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LA CELLULE VÉGÉTALE PARMI LES AUTRES TYPES CELLULAIRES : STRUCTURES & FONTIONS

Posté par Paul-Robert TAKACS le 17 janvier 2011

Contrairement à ce que l’on a longtemps pensé, on estime désormais que la Vie apparaît sur Terre simultanément sous 2 formes : la forme EUCARYOTE et la forme PROCARYOTE.

Les Plantes, comme les Animaux et les Champignons, appartiennent au second groupe des EUCARYOTES. Dans ce groupe, les cellules contiennent de l’ADN enfermé dans un noyau (karyon en grec). On pensait que les Bactéries (ou PROCARYOTES), dont l’ADN « flotte » dans chaque cellule, étaient de ce fait moins au point (ADN plus exposé, moins protégé que chez les EUCARYOTES) donc plus anciennes. On sait aujourd’hui que la Vie choisit immédiatement entre 2 options (l’EUCARYOTE et la PROCARYOTE) et qu’une forme n’est ni plus ancienne, ni ainsi dire plus perfectionnée que l’autre. 

DIFFÉRENCES ENTRE EUCARYOTES (E) ET PROCARYOTES (P)

    cellulestypes.jpg

  • noyau : présent chez les E, absent chez les PROCARYOTES
  • autres organites (volumes intracellulaires contenant de l’ADN non nucléaire) : présents chez les EUCARYOTES, absents chez les PROCARYOTES
  • paroi cellulaire : pectocellulosique chez les Végétaux, chitinique chez les Animaux, glycoprotéique chez les PROCARYOTES
  • division cellulaire : mitose ou méïose chez les EUCARYOTES, scissiparité chez les PROCARYOTES
  • cytosquelette (actine, microtubules) : présent chez les EUCARYOTES, absent chez les PROCARYOTES

CARACTÉRISTIQUES COMMUNES ET DIFFÉRENCES ENTRE LES DIFFÉRENTS TYPES CELLULAIRES EUCARYOTES

Les cellules animales, végétales et fongiques partagent l’existence :

  • d’un noyau cellulaire, contenant l’ADN nucléaire (orchestre la vie de la cellule, de ses constituants et des rapports que chaque cellule entretient avec son environnement)
  • de plusieurs mitochondries, organites contenant l’ADN mitochondrial (spécifie les réactions de la respiration cellulaire)

La cellule végétale se distingue des cellules animale et fongique par plusieurs caractéristiques cytologiques

  • l’existence de vacuole(s) au sein des cellules végétales (et fongiques)
  • l’existence de plastes, notamment les chloroplastes qui contiennent différents pigments assimilateurs d’énergie lumineuse (chlorophylles, caroténoïdes, xanthophylles, anthocyanes…) et qui permettent la photosynthèse : absents des cellules animales et fongiques
  • l’existence d’une paroi cellulaire, pecto-cellulosique : absente des cellules animales, de nature chitinique chez les cellules fongiques

LA CELLULE VÉGÉTALE

cellulevgtale.gif

Les plastes & les pigments assimilateurs

chloroplasteproche.jpg
Les plastes sont des organites limités par deux membranes. Ils dérivent tous de proplastes et sont de deux types : 

  • les chromoplastes et plus particulièrement les chloroplastes : les pigments assimilateurs contenus, et parmi eux les chlorophylles, assurent directement ou indirectement l’absorption de l’énergie solaire (photosynthèse). En fait, seule la chlorophylle a est capable de réaliser la consversion de l’énergie lumineuse en énergie chimique. D’autres chromoplastes accumulent des pigments qui participent à la coloration d’une pièce végétale : couleurs des pétales, d’un fruit…
  • les leucoplastes, dépourvus de pigments, dont les amyloplastes qui accumulent de l’amidon, sucre de réserve 

La paroi

paroi545x265.jpg
La paroi est l’enveloppe la plus externe de la cellule végétale. Plus exactement, 2 cellules voisines collaborent pour édifier à l’extérieur d’elles-mêmes, donc entre elles, cette muraille.

Immédiatement adjacente à la membrane plasmique, la paroi cellulaire est composée d’une majorité de polymères glucidiques (cellulose et pectine) et de protéines pariétales. A fortiori chez les ligneux, elle contient aussi des composés de nature phénolique (lignine et subérine).

La paroi est composée de trois parties : 

  • la lamelle moyenne : c’est la partie la plus externe de la paroi, commune à deux cellules contigües. C’est elle qui se forme la première. Elles est constituée de matières pectiques. 
  • la paroi primaire : de nature pecto-cellulosique, elle n’existe que chez les cellules néoformées. Extensible, elle permet la croissance cellulaire (élongation).
  • la paroi secondaire : elle apparaît secondairement du point de vue chronologique, lors de la différenciation cellulaire des cellules du système conducteur de sève brute (xylème ou bois) et de celles appartenant à des tissus de soutien (sclérenchyme) ou de protection (liège). La paroi secondaire, constituée de cellulose et d’hémicellulose, est enrichie en composés phénoliques : la lignine renforce la rigidité, la cutine et la subérine renforcent l’imperméabilité. 

La paroi assure le maintien et définit la taille et la forme de la cellule végétale. Elle participe à la régulation des relations avec les autres cellules et avec l’extérieur, et, de manière passive, au transport, à l’absorption, et à la sécrétion de multiples substances. Pour permettre les communications entre cellules, directement de cytoplasme à cytoplasme, les parois sont traversées de ponts intercellulaires : les plasmodesmes

La (les) vacuole(s)

Les vacuoles sont très importantes chez les végétaux : elles occupent 80 à 90% du volume cellulaire. Les cellules jeunes possèdent plusieurs petites vacuoles alors que la cellule adulte se caractérise par une vacuole unique.

Limitée par une membrane (le tonoplaste), elle contient le suc vacuolaire dont la composition varie en fonction de l’état de la plante. En général, son rôle est dédié au stockage de l’eau, de solutés organiques, d’ions minéraux et parfois de pigments (anthocyanes). A ce titre, la vacuole joue un rôle majeur dans la régulation des grandes fonctions physiologiques de la cellule végétale (concentrations ioniques, pH, pression osmotique, turgescence…).

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EVOLUTION DES PLANTES (Paris 5e) : VISITEZ LES GALERIES DU JARDIN DES PLANTES

Posté par Paul-Robert TAKACS le 30 août 2010

La Galerie de l’Evolution propose une relecture de la biodiversité

Depuis quelques années, une amélioration est régulièrement apportée : l’exposition ne portait pas suffisamment sur les plantes : ça s’arrange. On peut maintenant mieux appréhender leur évolution, leur adaptation aux conditions changeantes du milieu.

  • apparition de la vie : en contexte marin
  • apparition de la photosynthèse et donc de l’oxygène : les cyanobactéries
  • naissance de la première cellule végétale eucaryote, qui amorce la longue histoire de la Lignée Verte, bientôt sortie des eaux
  • avènement des plantes sans fleurs, se reproduisant par voie de spores
  • apparition de la fleur : plantes se reproduisant par voie de graines
  • apparition du fruit : objet appétissant le cas échéant, améliorant la dissémination

4 milliards d’années d’histoire de la Terre et de ses habitants nous contemplent et nous interrogent sur notre responsabilité dans ces derniers temps de l’évolution. La Salle des espèces disparues montre, auprès du Dodo, des causes de raréfaction, quand ça n’est de disparition, d’espèces végétales. Or les végétaux, de tout temps, fixent le CO2, gaz à effet de serre… Certains sont à l’origine de ces énergies fossiles que l’on brûle (charbon, pétrole et ses dérivés) ou que l’on transforme (plastique…)

Les serres présentent l’évolution des plantes et la biodiversité dans des régions très typées

  • régions de la forêt équatoriale : la plus grande concentration de biodiversité
  • Nouvelle-Calédonie : un taux d’endémisme élevé
  • régions désertiques : une grande inventivité dans ces milieux très durs

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LA BOTANIQUE

Posté par Paul-Robert TAKACS le 8 juillet 2010

Pour beaucoup, la botanique n’est que « mettre un nom sur une plante », voire aussi, éventuellement, savoir de quelles catégories de la classification (genre, famille, ordre, classe, embranchement…) elle relève.

LA BOTANIQUE EST L’ÉTUDE DES PLANTES, L’ENSEMBLE DES SCIENCES DU VÉGÉTAL
> Mais c’est quoi un Végétal ? Il y a aussi des Bactéries qui ont de la chlorophylle non ? Et les Algues marines : ce sont des plantes ? Plante et Végétal c’est pareil ?

ACCEPTION ETROITE
La botanique étudie :

  • la morphologie végétale : les formes de tout (racines, tiges, feuilles, fleurs, fruits, graines…), regardé de l’extérieur
  • l’anatomie végétale : la structure interne, accessible par les coupes anatomiques, qui donnent à voir sous la surface de la plante, l’épiderme, les parenchymes, le système conducteur…
  • la biologie végétale : ce que signifie « vivre » pour les plantes : germer, pousser, se ramifier, fleurir, fructifier…
  • la physiologie végétale : les fonctions assurées par la plante : l’absorption racinaire, la respiration, la photosynthèse, la synthèse de nectar, de parfums, d’huiles essentielles…
  • l’histologie végétale : les tissus végétaux : parenchymes, sclérenchymes, aérenchymes, parenchymes aquifères, moelle…
  • la cytologie végétale : la diversité cellulaire : cellules méristématiques indifférenciées, puis différenciées : en cellules épidermiques, de coiffe racinaire, de parenchyme foliaire, de pétale de fleur, de fruit… avec leurs contenus en termes de noyau, cytoplasme, mitochondries (siège de la respiration), chloroplastes (photosynthèse), vacuoles…
  • la génétique végétale : le patrimoine génétique et la diversité de son expression : passage de la phase végétative à la phase florale, du stade couvre-sol du Lierre à son état grimpant (les racines ne sont plus standard mais deviennent des crampons adhésifs, les feuilles changent de forme, apparaît la sexualité, le développement architectural change vers quelque chose d’arbusculeux…)…
  • ACCEPTION ÉLARGIE
    Quand on a commencé par une telle mise en bouche, l’autre botanique ouvre ses bras, pour arriver à une acception plus large, autrement plus intéressante.
    Ayant étudié la composition cellulaire des cellules végétales, leur génétique, on nous explique comment, en fait, ces deux territoires intra-cellulaires qui ne sont pas le noyau, mais les mitochondries et les choloroplastes, sont en fait le résultat d’une double endo-symbiose : à l’époque où les végétaux n’existaient pas encore, mais que les cellules étaient nageuses dans les océans, des bactéries de deux types ont été avalées un jour par une cellule qui, au lieu de les dissoudre pour les digérer, leur ont fait bon accueil en leur sein, les ont adoptées. Cette histoire, quand on nous l’a racontée à l’université, m’a laissé plus baba que le meilleur épisode de Star Trek.

  • S’ouvre ainsi le domaine de la biodiversité (la diversité du Vivant), qui contient la biodiversité végétale mais aussi toutes les autres : diversité des Bactéries, des Champignons, des Animaux… (> Pourquoi est-ce qu’on ne considère pas toujours les Virus comme des Vivants ? Et l’Euglène ? Quand on allume la lumière, c’est une cellule végétale et quand on éteint, ça devient un animal ?). Mais la biodiversité demande à être comprise.
  • Une première démarche est celle de nommer (nomenclature) et de classer (classification) cette diversité.
  • Avec le nom va la reconnaissance des plantes, donc la détermination (utilisation d’une flore).
  • La compréhension de la biodiversité va aussi avec l’étude de l’évolution du Vivant. Notamment parce que la biodiversité Végétale se nourrit (et nourrit à son tour !) de la biodiversité Animale, puisque les Animaux peuvent être méchants (herbivores) ou gentils (pollinisateurs & disséminateurs) : les plantes doivent s’adapter aux animaux (et inversement) : c’est le thème de la coévolution. Dans cette histoire croisée, une autre question s’intercale : celle de la toxicologie des plantes, que les animaux connaissent par coeur : ils connaissent les plantes vénéneuses dont ils s’écartent, mais aussi celles qui leur feront passer une migraine ou un mal de ventre…
  • Enfin, l’évolution du Vivant ne peut pas être disjointe de l’évolution des milieux, donc de la planète, puisqu’à un milieu donné, correspond un certain cortège de biodiversité, qui est adapté à ce milieu : c’est le thème de l’écologie, de la paléo-écologie. D’un point de vue très anthropocentrique, à notre époque où l’on s’inquiète (à juste titre !) du changement climatique, on se rappelle que les plantes peuvent avoir un rapport avec l’état de la planète et, par exemple, servir de puits de carbone.
    Remarque : elles peuvent servir à quelques autres petites choses encore : oxygène, alimentation, industrie textile, pharmacologie, arts…
  • UN SUJET MERVEILLEUSEMENT VASTE ET DIVERS
    C’est vraiment magique ! Les perspectives s’agrandissent toujours, au fur et à mesure qu’on avance ! Il faut juste avoir l’appétit de passer un certain cap de connaissance, qui n’est pas spécialement rigolo. Ensuite, les connaissances viennent s’imbriquer, s’avèrent complémentaires et s’expliquent les unes les autres : j’adooooore !
    Encore plus enivrant : quand j’ai commencé à savoir quelques petites choses, j’ai enfin compris ce fameux dicton « plus on en sait, moins on en sait« . Une sortie ou un cours de botanique, une visite de jardin même pas botanique que je guide et la question tombe, toute simple : Qu’est-ce que c’est alors, finalement, la définition de l’arbre ?
    Heu…
    Ben…
    Je ne sais pas.
    Je ne sais plus

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    LA TIGE : STRUCTURE ET FONCTIONS

    Posté par Paul-Robert TAKACS le 5 mars 2010

    LE CAS DES LIGNEUX

    La photo ci-dessous montre, sur un Sophora japonica (Légumineuses) abattu l’hiver 2009-2010, de l’extérieur vers l’intérieur, 4 zones :

    1. la plus éxtérieure : l’écorce, formant un rhytidome sombre et crevassé en sillons longitudinaux profonds, assez caractéristiques du Sophora. L’écorce a un rôle essentiellement protecteur de ce qu’il y a en-dessous : la zone à strictement parler vitale est en effet directement sous-jacente, et non pas au coeur comme on pourrait l’imaginer. La protection de l’écorce vaut entre autres contre la déshydratation, contre le feu, contre les chocs : les écorces contiennent un pourcentage élevé de liège, matière imperméable, ignifuge et élastique. L’écorce du chêne-liège (Quercus suber, Fagacées) en contient massivement : c’est elle qui est arrachée pour être débitée en bouchons. Enfin… elle l’était par le passé ;
    2. la suivante, beige : le liber : c’est le cylindre de conduction de la sève élaborée (descendante). Le liber relève du phloëme secondaire. C’est une zone très appréciée par toute une flopée de petites bêtes piqueuses-suceuses ;
    3. la 3e, beige plus clair : l’aubier : c’est le cylindre de « bois vivant », responsable de la conduction de la sève brute (ascendante). L’aubier relève du xylème secondaire ;
    4. la 4e et dernière, marron foncé : le duramen : c’est le cylindre, central, formé du « bois de coeur », ancien bois vivant désaffecté, qui ne conduit plus de sève. Le bois de coeur, déshydraté, est celui dont on fabrique les charpentes ou les sofas, sans craindre que les objets ne « travaillent ». Cette aussi parce qu’elle ne sert plus à la conduction de la sève brute, que cette zone peut disparaître sans compromettre la survie de la plante (arbres creux) . Inversement, ce qui protège le bois mort de la désagrégation de l’intérieur par différents organismes dont les pourritures (champignons lignivores), c’est leur imprégnation par des tanins, à l’origine des coloris recherchés par la menuiserie et l’ébénisterie. Les tanins ont en effet en général des vertus fongicides et bactéricides. On estime que le bois de coeur participe à l’aspect porteur des axes (augmentation de la rigidité) ; inversement, il en accentue la fragilité, donc le risque de rupture (diminution de l’élasticité et de la flexibilité) : qui a oublié la fable édifiante du Chêne et du Roseau, sur le je plie mais je ne romps pas ?!

     coupedarbresophorajaponica1erfev2010.jpg

    Le bois est essentiellement composé de vaisseaux xylémiens, dont le calibre change au cours des saisons (le plus gros calibre correspond au printemps, pour assurer un afflux massive de sève à la reprise ; le calibre diminue ensuite en cours d’année). Ce différentiel de calibrage (donc de porosité) est à l’origine du dessin des cernes annuelles. Les vaisseaux sont composés de cellules végétales mises bout à bout, superposées dans le sens de la longueur des axes (files cellulaires). Comme les parois cellulaires (pecto-cellulosiques) ont été imprégnées de lignine (imperméabilisant), les cellules sont mortes. Leurs parois transverses (horizontales) sautent et les contenus cellulaires se résorbent, constituant le vaisseau, par lequel transitera la sève brute.

    Sous l’écorce, une assise cellulaire génère du suber (liège) vers l’extérieur et du phelloderme (invisible = écrasé) vers l’intérieur : on parle de cambium subéro-phellodermique. Entre le liber et l’aubier, une assise cellulaire génère le liber vers l’extérieur et de l’aubier (du bois) vers l’intérieur : on parle de cambium libéro-ligneux. Les cambiums sont aussi appelés méristèmes secondaires, puisqu’ils sont responsables de la croissance secondaire (c’est-à-dire diamétrale) des ligneux.

    Publié dans 1. arbres : phanérophytes, 2. tiges | Pas de Commentaires »

     

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