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la cellule végétale ...

Description

INTRODUCTION Objectif : Comprendre comment fonctionne une plante La cellule végétale Regroupement des cellules entre elles en tissus : histologie Organisation des tissus entre eux en organes L'assemblage des organes (tiges, feuilles, racines) aboutit à la plante Les grandes fonctions associées aux différents organes (Nutrition - Soutien Photosynthèse) La reproduction chez les angiospermes (fleur, fruit, graine) Les plantes à fleurs phanérogames se décomposent en deux groupes : Les angiospermes (chez lesquels la graine est protégée par le fruit) Les gymnospermes (chez lesquels la graine est nue) Les angiospermes, qui vont l'objet de ce cours, se décomposent encore en deux groupes : Les Monocotylédones : L'embryon, dans la graine n'a qu'une seule feuille primordiale. Entre autre, ils possèdent aussi des fleurs en multiples de 3, des petites racines avec un système racinaire fasciculé (même taille pour toutes les racines), ainsi que des feuilles à nervures parallèles (ex : Le muguet)  Les Dicotylédones : L'embryon, dans la graine, a deux feuilles primordiales (les cotylédons). Entre autre, ils se caractérisent aussi par un système racinaire pivotant (arborescent), des feuilles à nervures ramifiés, ainsi que des fleurs en multiple de 4 ou 5. Les principaux organites cellulaires sont chez l'animal : cytoplasme et membrane, noyau contenant l’ADN et les chromosomes, le réticulum (lisse ou granuleux), l'appareil de Golgi, la mitochondrie pour la respiration, et les vésicules. Chez le végétal, on a les mêmes organites, plus les (chloro)plastes, une grande vacuole (ou plusieurs) contenant eau et ions, et une paroi cellulaire pecto-cellulosique. Les cellules animales font environ 50 micromètres contre 200 pour les végétales. CLASSE : MONOCOTYLÉDONES -un seul cotylédon dans la graine

CLASSE : DICOTYLÉDONES -2 cotylédons,

(cotylédon = ce qui va donner une feuille quand la -système racinaire pivotant (une racine primaire et des racines secondaires), graine va germer),

-Système racinaire fasciculé (à peu près la même Disposition en anneau des faisceaux dans la tige, taille), -nervures ramifiées, et pièce florale organisée en -nervures des feuilles parallèles, et des pièces multiples de 4 ou de 5. florales organisées en multiples de 3.

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CHAPITRE 1 : LA CELLULE VEGETALE Tous les organismes, quels qu'ils soient, sont classés : soit en procaryotes, soit en eucaryotes. Les procaryote sont apparus les premiers il y a au moins 3,5 milliards d'année. Pendant 1,4 milliards d'années, ils étaient les seuls organismes sur Terre. Les eucaryotes étant apparues à partir des procaryotes. Les cellules eucaryotes sont plus volumineuses, ont un véritable noyau (entouré d'une membrane), possède une structure compartimentée, et une cellule eucaryote typique possède environ 1000 fois plus d'ADN, qu'une cellule procaryote typique. Chez les Procaryotes l'ADN se présente sous forme d'un chromosome unique circulaire (tandis que chez les eucaryotes, les cellules ont des chromosomes linéaires). Une autre différence majeure entre les cellules eucaryotes et procaryotes, concerne le fonctionnement de ces organismes et leur fonction et rôle dans la biosphère. Toutes les cellules sont délimitées par une structure flexible : la membrane plasmique, ou plasmalème. Ce plasmalemme contrôle les mouvements de l'eau, des gaz, et des molécules qui rentrent et qui sortent de la cellule. Chez les procaryotes, les fonctions de base sont assurées par le plasmalème et par ses extensions. À l'inverse, chez les eucaryotes, ces fonctions sont assurées par des organites spécialisés intracellulaires délimités par une ou deux membranes. Les mitochondries présentent une double membrane comme les plastes. La (ou les) vacuole(s) présentent une seule membrane. La cellule végétale étant une cellule eucaryote :

Cellules animales

Cellules végétales

Cytoplasme délimité par une membrane plasmique, un noyau, un RE (lisse ou granuleux), un appareil de Golgi, plusieurs mitochondries 50 um

200 um Chloroplastes 2

Une grande vacuole (ou plusieurs petites) Une paroi extracellulaire

I.

Les spécificités de la cellule végétale

La cellule végétale présente une grande vacuole centrale, des chloroplastes et une membrane plasmique doublée d’une paroi à l’extérieur qui va empêcher qu’un excès d’eau ne pénètre dans la cellule.

1. La paroi pecto-cellulosique ou apoplasme Une cellule végétale est entourée par une membrane plasmique doublée vers l'extérieur d'une paroi qui empêche la pénétration d'un excès d'eau. L'eau pénètre dans la cellule végétale via le plasmalemme par un processus : l'osmose. Quand la cellule végétale possède suffisamment d'eau, à l'équilibre osmotique, la paroi et la membrane plasmique sont bien ajustées, accolées. A l'inverse si l'on n'est pas à l 'équilibre et que la cellule manque d'eau, il n'y a plus que quelques petits points d'attaches à la membrane plasmique. Il y a plasmolyse ou rétractation de la membrane plasmique.

Presque toutes les cellules végétales produisent une paroi primaire, plus épaisse que la membrane plasmique et à l'extérieur de celle-ci. Chez les végétaux ligneux, de nombreuses cellules une fois différenciées, vont produire une paroi secondaire, plus épaisse, située entre le plasmalemme et la paroi primaire. La partie mitoyenne, commune, entre deux cellules adjacentes est la lamelle moyenne. Par endroit, la paroi secondaire va être plus fine, voire absente pour former des zones que l'on appelle des ponctuations qui permettent un transport rapide de cellules à cellules d'eau et de sels minéraux. La paroi secondaire sert surtout chez les plantes ligneuses et en partie pour les grands arbres dont elle représente près de 90% du poids. C'est un organite de soutien.

a) La lamelle moyenne La lamelle moyenne est constituée de pectine (matrice gélatineuse) qui cimente les cellules entre elles. Elle se forme en même temps que chaque nouvelle cellule au moment de la division cellulaire. Les cellules qui sont constituées dans les méristèmes primaires ont une paroi très fine, réduite à la présence de la lamelle moyenne.

b) La paroi primaire La première phase de sa formation coïncide avec l'apparition de la plaque cellulaire. Dans les cellules appelées à devenir adulte, la paroi primaire participe pendant la phase de 3

croissance à l’allongement exceptionnelle de la cellule (élongation) et à l'épaississement grâce à l'apport de nouveaux matériaux, d'éléments de soutien que sont les fibrilles de cellulose, immergées dans un liant (matrice) composé de divers polysaccharides très hydrophile (hémicellulose et protéine -structurelles ou enzymatiques-).

c) La paroi secondaire La paroi secondaire se forme pendant les processus de différenciation cellulaire mais toutes les cellules ne produisent pas de paroi secondaire. Dans de nombreux cas, la paroi secondaire va acquérir des caractéristiques qui sont étroitement liées au rôle spécifique de la cellule. Son épaisseur est variable. Elle diffère de la paroi primaire par le rapport quantitatif entre composés matriciels et fibrilles qui est inversé. Les fibrilles sont ici nettement plus importantes que la matrice. La paroi secondaire est souvent stratifiée, il existe des zones appelées ponctuation, au niveau desquelles la paroi est très fine voire absente, et qui permettent le transport de l'eau et des sels minéraux d'une cellule à l'autre. En fonction des épaississements : parois primaire et secondaire, et des composés des parois, on verra différentes formes de cellules. Par exemple, s'il y a beaucoup de lignification, la cellule aura très peu de place et une forme très géométrique.

d) Les plasmodesmes On trouve les plasmodesmes au niveau de la paroi. Les parois, chez les végétaux, constituent de véritables barrières intercellulaires, mais il existe des connexions indispensables entre les cytoplasmes de cellules voisines. Ces ponts cytoplasmiques (à l'origine du symplasme), appelés plasmodesmes, assurent les connexions intercellulaires avec de fines traversées de cytoplasme, les desmotubules. Chaque plasmodesme est entouré de plasmalemme, et il permet le passage de petites molécules voire parfois de grosses molécules.

e) Les modifications secondaires de la paroi Une fois que la formation de la paroi est terminée, il intervient fréquemment des processus qui vont modifier son plan de construction de façon à lui faire acquérir des caractéristiques secondaires. Ce sont les modifications secondaires de la paroi dans le sens temporel du terme, c'est à dire qu'ils succèdent à la construction de la paroi elle même. Il en existe plusieurs types : 

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La cutinisation : addition d'une substance, la cutine, hydrophobe, qui imperméabilise la face pariétale (c’est-à-dire externe) de la paroi. On l’observe au niveau de paroi en relation avec le milieu extérieur de l'organisme, comme les feuilles par exemple. Elle permet la protection externe d'un organe. La lignification : accumulation de lignine dans la paroi, ce qui permet de remplir les mailles de la charpente cellulosique et de solidifier la paroi. La lignine étant un mélange 4

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de polymère aromatique à haute masse moléculaire. Les parois lignifiés acquièrent une résistance mécanique importantes ; surtout les vaisseaux transportant de l'eau. C'est d'autant plus important que le vaisseau est grand. La lignification permet de durcir la paroi. La subérification : Accumulation de subérine, substance à caractère hydrophobe et qui forme des lamelles qui s'accumulent en plus ou moins grand nombre en alternance avec des couches de cellulose.

2. Les chloroplastes Ce sont des organites qui contiennent les pigments chlorophylliens verts et qui permettent la photosynthèse. Ils convertissent l'énergie solaire et la stocke sous forme d'énergie chimique pour ensuite la convertir en sucre grâce au CO 2. Ils possèdent une double membrane externe et une série de petits sacs : les thylakoïdes, limités par une membrane. Les empilements de thylakoïdes sont appelées des Grana (un granum). La conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique a lieu dans les membranes de ces sacs thylacoïdales. Et c'est ensuite dans la substance qui entoure ces sacs (stroma) que sont produits et stockés l'ensemble des sucres issus de la photosynthèse (phase sombre : stockage et production de sucres à partir du CO 2 de l'air).

3. La vacuole "Vacuole" vient du latin "Vacuus" qui signifie le vide car elles apparaissent optiquement vide au microscope. Elles peuvent représenter entre 80 et 90 % du volume de la cellule. Elle est entourée d'une membrane simple : le tonoplaste. Les fonctions principales vacuolaires concernent l'équilibre ionique du cytoplasme et la régulation osmotique. Elle va ainsi participer au maintien de la forme cellulaire grâce à la pression qu'elle exerce sur la paroi. Elle participe aussi aux fonctions de soutien de la cellule. Elle contient également les pigments qui donnent leur coloration bleue et rouge aux fruits et aux fleurs, sert de réserves (stockage des métabolites intermédiaires et secondaires), régule les concentrations en sel, absorbe les ions toxiques… Elle permet donc la détoxification cellulaire en participant à l’hydrolyse de certaines molécules. Explication réaction des cellules en milieux : hypotonique et hypertonique.

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