Organisation des plantes à fleurs

Les Angiospermes possèdent généralement des racines, des tiges, des feuilles et, à certaines étapes, des fleurs. Les racines explorent le sol, les tiges portent les organes aériens et relient les zones de prélèvement et d’utilisation. Les feuilles présentent une large surface exposée à la lumière et permettent les échanges gazeux. Les fleurs participent à la reproduction sexuée, étudiée dans un autre chapitre. L’organisation relie ainsi des fonctions complémentaires dans un organisme qui ne se déplace pas pour rechercher ses ressources.

Une grande surface d’échange relativement à la masse ou au volume facilite les relations avec le milieu. Les limbes foliaires sont souvent étalés et fins : ils interceptent la lumière tout en permettant des échanges de gaz. Le dioxyde de carbone nécessaire à la photosynthèse provient de l’atmosphère. L’eau et les ions minéraux proviennent principalement du sol. La lumière apporte de l’énergie, pas de la matière. Une feuille respire aussi ; il ne faut pas réduire tous ses échanges gazeux à la seule photosynthèse.

Les stomates sont des structures de l’épiderme permettant des échanges entre l’atmosphère et les espaces internes. Leur ouverture favorise l’entrée de CO₂ mais aussi les pertes d’eau sous forme de vapeur. La plante doit donc faire face à des contraintes parfois opposées : acquérir du carbone et limiter la déshydratation. La cuticule réduit les pertes à travers l’épiderme. La répartition et le fonctionnement des stomates varient selon les espèces et les conditions ; toutes les feuilles ne possèdent pas la même organisation.

Le système racinaire développe une surface de contact avec le sol. Dans des zones jeunes, des cellules peuvent former des poils absorbants, prolongements qui augmentent cette surface. L’eau et les ions dissous ne sont pas équivalents à une matière organique déjà fabriquée. La plante utilise ces ressources dans son fonctionnement et dans la production de sa propre matière. Une bonne interprétation d’expérience doit distinguer croissance des racines, disponibilité des ressources et capacité réelle de prélèvement.

Les mycorhizes associent les racines et des champignons. Les filaments du champignon explorent un volume de sol et augmentent les possibilités d’accès à l’eau et à certains éléments minéraux. Le partenaire végétal fournit des composés organiques issus de son activité. Le bénéfice varie avec le milieu et les partenaires ; une association ne supprime pas toutes les limitations nutritives. Une observation de filaments au contact d’une racine ne mesure pas, à elle seule, les flux échangés ni l’avantage pour chacun.

Pour étudier une mycorhize, on peut comparer des plantes de même origine avec et sans partenaire, en contrôlant le substrat, la lumière, l’eau et les apports minéraux. Une mesure de croissance renseigne sur une conséquence globale ; un dosage d’élément dans les tissus renseigne plus directement sur la nutrition. Il faut prévoir des répétitions, éviter qu’un traitement introduise d’autres microorganismes de façon différente et préciser la variable suivie. On distingue ainsi corrélation entre association et croissance, et démonstration d’un mécanisme de transfert.

Le xylème et le phloème sont deux grands tissus conducteurs. Le xylème permet notamment la circulation de la sève brute, contenant eau et ions minéraux, vers les parties aériennes. Le phloème transporte la sève élaborée, riche en composés organiques, entre organes sources et organes puits. Une feuille adulte éclairée peut être source ; un organe en croissance ou de réserve peut être puits. Le sens des transports dans le phloème dépend des relations source-puits : il ne se résume pas à un mouvement toujours descendant.

Les organes échangent donc à distance. Les feuilles dépendent des ressources hydrominérales acquises dans le sol, tandis que les racines et les jeunes organes dépendent de la matière organique produite ou mobilisée ailleurs. Un organe de réserve peut devenir source lorsque ses réserves sont mobilisées. L’organisation n’est pas une juxtaposition d’organes indépendants. Pour construire un schéma fonctionnel, il faut nommer ce qui circule, sa provenance et sa destination, en distinguant flux de matière et apport d’énergie lumineuse.

L’observation d’une coupe transversale de tige ou de feuille permet de localiser des faisceaux conducteurs. Des colorations appropriées peuvent aider à repérer des tissus ; leur interprétation exige un témoin et une connaissance de la coloration utilisée. Un colorant transporté par l’eau peut mettre en évidence un trajet, sans prouver qu’il reproduit tous les transports naturels. Le niveau attendu se limite au repérage des deux tissus et à leur rôle dans les échanges ; le détail des mécanismes de circulation n’est pas développé ici.

La croissance associe une production de cellules dans les méristèmes puis leur élongation. La différenciation conduit à des cellules spécialisées et à la formation d’organes. Un méristème apical caulinaire participe à la production de tige et de feuilles ; le méristème racinaire produit des cellules à l’extrémité de la racine. Les cellules nouvellement formées peuvent ensuite s’allonger dans une zone voisine. Croissance et division ne sont donc pas synonymes : augmenter la longueur d’un organe peut résulter de l’élongation de cellules déjà produites.

Le développement produit une organisation modulaire : des unités répétées, les phytomères, se succèdent sur les tiges. Des bourgeons peuvent former des ramifications. Cette construction permet une croissance continue et une réponse aux conditions locales. Des hormones végétales participent au contrôle ; l’auxine intervient notamment dans des réponses de croissance. Son effet dépend de l’organe et de la concentration. Il serait faux d’affirmer qu’elle accélère toujours toute croissance. La diversité des hormones et leurs mécanismes moléculaires d’action ne sont pas exigés ici.

Le milieu influence le développement. Une lumière latérale peut orienter la croissance d’une jeune tige ; la gravité influence l’orientation des racines et des parties aériennes ; le vent peut modifier la forme. Pour tester un effet, on compare des plantes d’âge semblable sous conditions contrôlées, en mesurant une longueur ou un angle au cours du temps. Des expériences historiques sur les extrémités de jeunes pousses ont montré qu’une perception et une réponse de croissance peuvent se situer dans des zones différentes.

Erreurs fréquentes : confondre lumière et matière, appeler sève brute un transport de sucres, considérer le phloème toujours descendant ou attribuer toute croissance à la seule division. Pour continuer les applications, ouvre S’entraîner à l’adresse /exercices.