Introduction
Les Angiospermes, également connues sous le nom de plantes à fleurs, se caractérisent par la production de fleurs qui se transforment ensuite en fruits. Le terme "Angiosperme" vient du grec et signifie "graine dans un récipient", ce qui souligne la particularité de ces plantes où les graines sont enfermées dans un fruit. Cet article explore le processus de fécondation chez les Angiospermes, en détaillant les étapes depuis la fleur jusqu'à la formation du fruit et de la graine.
Reproduction Asexuée chez les Angiospermes
Avant d'aborder la reproduction sexuée, il est important de mentionner la reproduction asexuée, un mode de reproduction qui ne nécessite pas de cellules sexuelles ni de fécondation. Ce processus repose uniquement sur la mitose, où chaque cellule végétale a la capacité de se dédifférencier et de redevenir indifférenciée (embryonnaire) sous l'effet de certaines hormones végétales.
- Totipotence des cellules végétales: La totipotence permet à une cellule végétale de donner naissance à n'importe quel autre type de cellule, même si elle était déjà différenciée.
- Bouturage et marcottage: Ces techniques se font à partir d'un organe de la plante directement dans la terre, sans ajout d'hormones extérieures. Des racines se forment à partir de tiges grâce à la dédifférenciation des cellules de tige qui deviennent méristématiques puis se différencient en cellules de racine.
La reproduction asexuée est particulièrement adaptée à la vie fixée des plantes, car elle permet une colonisation rapide de nouveaux milieux. Cependant, elle produit des clones génétiquement identiques à la plante mère, ce qui limite la diversité génétique.
- Rapidité de reproduction: La reproduction asexuée se réalise beaucoup plus rapidement que la reproduction sexuée qui repose sur la fécondation et la germination de la graine.
- Absence de diversité génétique: La reproduction asexuée est un clonage de la plante mère en plante fille, donc les individus sont identiques génétiquement, il n'y a donc pas de diversité génétique, ce sont des clones.
Reproduction Sexuée chez les Angiospermes: La Fleur, Organe de Reproduction
La reproduction sexuée des Angiospermes est assurée par la fleur. Au centre de la fleur, entourés des pièces stériles (pétales et sépales), se trouvent les pièces fertiles: le pistil et les étamines. Les étamines renferment dans leurs anthères, les grains de pollen contenant les gamètes mâles. Le pistil renferme dans l'ovaire les ovules, gamète femelle.
Dans le règne végétal, la fleur est l'organe reproducteur des angiospermes, portant les organes sexuels de la plante. La fleur de lis, par exemple, est constituée de quatre verticilles, cercles concentriques de pièces similaires attachées au réceptacle floral. Ces verticilles comprennent les tépales, l'androcée (étamines) et le pistil (carpelles).
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- Autofécondation et Fécondation Croisée: Le pollen d'une fleur peut parfois féconder ses propres ovules, il s'agit alors d'une autofécondation. Ce mode de reproduction n'assure pas de réelle diversité génétique. La majorité des fleurs vont privilégier la fécondation avec d'autres fleurs, la fécondation croisée.
- Pièces florales: Les pièces florales forment quatre verticilles, c’est-à-dire quatre cercles concentriques de pièces similaires. Elles s’attachent au réceptacle floral, renflement de l’extrémité du pédoncule floral. Chez le lis, les pièces florales des deux premiers verticilles ne sont pas distinguables morphologiquement et sont appelées tépales. Le troisième verticille correspond à l’androcée, formé par les étamines.
La Pollinisation: Rencontre des Gamètes Mâles et Femelles
La pollinisation est le processus de transfert du pollen des étamines vers le stigmate du pistil. Elle peut se faire de différentes manières:
- Pollinisation par le vent (anémophile): Le vent disperse le pollen vers d'autres fleurs.
- Pollinisation par les animaux (entomophile): Les insectes, les oiseaux et d'autres animaux transportent le pollen d'une fleur à l'autre.
La pollinisation par les animaux repose sur une collaboration entre des animaux pollinisateurs (insectes, oiseaux, chiroptères..) et la plante. La plante présente des structures attractives pour l'animal pollinisateur telles que la couleur, la présence de nectar, la production de molécules odorantes, et des organisations facilitant le dépôt du pollen sur l'animal venu butiner : formes et ornementations du pollen, structures mobiles… Parallèlement, les animaux présentent des structures adaptées à la collecte du pollen : trompe allongée du papillon, bec allongé du colibri. Lorsqu'un pollinisateur et une fleur sont adaptés l'un à l'autre, on parle de co-adaptation.
- Co-adaptation: Lorsqu'un pollinisateur et une fleur sont adaptés l'un à l'autre, on parle de co-adaptation.
- Importance des pollinisateurs: La pollinisation est capitale pour les cultures car elle contrôle la production des graines et des fruits même si des exceptions existent.
La Fécondation: Fusion des Gamètes
Une fois le grain de pollen déposé sur le stigmate du pistil de la fleur de la même espèce, il se prolonge vers l'ovaire et dépose dans l'ovule le gamète mâle : la fusion des deux gamètes, la fécondation aboutit à la formation d'un embryon. Chez les Angiospermes, la fécondation est double : un gamète mâle féconde l'oosphère pour former l'embryon, tandis que l'autre gamète mâle fusionne avec les noyaux polaires pour former l'albumen, un tissu de réserve.
- Double fécondation: Les Angiospermes, tels que les fruitiers, sont caractérisés par une « double fécondation ». Un des gamètes mâles va fusionner avec l’oosphère pour donner un œuf diploïde qui se divise et donne l’embryon. La fusion du deuxième gamète avec les noyaux polaires donnera naissance à un tissu de réserves triploïde (1n chromosomes paternels + 2n chromosomes maternels), l’albumen.
- Incompatibilité: 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.
De l'Ovule à la Graine
L’ovule se transforme alors en graine contenant l’embryon et des réserves. Ces réserves (amidon, lipides, protides….) s'accumulent dans la graine pour préparer la future germination. La graine est un organisme déshydraté, en vie ralentie, qui contient une plantule (gemmule, radicule, tigelle), un ou deux cotylédons, enveloppés dans un tégument.
- Structure de la graine: La graine contient l’embryon d’une future plante protégé par une enveloppe résistante, le tégument, entourée de réserves abondantes.
- Germination: L'embryon débutera sa germination et sa croissance en utilisant ces molécules de réserve préalablement accumulées dans la plante mère avant sa dissémination. Puis, lorsque la plantule sera sortie de terre et les feuilles suffisamment nombreuses pour assurer la photosynthèse, alors la plante deviendra autotrophe pour poursuivre son développement.
Du Pistil au Fruit
Après la fécondation le pistil de la fleur se transforme en fruit : la paroi de l'ovaire forme généralement la paroi du fruit et chaque ovule fécondé devient une graine. Les pétales, les sépales et les étamines flétrissent, ne laissant plus que le fruit (ovaire transformé et sa graine). Le fruit assure la protection et la dissémination des graines.
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- Types de fruits: Fruits charnus colorés, riches en sucre ingérés. Certaines plantes projettent elles-mêmes leurs graines autour d'elles par une rupture brutale du fruits puis projection des graines.
- Dissémination des graines: Les graines et / ou fruits déplacés par les animaux possèdent des structures ornementées ou collantes pour s'accrocher sur le corps des animaux ex Bardane, carotte.
Le passage de la fleur au fruit ou « nouaison » est normalement consécutif à la fécondation. Si la nouaison a lieu sans fécondation, on parle de parthénocarpie et le fruit ne renferme pas de graines. En absence ou non de fécondation, la paroi de l’ovaire donne naissance aux tissus du fruit. Elle peut se développer soit en une structure succulente et aboutir ainsi aux fruits charnus comme les baies (raisin, banane, tomate …), les piridions (pomme et poire) et les drupes (olive, pêche, cerise …) ou bien évoluer vers une structure lignifiée à maturité dans le cas des fruits secs.
- Parthénocarpie: Si la nouaison a lieu sans fécondation, on parle de parthénocarpie et le fruit ne renferme pas de graines.
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