Introduction
La fleur, organe reproducteur des angiospermes, présente une structure complexe et fascinante. Au cœur de cette structure se trouvent l'ovaire et l'ovule, essentiels à la reproduction sexuée des plantes à fleurs. Cet article explore en détail l'ovaire et l'ovule, leur structure, leur fonction et leur rôle crucial dans la formation des fruits et des graines.
La fleur : un aperçu de sa structure
Une fleur typique est constituée de plusieurs parties distinctes, disposées en verticilles concentriques sur le réceptacle floral, à l'extrémité du pédoncule floral. De l'extérieur vers l'intérieur, on distingue :
Les sépales : Ce sont les pièces florales les plus externes, généralement vertes et foliacées. Elles forment le calice, qui protège le bouton floral avant son éclosion. Les sépales sont positionnées en premier sur le verticille extérieur et sont figurés par des bandes.
Les pétales : Situés à l'intérieur des sépales, les pétales sont souvent colorés et attrayants pour les pollinisateurs. L'ensemble des pétales forme la corolle. De la même manière, sur le deuxième verticille, les pétales sont positionnés sous forme de bandes.
Les étamines : Ce sont les organes reproducteurs mâles de la fleur. Chaque étamine est composée d'un filet, une tige mince, et d'une anthère, qui contient les sacs polliniques où se forment les grains de pollen. Sur le troisième verticille, sont placées les étamines. Elles sont figurées par des B orientés vers l’intérieur du diagramme.
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Le pistil : C'est l'organe reproducteur femelle de la fleur, situé au centre. Il est composé d'un ou plusieurs carpelles, qui peuvent être libres ou soudés. Chaque carpelle comprend un ovaire, un style et un stigmate. Pour le dernier verticille, les loges de l’ovaire et le nombre d’ovules sont figurés.
L'ovaire : le réceptacle des ovules
L'ovaire est la partie inférieure renflée du pistil. C'est une cavité protectrice qui renferme les ovules. L’ovaire est composé de loges que l’on appelle les carpelles qui contiennent un ou plusieurs ovules. Il peut être composé d'une ou plusieurs loges, appelées carpelles. Les carpelles peuvent être libres ou soudés entre eux, formant un ovaire unique.
Position de l'ovaire
La position de l'ovaire par rapport aux autres pièces florales peut varier :
Fleurs hypogynes : L'ovaire est situé au-dessus des autres verticilles floraux (sépales, pétales et étamines). On dit alors que l'ovaire est supère.
Fleurs périgynes : Les sépales, les pétales et les étamines sont soudés en un prolongement du réceptacle appelé hypanthium, qui entoure l'ovaire sans y adhérer complètement.
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Fleurs épigynes : Le périanthe et l'androcée sont insérés au-dessus du gynécée (ovaire infère).
Rôle de l'ovaire
L'ovaire a deux fonctions principales :
Protéger les ovules : L'ovaire offre un environnement sûr et protégé pour le développement des ovules.
Se transformer en fruit après la fécondation : Après la fécondation, la paroi de l'ovaire se développe pour former le fruit, qui protège et dissémine les graines.
L'ovule : la graine en devenir
L'ovule est la structure qui contient le gamétophyte femelle, ou sac embryonnaire, et qui, après la fécondation, se développera en graine. Chez les angiospermes, les ovules sont enfermés dans l'ovaire et ne présentent pas de chambre pollinique. Ils sont entourés de deux téguments : le tégument interne (macrosporophylle) et le tégument externe, une enveloppe supplémentaire du macrosporange (nucelle).
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Structure de l'ovule
Un ovule typique comprend les éléments suivants :
Le nucelle : C'est le tissu diploïde qui constitue la majeure partie de l'ovule. Il contient la cellule mère des macrospores.
Les téguments : Ce sont deux enveloppes protectrices qui entourent le nucelle, laissant une ouverture appelée micropyle. Les téguments de l’ovule se transforment en téguments de la graine et sont diploïdes.
Le sac embryonnaire : C'est le gamétophyte femelle haploïde, qui se développe à partir d'une macrospore dans le nucelle. Il est constitué de sept cellules :
- Une oosphère (gamète femelle)
- Deux synergides
- Trois antipodes
- Une cellule centrale avec deux noyaux polaires
On distingue 3 types principaux d’ovules chez les Angiospermes selon les positions respectives du hile et du micropyle: les ovules droits ou orthotropes pour lesquels, le hile et le micropyle sont opposés (Cistacées, Polygonacées, Juglandacées, Urticacées, Platanacées,…) ; les ovules campylotropes qui se courbent sur eux-mêmes (Cannabinacées, Caryophyllacées, Chénopodiacées, Crucifères, Papilionacées,…) et les ovules anatropes, la forme la plus courante, dont le micropyle se trouve proche du hile.
Développement du sac embryonnaire
Le développement du sac embryonnaire se déroule en plusieurs étapes :
Méiose : Une cellule mère de macrospore dans le nucelle subit une méiose, produisant quatre macrospores haploïdes.
Dégénérescence : Trois des quatre macrospores dégénèrent.
Mitoses : La macrospore restante subit trois mitoses successives, produisant huit noyaux haploïdes.
Formation des cellules : Les huit noyaux se répartissent dans sept cellules, formant le sac embryonnaire mature.
Rôle de l'ovule
L'ovule a un rôle essentiel dans la reproduction sexuée des plantes à fleurs :
Contenir le gamète femelle (oosphère) : L'ovule abrite l'oosphère, qui sera fécondée par un gamète mâle provenant du pollen.
Se développer en graine après la fécondation : Après la fécondation, l'ovule se transforme en graine, qui contient l'embryon de la future plante et des réserves nutritives.
Pollinisation et fécondation : les étapes clés de la reproduction
Pollinisation
La pollinisation est le transfert du pollen des étamines vers le stigmate du pistil. Elle peut se faire par différents agents :
Le vent (anémogamie) : Les fleurs anémogames produisent de grandes quantités de pollen léger et sec, facilement transporté par le vent. Le pollen est un transporteur de cellules reproductrices mâles. Si sa paroi est lisse, il sera transporté par le vent, s’il possède des crochets, il sera transporté par les animaux.
Les animaux (zoogamie) : Les fleurs zoogames attirent les animaux pollinisateurs (insectes, oiseaux, mammifères) grâce à leurs couleurs vives, leur parfum et leur nectar. Les insectes pollinisateurs transportent les grains de pollen entre les fleurs de la même espèce. À la base des pétales se trouvent les nectaires qui fabriquent le nectar. Le nectar attire les insectes qui viennent le butiner. Cette zone est placée de manière stratégique pour que les insectes touchent les étamines et se couvrent de pollen en voulant l’atteindre. De même, le fait que les pièces reproductrices et les nectaires soient proches favorise aussi la pollinisation. l’insecte recouvert de pollen va butiner une nouvelle fleur.
L'eau (hydrogamie) : La pollinisation par l'eau est rare et se rencontre chez certaines plantes aquatiques.
L’organisation des organes reproducteurs de la plante à fleur, pistil et étamines, permet de favoriser la pollinisation croisée.
Fécondation
Une fois déposé sur le stigmate, le grain de pollen germe et produit un tube pollinique qui se fraie un chemin à travers le style jusqu'à l'ovule. Le tube pollinique pénètre dans le sac embryonnaire par le micropyle et libère deux gamètes mâles.
Chez les angiospermes, il se produit une double fécondation :
Fécondation de l'oosphère : Un des gamètes mâles fusionne avec l'oosphère, formant un zygote diploïde qui se développera en embryon.La fusion du gamète mâle et du gamète femelle ou « fécondation » donnera naissance au zygote, futur embryon de la graine.
Fécondation des noyaux polaires : L'autre gamète mâle fusionne avec les deux noyaux polaires de la cellule centrale, formant un tissu triploïde appelé albumen, qui servira de réserve nutritive pour l'embryon.
La fécondation ne peut se réaliser que s’il n’y a pas d’incompatibilité entre le grain de pollen et l’organe femelle. Ce phénomène permet d’éviter les croisements inter-génériques et interspécifiques. Toutefois, il existe aussi des cas d’auto-incompatibilité qui réduisent les croisements entre les gamètes mâles et femelles d’un même individu.
Du fruit à la graine : la dissémination
Formation du fruit
Après la fécondation, l'ovaire se développe en fruit. La paroi de l'ovaire (péricarpe) peut devenir charnue (baies, drupes, etc.) ou sèche (akènes, capsules, etc.). Le fruit protège les graines et facilite leur dissémination.
Formation de la graine
L'ovule fécondé se transforme en graine. Les téguments de l'ovule deviennent les téguments de la graine, protégeant l'embryon et les réserves nutritives.La graine provient du développement de l’ovule : les téguments de l’ovule se transforment en téguments de la graine et sont diploïdes (2n, maternels) ; l’embryon diploïde (1n maternels + 1n paternels) se développe dans un tissu triploïde (2n maternels + 1n paternels), l’albumen, qui croit aux dépends d’un tissu diploïde, d’origine maternelle, le nucelle qui prend le nom de périsperme.
Dissémination
La dissémination est le processus par lequel les graines sont dispersées loin de la plante mère. Elle peut se faire par différents agents :
- Le vent (anémochorie) : Les graines anémochores sont légères et peuvent être munies d'ailes ou de poils pour faciliter leur transport par le vent. Les graines flottantes sont transportées sur de longues distances.
- Les animaux (zoochorie) : Les graines zoochores peuvent être munies de crochets ou d'épines pour s'accrocher aux animaux, ou être contenues dans des fruits charnus que les animaux consomment.
- L'eau (hydrochorie) : Les graines hydrochores sont adaptées à la flottaison et peuvent être transportées par les courants d'eau.
La plante à fleurs étant fixée, des adaptations ont été mises en place pour assurer la reproduction de l’espèce. Après fécondation, la fleur se transforme en fruit contenant une ou plusieurs graines qui seront dispersées pour coloniser le milieu.
Représentation schématique de la fleur : diagramme et formule florale
Pour faciliter l'étude et la comparaison des fleurs, on utilise des diagrammes et des formules florales.
Diagramme floral
Un diagramme floral est une représentation schématique de la fleur, vue en coupe transversale. Il montre le nombre, la disposition et la symétrie des différentes pièces florales. Avant d'établir le diagramme, il faut déterminer si les pièces florales d’un même type sont symétriques par rapport au centre de la fleur, on dit que la fleur est actinomorphe, ou si elles sont symétriques par rapport à un axe, on dit que la fleur est zygomorphe. Il faut positionner chaque pièce florale en respectant la symétrie de la fleur. Il peut arriver qu’il manque des pièces florales sur une fleur, par exemple une fleur dépourvue de sépales.
- Fleur actinomorphe : Les différents verticilles sont représentés par des cercles. Les fleurs « en étoile », présentant un axe central de symétrie, donc à symétrie radiale, sont les fleurs actinomorphes.
- Fleur zygomorphe : Les pièces florales des différents verticilles sont placées sur des ellipses. Si la symétrie est bilatérale (fleur zygomorphe),
Formule florale
Une formule florale est une représentation abrégée de la structure de la fleur, utilisant des lettres et des chiffres pour indiquer le nombre et la nature des différentes pièces florales. Les lettres font référence aux pièces florales. On utilise donc la lettre S pour sépale, P pour pétales, E pour étamines et C pour carpelles. Les chiffres indiquent le nombre de pièces florales. Exemple : La tulipe, actinomorphe, présente 6 tépales, 6 étamines et 3 carpelles soudés avec un ovaire supère. (2C) : 2 carpelles soudés. Remarque : chez les monocotylédones, le nombre de pièces florales est souvent un multiple de 3.
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