Organisation fonctionnelle des plantes à fleurs et adaptation à leurs milieux de vie

Étude anatomique de la structure des plantes à fleurs

• Une première observation d’une plante nous permet d’en distinguer deux parties :
• la partie aérienne, qui se situe au-dessus du sol ;
• la partie racinaire, qui se situe dans le sol.
• Le système racinaire se compose uniquement de racines principales (les plus épaisses partant de la base de la tige) et secondaires.
• Le rôle des racines est de maintenir un ancrage de la plante dans le sol. Elles sont également une interface d’échange avec ce dernier.
• L’appareil aérien s’organise de façon répétitive : chaque répétition est appelée un phytomère. Il est lui-même composé d’un nœud et d’un entre-nœud.
• Lors de sa croissance, la plante se développe et met en place différents organes par différenciation, tels que les feuilles et les racines : c’est l’organogenèse.
• Ces organes vont permettre de réaliser des échanges avec le milieu extérieur.

Mise en place du plan d’organisation

• Si l’apex est caché par un capuchon opaque ou coupé, la plante ne se développe pas ; alors que, si l’apex reçoit la lumière, la tige se courbe dans sa direction.
• L’expérience de Darwin permet de mettre en évidence le rôle de la lumière : la plante pousse en direction de cette dernière. On appelle ce phénomène le phototropisme.
• La lumière est donc une condition majeure de la croissance du système aérien.
• Dans l’apex, il existe une zone, dénommée méristème dans laquelle se déroulent les mitoses et la différenciation cellulaire.
• Les cellules méristématiques vont d’abord se multiplier en effectuant des mitoses successives, avant de s’allonger plus ou moins et de se différencier en feuilles, ou en tiges.
• Ce phénomène permet la croissance de la plante en longueur.
• La croissance différenciée des cellules dans le méristème est due à l’auxine, une hormone de croissance végétale.
• Similairement au système aérien, il existe une méristème apical racinaire (MAR) à l’extrémité de la racine.
• La croissance de la racine est dirigée par la gravité, c’est un phénomène appelé gravitropisme.
• Comme la lumière, la gravité joue un rôle sur la concentration en auxine dans les cellules en division et provoquer leur allongement.
• L’organogenèse est ainsi régie par deux types de facteurs essentiels.
• Facteurs externes : lumière + gravité
• Facteurs internes : mitoses et action d’hormones

Les surfaces d’échange de la plante

• La plante est un organisme fixé qui a des besoins en nutriments, eau, gaz et énergie. Elle doit donc développer des stratégies pour optimiser les échanges avec son milieu.
• Pour comprendre le rôle de la feuille sans ces échanges, on peut étudier sa structure interne.
• On distingue deux structures essentielles.
• La partie supérieure, réceptrice de lumière
• La partie inférieure, spécialisée dans les échanges gazeux
• Sous l’épiderme supérieur, on trouve de nombreux chloroplastes, organites capables de transformer l’énergie lumineuse en énergie chimique.
• Ils contiennent la chlorophylle et sont, de ce fait, le siège de la photosynthèse.
• La partie supérieure de la feuille est spécialisée dans la captation et la transformation d’énergie lumineuse.
• Dans l’épiderme inférieur de la feuille, on trouve des stomates, chacun composé de deux cellules capables de s’ouvrir pour laisser circuler les gaz.
• C’est au niveau des stomates que la plante absorbe et rejette des gaz. Le gaz absorbé circule ensuite dans le parenchyme lacuneux pour alimenter les cellules de la feuille.
• Les racines servent d’interface entre la plante et le sol : elles puisent l’eau et les sels minéraux, indispensables à la photosynthèse, dans la solution du sol.
• Pour une absorption plus efficace, l’extrémité des racines est composée de nombreux poils absorbants formant ce que l’on appelle la zone pilifère qui permet d’augmenter considérablement la surface d’échange.
• Les racines peuvent aussi fonctionner en symbiose avec des champignons ou des bactéries.
• Les mycorhizes permettent à la plante d’optimiser ses échanges avec le milieu en augmentant les surfaces d’échange.
• Dans cette symbiose, les champignons fournissent de l’eau et des sels minéraux à la plante et reçoivent en échange les sucres qu’elle produit au niveau des feuilles.

Les transports dans la plante

• Les cellules de la plante ont besoin des différents éléments que nous venons d’évoquer pour réaliser leur métabolisme.
• Ceux-ci vont être apportés par des vaisseaux conducteurs.
• Il existe deux types de vaisseaux chez les plantes :
• le xylème qui permet le transport de la sève brute (l’eau et les sels minéraux) des racines vers les feuilles.
• le phloème qui permet le transport de la sève élaborée (l’eau et les molécules organiques produites dans les feuilles) dans toute la plante. La circulation se fait majoritairement des feuilles aux racines.