Introduction
Apparues il y a plus de 100 millions d'années, les plantes à fleurs (angiospermes) dominent la biosphère terrestre. Elles sont à la base des chaînes alimentaires et contribuent à la régulation du climat. Leur succès évolutif repose sur un cycle de vie et une reproduction diversifiés, combinant reproduction sexuée et asexuée pour coloniser et s'adapter à divers environnements.
Reproduction Sexuée : L'Union des Gamètes
Le Principe de la Fécondation
La reproduction sexuée chez les plantes à fleurs implique l'union d'un gamète mâle (contenu dans le pollen) et d'un gamète femelle (contenu dans l'ovule). Cette union, appelée fécondation, aboutit à la formation d'une graine, qui donnera naissance à une nouvelle plante.
L’union de l’ovule et du spermatozoïde est la FÉCONDATION. Fécondation interne= l’union des deux cellules reproductrices a lieu dans l’appareil reproducteur de la femelle.
La Fleur : Organe de la Reproduction Sexuée
Chez les angiospermes, la reproduction sexuée est assurée par la fleur. La fleur contient les organes reproducteurs mâles et femelles. La fleur est l'appareil reproducteur de la plante.
Structure de la fleur :
Chez un grand nombre d'angiospermes, les fleurs possèdent à la fois les organes mâles et femelles à l'origine des gamètes mâles dont les grains de pollen sont les vecteurs et les gamètes femelles, les ovules. La fleur est organisée en couches concentriques. De l'extérieur vers l'intérieur, on trouve :
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- Les sépales, qui protègent la fleur en bouton et après la floraison. Avant d’être ouverte elle est enfermée dans un « bouton », protégée par des pièces protectrices appelées sépales. Pour que la fleur s’épanouisse, les sépales s’écartent et laissent les pétales sortir.
- Les pétales, colorés, qui attirent les insectes pollinisateurs. Les pétales protègent les organes reproducteurs. Leur coloration et le nectar qu’ils produisent à leur base attirent les pollinisateurs.
- Les étamines, organes reproducteurs mâles. Les étamines sont les organes reproducteurs mâles. Les étamines produisent des grains de pollen qui contiennent chacun deux cellules reproductrices mâles.
- Le pistil, organe reproducteur femelle. Le pistil ou organe reproducteur femelle, est situé au centre de la fleur. À la base du pistil se trouve l'ovaire, dans lequel sont situés les ovules, gamètes femelles. Au sommet du pistil se trouve le stigmate sur lequel vont venir se déposer les grains de pollen.
La Pollinisation : Le Transport du Pollen
Pour que la fécondation soit possible, les grains de pollen doivent être transportés sur le pistil : c’est la pollinisation. La vie fixée des plantes requiert le déplacement du pollen d'une plante à une autre pour assurer la fécondation croisée et le brassage génétique. La pollinisation est le transport des grains de pollen depuis une anthère jusqu'au stigmate d'une fleur de la même espèce. Le pollen va se déposer sur le stigmate (extrémité du pistil) : c'est la pollinisation.
Différents modes de pollinisation :
- Anémogamie : Le pollen est 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. Mode de dissémination Agent de dissémination Adaptations du grain de pollen Adaptations de la fleur Anémogamie Vent Petite taille, léger, grande quantité Peu colorée, long filet de l'anthère, stigmate plumeux.
- Entomogamie : Le pollen est transporté par les insectes. Près de 80 % des angiospermes sont entomophiles. Il existe d'autres modes de pollinisation tels que l'hydrogamie que l'on rencontre chez les plantes aquatiques ou encore la zoogamie, pollinisation par d'autres animaux comme les chauves-souris. La disparition des pollinisateurs serait une catastrophe pour notre alimentation, car de nombreuses plantes ne pourraient plus produire ni les fruits ni les graines dont nous nous nourrissons. Mode de dissémination Agent de dissémination Adaptations du grain de pollen Adaptations de la fleur Entomogamie Insectes Taille variable, souvent assez gros, plus petite quantité, paroi ornementée pour s'accrocher aux insectes Pétales colorés et développés, présence de nectar et/ou autres substances attractives.
Le Processus de Fécondation
Le grain de pollen arrive sur le stigmate (1), il germe et prolonge un tube pollinique qui s’enfonce jusqu’à l’ovaire (2). L'humidité du stigmate permet la germination du grain pollen qui émet alors un tube pollinique lui permettant de favoriser la rencontre des gamètes mâles et femelles. Il germe et produit un tube pollinique qui creuse le style (partie allongée du pistil) jusqu’à atteindre les ovules dans l‘ovaire. Le spermatozoïde contenu dans le grain de pollen passe dans le tube et féconde ainsi l’ovule (3). Les spermatozoïdes vont féconder les ovules pour donner naissance à un embryon, la future plantule. Les ovules ou cellules reproductrices femelles sont alors fécondées par les cellules reproductrices mâles descendues dans le tube pollinique. La reproduction sexuée repose sur un mécanisme de fécondation, c’est-à-dire l’union d’une cellule reproductrice mâle et d’une cellule reproductrice femelle.
De la Fleur au Fruit et à la Graine
Après fécondation des ovules par les cellules reproductrices mâles, le pistil se transforme en fruit et les ovules se transforment en graines. À l'issue de la fécondation, la partie de la fleur qui porte les ovules se transforme en un fruit qui renferme les graines. Suite à la fécondation, l'ovaire se transforme en fruit et les ovules se transforment en graines. Les étamines, pétales et sépales sèchent tombent. Le stigmate et le style régressent. Dans le cas d’une pomme, le fruit contient des graines de pommier qui, une fois plantées, vont donner un nouveau pommier.
Une graine contient une future plante et les réserves nécessaires à sa croissance. Une graine renferme un embryon (la future plantule), ainsi que des réserves nutritives, les cotylédons, qui serviront à sa croissance. Le tout est protégé par une enveloppe. La graine permet de passer la mauvaise saison en état de dormance et d'assurer le développement d'une nouvelle plantule lorsque les conditions sont favorables. Les graines donneront alors de nouvelles plantes après germination.
La germination de la graine se caractérise par deux processus : la réhydratation de la graine ; la reprise du métabolisme, observable par l'augmentation de la consommation de dioxygène, liée à la respiration. La reprise du métabolisme nécessite la mobilisation des réserves qui se fait sous l'action d'hormones, les gibbérellines, sécrétées par l'embryon. Ces hormones activent la synthèse d'enzymes qui hydrolysent les réserves (protéines, lipides, glucides) de la graine. Les produits de l'hydrolyse, les hydrolysats (acides aminés, acides gras, oses), sont utilisés par l'embryon pour sa germination et sa croissance.
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Reproduction Asexuée : Un Clonage Naturel
Le Principe de la Reproduction Asexuée
Si certains organismes se reproduisent de manière sexuée, d’autres sont programmés pour la reproduction asexuée. Néanmoins, les végétaux sont également capables de se reproduire par reproduction asexuée sans que leurs gamètes ne soient impliqués. La reproduction asexuée est une reproduction sans intervention de gamètes.
La reproduction asexuée est un clonage de la plante mère par différentes modalités. La reproduction asexuée permet la colonisation du milieu de proximité grâce à des organes spécialisés ou non. Certains végétaux se multiplient par reproduction asexuée, c'est-à-dire sans l'intervention de gamètes. Cela permet de former plusieurs individus à partir d'un organe d'une plante mère. Une partie de la plante (tige, feuille, racine) donne un nouveau plant identique à la plante mère. On l'appelle aussi multiplication végétative ou de reproduction clonale.
Modalités de Reproduction Asexuée
- Les stolons : Le fraisier couvre rapidement une surface de sol grâce à des tiges horizontales aériennes : les stolons. Lors du développement du stolon, de nouvelles feuilles se forment puis des racines pour former un nouvel individu. Le marcottage naturel est réalisé à partir de tiges spécialisées de la plante, les stolons. Ces tiges se déploient à la surface du sol et forment des racines au niveau des nœuds au contact du sol terreux et humide. Le fraisier produit des stolons. Lorsque les nouveaux plants sont suffisamment développés et enracinés, le stolon pourrit. Les nouveaux plants sont alors détachés de la plante mère.
- Le bouturage : Le bouturage est réalisé à partir d'un fragment de la plante qui s'enracine après sa séparation avec la plante mère. Le fragment qui se détache est appelé bouture. Cette technique est utilisée par l'homme pour reproduire des plants tels que la vigne. Bouturage Le bouturage est un fragment de plante qui se détache de la plante et s'enracine dans le sol. Le bouturage est une technique très utilisée par l'homme pour reproduire des plantes à partir de feuilles, de tiges ou de racines non spécialisées.
- Autres organes spécialisés : D'autres organes spécialisés permettent à la plante de se reproduire de manière asexuée. Il s'agit des tubercules (pomme de terre), bulbilles (ail), rhizomes (muguet) ou encore des drageons (framboisier).
Avantages et Inconvénients de la Reproduction Asexuée
La reproduction asexuée permet la multiplication rapide de la plante et la colonisation rapide d'un milieu favorable. Les descendants sont génétiquement identiques à la plante mère, c'est un avantage utilisé par l'homme dans la production végétale après sélection d'un plant.
Cependant, ces plants étant des clones, ils sont tous sensibles de la même manière aux maladies, ce qui peut décimer des cultures. Au contraire, ils peuvent tous être résistants aux produits phytosanitaires si ce sont des plantes envahissantes. Ce sont aussi des plants qui auront du mal à s'adapter aux changements de conditions du milieu.
Propriétés Cellulaires Permettant le Clonage
La reproduction asexuée des végétaux repose sur deux propriétés des cellules végétales : la totipotence ; la capacité indéfinie à se multiplier.
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- Cellules totipotentes : Les cellules totipotentes sont capables de générer tous les types de cellules de l'organisme ainsi qu'un organisme entier.
- Croissance indéfinie : Les plantes ont par ailleurs une croissance indéfinie, c'est-à-dire qu'elles poursuivent leur croissance et ont la capacité de produire de nouveaux organes comme les feuilles tout au long de leur vie. Cette capacité de croissance indéfinie dépend des cellules méristématiques, qui prolifèrent en permanence.
Facteurs Influant sur la Reproduction des Plantes à Fleurs
La reproduction des plantes à fleurs dépend de la quantité d’eau et de sels minéraux présents dans le milieu de vie mais également des prédateurs présents (chenilles, pucerons….). Pour les plantes à fleurs dont le pollen est transporté par les animaux, leur reproduction dépendra de la présence de ces derniers. L’utilisation d’insecticides ou les aménagements humains peuvent perturber la reproduction d’espèces. Les insecticides versés sur les plantes à fleurs cultivées réduisent la fécondité de ces insectes pollinisateurs. Or les insectes pollinisateurs sont à l'origine de 34% de nos ressources alimentaires. L’Homme peut prendre des mesures pour limiter ces perturbations.
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