les méristème et croissance des plantes...

Description

La Croissance Végétative des Plantes

Phy V

Croissance végétative = racines, tiges, feuilles, bourgeons ●

Les méristèmes

Méristème Apical → lieu de mitose MAC “Méristème Apical Caulinaire” MAR “Méristème Apical Racinaire”

organes photosynthétiques: feuilles, tiges organes reproducteurs : fleurs, fruits

Anatomie de la racine → la zone méristématique produit des lignées cellulaires concentriques Devenir des cellules méristématiques : renouvellement et élongation cellulaire des cellules filles MAC :

MAR :

Le devenir des cellules méristématiques -

Renouvellement (contrôle crucial de la stabilité des méristèmes) Élongation cellulaire

Si pas assez de divisions/ élongations → petit méristème → petits organes … ou disparition du méristème ! Si excès de divisions/ élongations → élargissement du méristème → organes + larges … ex : fasciation Méristèmes Secondaires

Notion de totipotence des cellules végétales → capable de re-différenciation Possibilité de former de nouveaux méristèmes → les arbres sont des organismes potentiellement immortels ! Raisons de la mort des arbres : foudre, incendies, maladies

Certaines cell du cambium se divisent et se différencient en cellules du phloème ou xylème → le cambium met en place le xylème et le phloème

Anatomie de la racine La zone méristématique produit des lignées cellulaire concentriques

II- Les effets de la lumière sur la croissance Les plantes ont besoin de la lumière pour leur survie. Elle modifie alors constamment son développement pour atteindre la meilleure source de lumière possible

❏ Comment les plantes perçoivent-elles la présence de voisines ? Une plante à qui on donne de la lumière blanche, absorbe le bleu et le rouge clair, et rejette le rouge lointain Grâce à la quantité de rouge et de rouge lointain qu’elle reçoit, elle est capable de savoir si elle est en compétition avec une autre plante pour avoir la lumière → stress couvert végétal → modification de sa croissance pour trouver la meilleure position au niveau du sol : élongation de tige

❏ Comment se fait la perception du R et du RL ? Chez l’homme les photorécepteurs sont situés sur la rétine, chez les plantes, toutes les cellules aériennes des plantes expriment les photorécepteurs → Phytochrome : détecte le ratio Rouge/ Rouge Lointain PIF : Phytochrome Interacting Factors → Facteur de transcription spécifique 1- interagit avec d’autres protéines (régule son action) 2- se fixe à l’ADN (régulation de l’expression des cibles) Si pas de perception de Rouge (obscurité) , élongation des tiges, peu de R, élongation des tiges, majorité de R, pas de stimulation de l’élongation

Phototropisme = croissance vers une source de lumière unidirectionnelle Les plantes sont capables de se développer vers la lumière blanche La lumière bleue est responsable du phototropisme

III- L’auxine ●

Transport de l’auxine

L’auxine diffuse vers le bas et stimule l’élongation des cellules racinaires du côté obscur La relocalisation de l’auxine sur un côté du coléoptile induit une courbure Les transporteurs d’influx et d’efflux guident l’auxine L’auxine : phytohormone  Hormone : - activité très faible concentration - synthèse par l’organisme lui-même - transport du site de synthèse au site d’action où elle influence spécifiquement des cellules cibles Une hormone se fixe à une récepteur spécifique (transmembranaire ou soluble dans le cell) → fixa° au récepteur → entraîne la transmission d’un signal → signal relayé par un mécanisme de transmission → activa° réponse cellulaire 2 modes de fonction chez les hormones : - hormone autocrine (perçue par la même cell qui l’a produite) - hormone paracrine (très loin du lieu de synthèse) Homeostasie : regulation de la concentration en auxine (hormones) dans les diff cell de la plante Conjugaison : modification chimique de la molécule pour modifier son activité → ajout d’un groupement chimique sur une molécule Effet dose → changement d'effet, sur un organisme, provoqué par une quantité différente de « stresseurs », ou de « stimuli » après un certain temps d'exposition

Lorsque le récepteur perçoit l’auxine → réactions cytoplasmique pour réponse cell Etapes : 1) transport 2) biosynthèse 3) perception 4) signalisation 5) réponse physiologique adaptée Gènes concernés par action de l’auxine → précurseur de biosynthèse : tryptophane L’auxine est majoritairement synthétisée dans les jeune tissus verts → cellules qui permet de synthétiser l’auxine Différentes molécules peuvent présenter une activité auxinique : AIA, 2,4D, ANA → besoin de cycle indole + chaîne carbonée acide

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Phénotype de “mutants auxine”

En absence d’auxine → pas de formation de racine Donc l’auxine est essentiel à la formation de : - racine → Rhizogénèse - tissus vasculaires - organes aériens (feuilles + inflorescence) L’auxine stimule la formation de racines secondaires (effet positif) mais inhibe l’élongation cellulaire Le récepteur provoque la dégradation des répresseurs

Un gradient d’auxine influence le devt de nombreux organes de la plante. Certaines cellules sont très riches en auxine et d’autres très pauvres →  pics d’auxine = organogenèse (fabrication d’un nouvel organe à cet endroit) L’auxine s’accumule bcp dans les primordiums → création d’un nouveau méristème ou racine

3 petites zones où l’auxine s’accumule afin de stimuler la division cellulaire :

Formation des racines latérales : - à partir des cell du péricycle - dé-différenciation + mitose - forma° méristème secondaire - élongation de la racine latérale

Les effets de l’auxine ● L’expansion cellulaire 1- concentration accrue de protons → fragilise les liaisons H+ → romp les liaisons H 2- concentration accrue de protons → active les enzymes Quand la concentration en protons augmente → PH diminue L’auxine stimule l’acidification de la paroi, elle est transportée entre les cellules, et s’accumule dans les parois → modif et assouplissement de la paroi → élongation des cellules Le récepteur est indispensable ● Le gravitropisme Si une plante dans un pot est mise sur le côté, les racines et la tige va se ré-orienter perpendiculaire au sol à cause de la gravité → gravitropisme terrestre Les racines → gravitropisme positif (même sens que le vecteur de gravité) La tige → gravitropisme négatif Même dans le noir, les plantes se ré adaptent → ce n’est pas la lumière qui indique aux plantes où pousser La coiffe de la racine permet à la plante de se diriger L’accumulation d’auxine redistribuée induit la courbure de la tige Tige = stimulation de l'élongation cellulaire Racine = inhibition de l'élongation cellulaire

La croissance racinaire est fortement impactée par l’auxine Les plantes mutantes ont un défaut dans la croissance racinaire → mutation dans transport de l’auxine, mutation des plastes (pas de sensation de gravité terrestre)

La dominance apicale → l’auxine produite dans la MAC maintient les bourgeons latéraux à l’état dormant ( = petit méristème) Lorsque l’auxine est transportée vers le bas, elle garde les bourgeons à l’état dormant = dominance de l’apex (dominance apicale) → inhibition de croissance des bourgeons Rhizogénèse : multiplication des racines en labo dans une boîte de pétri l’ajout exogène (sur les feuilles) d’auxine stimule la rhizogénèse Une bouture = 1 tige + 1 bourgeon axillaire → synthès d’auxine → P° racines

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Les Cytokinines (ck)

→ hormone nécessaire à la division cellulaire “kutos” = cellule / “kinein” = mouvoir (séparer) Zéatine : 1ère ck identifiée → synthétisées à partir des voies des terpènes et de l’adénine Sorte de bouclier à la fonction des auxines = antagonisme + on met d’auxine, + on fait de racines au détriment des feuilles + on met de ck, + on fait de feuilles Si une plante ne fait pas de ck (phénotype mutant de biosynthèse de ck) identifier en 1er la plante sauvage → feuilles, racines,... mutant → feuilles + petites, + de racines secondaires Les ck a un rôle négatif sur la formation des racines et un rôle positif sur la formation des organes aériens (feuilles) Les ck sont synthétisées dans les racines, puis transportées vers les parties aériennes La cytokinine : - stimule la formation de feuilles - inhibe la formation de racines Homéostasie et signalisation des ck activité kinase = activité de phosphorylation Auxines / ck → différence dans la perception et la voie de signalisation Auxines / ck → rôle positif dans le MAC

auxines → rôle d’organogénèse (devt nouvel organe) ck → rôle dans le méristème Les cellules souches sont maintenues par : - au niveau des racines → auxines - parties aériennes → ck Sénescence : vieillissement biologique → les ck retardent la sénescence L’arbre récupère les ressources dans les feuilles avant qu’elles tombent à l’approche de la saison hivernale, il stocke ces ressources pendant l’hiver, puis les ré utilisent à l’approche du printemps → création de nouveaux organes aériens etc Wolbachia : bactérie capable de sécréter des ck → retarde la sénescence des feuilles → les ⅔ des insectes possèdent cette bactérie Formation tumorale chez les plantes : “galles” due à la prolifération cellulaire → sorte de cancer Les arbres sont infectés par des bactéries pathogènes du sol agrobacterium tumefaciens  lorsque les plantes ont des blessures (griffures,...) → modifie la biosynthèse des plantes → division cellulaire → formation de galles Sur le plasmide : gène de biosynthèse d’auxine + gène de biosynthèse de ck → situé sur l’auxine les bactéries coupent une partie du plasmide pour l’intégrer dans le génome de la plante → la plante transcrit alors ces gènes → Prolifération cellulaire = transformation génétique de la plante → stimule la P° de ck / d’auxine ●

Gibbérellines

→ hormones de plantes, produites par certains champignons pathogènes → acide gibbérellique (GA) Etude de plants de blés altérés dans leur croissance → présence d’un champignon pathogène gibberella qui stimule fortement la croissance des tiges → elles s’allongent Les gibbérellines stimulent l'élongation des entre-noeuds → allongement de la tige La plante sauvage a le même nb de feuilles que la plante mutante, mais la taille des entre noeuds est + grande chez la plante mutante → allongement des cellules Précurseur métabolique → Hormone → Hormone inactive enzyme 1

enzyme 2...