La Reproduction chez les Angiospermes PDF

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Summary

Warning: TT: undefined function: 32Les fleurs, la double fécondation et les fruits sont des caractéristiquespropres au cycle de développement des AngiospermesLe cycle de développement des végétaux est caractérisé par l’alternance de générations :Une génération haploïde (n) multicellulaire alterne av...

Description

Les fleurs, la double fécondation et les fruits sont des caractéristiques propres au cycle de développement des Angiospermes Le cycle de développement des végétaux est caractérisé par l’alternance de générations : Une génération haploïde (n) multicellulaire alterne avec une génération diploïde (2n) multicellulaire 1. La plante diploïde (sporophyte), fabrique des spores haploïde par méiose. 2. Chacune des spores de divise par mitose et donne naissance à une plante haploïde mâle ou femelle (gamétophyte multicellulaire) 3. Les gamétophytes produisent des gamètes : spermatozoïdes et oosphères 4. La fécondation (union des 2 gamètes), engendre des zygotes diploïdes 5. Ceux-ci se divisent par mitose, et donnent ainsi de nouveaux sporophytes 6. Génération sporophytique dominante (+ grande, + voyante, a une vie de plus longue durée que la génération gamétophytique

! Etant donné que les Angiospermes, ainsi que les Gymnospermes sont des plantes à graines, il est également essentiel de connaître la structure et la fonction des graines pour comprendre le cycle de développement des Angiospermes. I. La Structure et la fonction de la Fleur

Figure 1

Fleur = pousse comportant les organes reproducteurs du sporophyte chez les Angiospermes, composée généralement de 4 verticilles de feuilles hautement modifiées = pièces florales. Ont une croissance définie : cessent de croître après la formation de la fleur et du fruit. 1. Sépales > Ensemble : CALICE 2. Pétales > Ensemble : COROLLE

PERIANTHE = Pièces florales stériles

3. Etamines (filet + anthère) > Ensemble : ANDROCEE 4. Carpelles (ovaires/style/stigmate gluant recevant le pollen = Pistil) > Ensemble : GYNECEE

SPOROPHYLES = Pièces fertiles

Les pièces florales sont reliées au réceptacle, l’extrémité reliée au pédoncule, qui relie la fleur à la tige. ❖ Les fleurs complètes = possèdent les 4 ensembles de pièces florales ❖ Les fleurs incomplètes ❖ Inflorescence

Figure 2

A. La Formation des Gamétophytes mâles dans les grains de pollen Chaque anthère contient 4 microsporanges = sacs polliniques.

Figure 3

A l’intérieur des microsporanges, se trouvent de nombreuses cellules diploïdes = microsporocytes, ou cellules mères des microspores. Chaque microsporocytes subit une méiose et donne 4 microspores haploïdes, donc chacune donnera naissance à un gamétophyte mâle. Chaque microspore subit ensuite une mitose et produit un gamétophyte mâle constitué de seulement 2 cellules : 1 cellule génératrice + 1 cellule végétative GRAIN DE POLLEN La paroi de la spore, constitué de matériaux produits par la microspore et l’anthère comporte habituellement un motif complexe qui est propre à l’espèce.

Durant la maturation du GP, la cellule génératrice va se loger dans la cellule végétative et la paroi de la spore est complétée. La cellule végétative contient alors, dans son cytoplasme, une autre cellule tout aussi autonome qu’elle. Après l’ouverture du microsporange libérant le pollen, un grain de pollen peut-être transporté sur la surface réceptrice d’un stigmate. A cet endroit, la cellule végétative produit le tube pollinique, une longue protubérance cellulaire qui déverse ses spermatozoïdes dans le gamétophyte femelle. Les tubes polliniques peuvent s’allonger rapidement, et atteindre une vitesse de 1 cm/h ou plus. Durant l’élongation du tube pollinique dans le style, la cellule génératrice se divise et produit habituellement 2 spermatozoïdes, lesquels demeurent toujours à l’intérieur de la cellule végétative. Le tube pollinique s’enfonce dans le style jusque dans l’ovaire et l’ovule, où il libère alors les 2 spermatozoïdes près du gamétophyte femelle.

B. La Formation des Gamétophytes femelles (sacs embryonnaires) 1. L’ovule ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖

Nucelle = tissu nourricier Tégument interne / externe Sac Embryonnaire Micropyle Ovule attaché au carpelle par Funicule (pied ovule) Faisceaux conducteurs de sève Point de ramification : Chalaze Hile (point où l’ovule est rattaché au funicule)

3 formes ❖ ORTHOTROPE ❖ CAMPYLOTROPE ❖ ANATROPE

Figure 4

Figure 5

2. Le Sac Embryonnaire Le processus entier se déroule dans un tissu à l’intérieur de chaque ovule appelé le mégasporange. 2 téguments de l’ovule (couches de tissu protecteur du sporophyte qui deviendront les téguments de la graine) entourent chaque mégasporange, l’exception d’une ouverture appelée micropyle. Sa formation commence quand une cellule dans le mégasporange de chaque ovule, le mégasporocyte, croît et produit par méiose 4 mégaspores haploïdes. 1 seule mégaspore survit, les 3 autres dégénèrent. Le noyau de la mégaspore qui survit se divise 3 fois par mitose, sans cytocinèse, et donne une grosse cellule contenant 8 noyaux haploïdes. Puis, des membranes divisent cette masse multinucléée, qui devient multicellulaire = appelée Sac Embryonnaire : c’est le gamétophyte femelle. Le sort des noyaux est déterminé par un gradient d’auxine, une hormone qui prend naissance près du micropyle. A l’extrémité du SE située près du micropyle se trouvent 2 cellules appelées Synergides, situées de part et d’autre de l’oosphère. Les synergides attirent et guident le tube pollinique vers le SE. A l’autre extrémité du SE, se trouvent 3 autres cellules, les cellules antipodales, dont la fonction est inconnue ; Les deux noyaux restants, les noyaux polaires, ne sont pas séparés par des membranes ; Ils partagent le cytoplasme de la grosse cellule centrale du SE ; l’ovule, qui deviendra une graine, est alors composé du Sac Embryonnaire et des téguments.

C. La Pollinisation = transport du pollen des organes de reproduction mâle (étamines) vers le (ou les) organes de

reproduction femelle (pistil) qui va permettre la reproduction sexuée. La pollinisation est une étape préalable à la fécondation dans le cycle de vie de ces plantes. Ce transport a lieu soit à l'intérieur des fleurs (autopollinisation), soit par pollinisation croisée (le pollen d'une fleur se dépose sur les stigmates d'une autre fleur de la même espèce). Il peut être effectué soit par un animal (un insecte pollinisateur tel que l'abeille dans de nombreux cas)4, soit par le vent, soit par d'autres moyens. •

• •

Pollinisation par les animaux (la zoogamie) o Entomogamie o Ornithogamie o Chiroptérogamie o Autres mammifères = marsupiaux / rongeurs o Invertébrés : amphipodes / polychète Pollinisation par le vent (anémogamie) Pollinisation par l'eau (l'hydrogamie ou hydrophilie)

Si la pollinisation réussit, un grain de pollen produit un tube pollinique qui s’enfonce dans le style jusqu’à l’ovaire.

II.La Double Fécondation

Figure 6

Au moment de la pollinisation, le grain de pollen est constitué généralement de la cellule végétative et de la cellule génératrice. Après s’être déposé sur un stigmate, le grain de pollen en absorbe l’eau et germe en produisant un tube qui croît dans le style, entre les cellules, jusqu’à l’ovaire. Le noyau de la cellule génératrice se divise par mitose et donne 2 spermatozoïdes. L’extrémité du tube pollinique pénètre l’ovule par le micropyle ; son arrivée provoque la mort d’1 des 2 synergides, ouvrant ainsi un passage dans le Sac Embryonnaire pour les 2 Spermatozoïdes que dépose le Tube Pollinique. ❖ Lorsqu’il atteint le SE, l’1 des spermatozoïdes féconde l’oosphère ; union = zygote. ❖ L’autre spermatozoïde s’unit aux 2 noyaux polaires ; le tout forme un noyau triploïde (3n) au milieu de la grosse cellule centrale du SE. Cette grosse cellule donnera naissance au tissu nutritif de la graine = Albumen L’union des 2 spermatozoïdes à 2 noyaux différents du Sac Embryonnaire = Double Fécondation = Siphonogamie Double. Cette dernière fait en sorte que l’albumen se forme seulement dans un ovule où l’oosphère a été fécondé = économie NRJ + pas de gaspillage de nutriments. III. La Formation, la forme et la fonction de la graine Après la double fécondation, ❖ l’ovule ⟹ graine ❖ l’ovaire ⟹ fruit, contenant la ou les graines (selon que l’ovaire comporte 1/+sieurs ovules) A mesure que le zygote devient un embryon, la graine accumule des protéines, des huiles, et de l’amidon (qtés variant selon l’espèce) = réserves de nutriments importantes (l’ Albumen = accumule glucides + autres nutriments) ; selon les espèces, les cotylédons peuvent jouer ce rôle.

A. La Formation de l’Albumen Commence avant celle de l’embryon Après la double fécondation, le noyau triploïde de la cellule centrale de l’ovule se divise et forme une « supercellule » multinucléée ; cette masse liquide devient multicellulaire au moment où la cytocinèse divise le cytoplasme et élabore des membranes entre les noyaux. Les cellules « nues » résultant de la cytocinèse forment par la suite, une paroi. L’albumen devient alors solide.

Figure 7

B. La Formation de l’Embryon

Figure 8

La 1ère division mitotique du zygote scinde l’oosphère en 2 cellules : -

-

L’une basale = continue de se diviser et produit une chaîne de cellules = suspenseur, qui attache l’embryon à la plante mère. Suspenseur : transfère nutriments à l’embryon à partir de la plante mère ou albumen (suivant espèces) ; au fur et à mesure qu’il s’allonge, il pousse l’embryon plus profondément dans les tissus nourriciers et protecteurs. L’autre terminale = donne naissance à la + gde partie de l’embryon. Se divise à plusieurs reprises, donne naissance à un proembryon.

L’embryon s’allonge, peu de temps après l’apparition des ébauches des cotylédons.

C. La structure de la Graine Mature Au cours des derniers stades de sa maturation, la graine se déshydrate jusqu’à ce que l’eau ne représente plus que 5 à 15 % de sa masse. L’embryon, entouré de sa réserve de nutriments (cotylédons, albumen ou les deux), entre en dormance : il cesse de croître et son métabolisme devient minimal. Un tégument épais et protecteur, provenant des téguments de l’ovule, enveloppe l’embryon avec sa réserve de nutriments. Au-dessous point d’attache des cotylédons, axe embryonnaire = hypocotyle, se termine par la radicule ; au-dessus des cotylédons, l’axe embryonnaire = épicotyle. L’épicotyle, les jeunes feuilles et le méristème apical de la pousse = g emmule.

D. La Dormance des graines : une adaptation aux conditions difficiles Fait en sorte que les plantes ne germent que dans des conditions favorables ; son interruption nécessite stimulus extérieurs : T°/Luminosité

Le Cycle de Développement d’une Angiosperme

Figure 9

IV. La Forme et fonction des fruits

Pendant que les ovules deviennent des graines, l’ovaire de la fleur produit un fruit qui protège les graines. A maturité, facilite leur dissémination par le vent ou des animaux. Pendant la formation du fruit : 1. La paroi de l’ovaire devient le péricarpe = paroi épaisse du fruit qui entoure la ou les graines. Le péricarpe est la paroi du fruit issue de la transformation après la fécondation de la paroi de l’ovaire. Pour les faux-fruits, il résulte de la transformation du réceptacle floral. Le péricarpe est formé de trois couches : • • •

l'épicarpe, généralement coloré, usuellement nommé la peau ou écorce = coloré, ; le mésocarpe, qui donne la partie juteuse des fruits charnus = pulpe ; l'endocarpe, parfois lignifié et appelé noyau, si sclérifié forme un noyau autour de la graine (= drupe) ; s’il ne l’est pas = pépin (= baie).

On classe les fruits, en plusieurs catégories, selon leur origine florale. ❖ Fruits SIMPLES = formé par un seul carpelle (ou par plusieurs carpelles fusionnés) provenant d’une seule fleur Exemples : pois, citron, arachide ❖ Fruits AGREGES = formé par plusieurs carpelles distincts provenant d’une seule fleur Exemples : framboise, mûre, fraise ❖ Fruits MULTIPLES = issu de plusieurs carpelles provenant de plusieurs fleurs qui forment une inflorescence Exemples : ananas, figue ❖ Fruits ACCESSOIRES = issu en grande partie de tissus autres que l’ovaire Exemples : pomme : l’ovaire (aussi charnu) est enchâssé dans un réceptacle charnu

On distingue :

➢ VRAIS FRUITS ❖ Les fruits charnus : o baie : raisin, tomate, avocat, orange, etc. o drupe : prune, pêche, olive, cerise, etc. Ils sont caractérisés par une graine à enveloppe dure (endocarpe lignifié). Cela donne un « noyau » dur. ❖ Les fruits secs : o fruits secs déhiscents (qui finissent par s'ouvrir) : ▪ follicule : hellébore, pivoine, etc ; ▪ gousse : fruit caractéristique des Fabacées, appelé aussi légumineuses : petit pois, soja, robinier, luzerne, etc ; ▪ capsule : • capsule à déhiscence par fentes (septicide) : colchique, tabac, gentiane, etc. • capsule loculicide : tulipe, lys, violette, etc. • silique, à déhiscence paraplacentaire : fruit caractéristique des brassicacées : chou, colza, etc. • pyxide, à déhiscence circulaire : mouron rouge, etc. • capsule à déhiscence apicale : œillet, pavot, etc. o fruits secs indéhiscents (qui ne s'ouvrent pas) : ▪ akène : pissenlit, valériane, fraisier (une fraise est un faux fruit parsemé d'akènes brunâtres), etc. ▪ caryopse : fruit caractéristique des Poacées (graminées) : blé, maïs, etc. ▪ samare : érable, frêne, orme, etc. ▪ schizocarpe, composé de plusieurs akènes : carotte, menthe, etc.

➢ FAUX FRUITS = résultat de la transformation des induvies d'une inflorescence à la suite de la fécondation Induvies = un ou plusieurs organes de la fleur ou de l'inflorescence qui se développent après la fécondation et recouvrent le fruit ou le supportent au lieu de disparaître comme dans le cas général. Ces organes peuvent être selon le cas le réceptacle floral, le calice, le pédoncule, le style, les étamines, etc.1 Dans certains cas, les induvies deviennent charnues et comestibles et constituent des fruits du commerce, en fait des faux-fruits. Elles peuvent aussi constituer des organes de dissémination du fruit, comme les ailes des samares ou les aigrettes de certaines akènes de composées

❖ Les faux fruits = La fécondation induit donc parfois le développement d'autres organes (pédoncule floral = pomme) •

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La pomme, la poire ou le coing sont issues d'un ovaire infère, c'est-à-dire situé sous le reste de la fleur et, par conséquent, entouré par le réceptacle floral. Après la fécondation, le réceptacle se développe en même temps que le fruit. La pomme et la poire sont donc un piridion, combinaison d'un fruit charnu et d'un réceptacle charnu. Quand on coupe une pomme, on remarque, à un certain endroit, au milieu de la chair, une ligne qui semble séparer la pomme en deux. Cette ligne correspond aux vaisseaux du carpelle et donc très approximativement à la limite du fruit. Le mésocarpe est charnu. Mais l'épicarpe n'est plus distinct. L'endocarpe est cette membrane rigide qui limite les cavités contenant les graines. Le cynorrhodon (ou cynorhodon) est le résultat du développement du réceptacle rouge renfermant les fruits du rosier et de l'églantier. La fraise est le résultat du développement du réceptacle floral, et les fruits sont ces petits akènes jaunes que l'on observe à la surface. ❖ Les fausses baies

Une fausse baie est un faux-fruit apparaissant dans certaines espèces de plantes avec un ovaire inférieur (ce qui les distingue des véritables baies). Chez ces espèces, les autres parties de la fleur (y compris la partie basale des sépales, des pétales et des étamines) peuvent mûrir en même temps que l'ovaire et former la fausse baie : • •

La banane La famille des Cucurbitaceae • Cucumis (concombre et melon) • Pastèque • Cucurbita (courge, potiron)

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Airelles, canneberges ❖ Les infrutescences

❖ Les infrutescences sont de faux fruits dans le sens où ils ne constituent pas un fruit unique mais une agglomération de vrais fruits issue de la transformation d'une inflorescence. ❖ Par exemple, la figue ou sycone n'est pas un vrai fruit mais une infrutescence. L'inflorescence est constituée d'un réceptacle floral creux presque fermé, qui avant fécondation porte de très nombreuses fleurs. C'est ce réceptacle qui va se développer et devenir charnu. Les fruits sont les akènes qui crissent sous la dent et que nous croyons être des graines. ❖ L'ananas est également une infrutescence. À l'origine, les fleurs sont portées par une tige appelée hampe florale et les ovaires de chaque fleur sont soudés et étroitement imbriqués les uns aux autres. Chaque hexagone visible à l'extérieur de l'ananas correspond aux restes du périanthe et du pistil et montre les limites de chaque fruit. Quand on coupe l'ananas en long, le cylindre plus dense qu'on observe au milieu est le résultat de la transformation de la hampe florale. Au sommet, on observe une petite plantule, qui peut pousser, si son bourgeon n'a pas été tué, comme cela est fait habituellement avant la commercialisation de l'ananas.

V. La Reproduction ASEXUEE Un seul individu produit une descendance sans recourir à l’union d’une oosphère et d’un spermatozoïde....