Plante

Plante

  Membre d'un groupe vaste et diversifié d'organismes qui ont en commun certaines caractéristiques, mais qui sont difficiles à dissocier totalement des autres êtres vivants (voir BIOLOGIE). Deux caractéristiques distinguent cependant nettement les plantes desANIMAUX. Elles sont principalement autotrophes, c'est-à-dire qu'elles fabriquent leur nourriture en utilisant l'énergie de la lumière duSOLEIL pour synthétiser des molécules organiques à partir de matière inorganique (photosynthèse). Ce sont des organismes stationnaires qui obtiennent leur énergie en étant fixés à un endroit. Ces propriétés se reflètent dans la structure d'une plante terrestre typique (plante vasculaire), qui est constituée de deux systèmes fondamentaux, le système caulinaire et le système racinaire.

Le système caulinaire (tige et feuilles) croît vers la lumière et est le site de la photosynthèse ; le système racinaire pénètre le sol, fixe la plante et absorbe l'eau ainsi que les minéraux nécessaires. Les deux systèmes peuvent croître indéfiniment, ce qui permet à la plante immobile de s'adapter à l'environnement.

Structure de la cellule

 On comprend mieux l'immobilité d'une plante lorsqu'on étudie ses cellules. Contrairement aux cellules animales, chaque cellule végétale est enfermée dans une paroi semblable à une boîte, dont l'élément structurel principal est la cellulose. De plus, les parois des cellules adjacentes sont liées par une substance cimenteuse (mais les espaces intercellulaires sont nombreux, surtout lorsqu'il y a plusieurs cellules sur les bordures). Toutes les cellules végétales ont une paroi externe primaire relativement mince qui peut grandir pendant la croissance.

Certaines cellules de soutien et cellules conductrices ont une paroi interne secondaire généralement assez épaisse et qui ne peut croître. Elle ne couvre pas la paroi primaire complètement, mais elle est interrompue par des ponctuations ou par de plus grands espaces. Il est clair que les tissus nerveux et musculaires, desquels dépend la motilité des animaux, ne pourraient être constitués de telles cellules. Les méristèmes ajoutent continuellement de nouvelles cellules actives aux points de croissance, et remplissent ainsi apparemment la fonction de renouvellement cellulaire qui se produit chez les animaux. Ainsi, à mesure que la tige pousse, les feuilles ainsi que les poils absorbants près de l'extrémité des racines sont continuellement remplacés.

À l'intérieur de la paroi cellulaire, le contenu protoplasmique est entouré d'une membrane différentiellement perméable comme celle qui entoure la cellule animale. Les plantes n'ont pas un système nerveux structuré, mais sont pourvues de plasmodesmes qui relient presque toutes les cellules vivantes. Les plasmodesmes sont des ponts protoplasmiques fins (reliés par une membrane) qui traversent la paroi primaire et assurent une communication d'une cellule à l'autre. Lorsqu'il y a une paroi secondaire, les plasmodesmes se trouvent seulement dans les ponctuations.

Le cytoplasme (protoplasme cellulaire généralisé) contient un noyau et plusieurs organites qui ont diverses structures et fonctions. Les plus remarquables de ces organites sont les chloroplastes, qui contiennent la chlorophylle dans les tissus photosynthétiques. Une autre caractéristique distinctive des cellules végétales est la présence de vacuoles remplies de liquide et entourées par une membrane semblable à celle de la cellule. De petite taille et souvent nombreuses dans la cellule immature, les vacuoles grossissent et fusionnent pendant la croissance cellulaire, de telle façon qu'une seule vacuole centrale parfois traversée par des ponts cytoplasmiques occupe la plus grande partie de la cellule mature.

Types de cellules

Les cellules végétales peuvent prendre différentes formes, mais celles des plantes vasculaires appartiennent à quelques classes seulement.

Cellules du parenchyme
Elles ont une forme plutôt équidimensionnelle et n'ont qu'une mince paroi primaire. Elles assurent la plupart des activités métaboliques de la plante (photosynthèse, réserve).

Cellules du collenchyme
Elles sont aussi composées de constituants actifs du protoplasme, mais elles sont allongées et leur paroi primaire est épaisse et irrégulièrement distribuée autour de la cellule. Les cellules du collenchyme confèrent de la flexibilité et du soutien.

Cellules du sclérenchyme
Elles ont une membrane secondaire épaisse et donnent de la rigidité. À maturité, elles sont généralement mortes et ne contiennent plus de protoplasme. Les cellules du sclérenchyme allongées sont appelées fibres et celles plus équidimensionnelles sont appelées sclérites.

Trachéides et cellules des vaisseaux
Ce sont les cellules conductrices du xylème (tissu qui transporte la sève). Ces deux types de cellules sont mortes à maturité et possèdent une paroi secondaire (une paroi uniforme avec des ponctuations ou une paroi annelée, spiralée ou réticulée). Les trachéides sont allongées et fusiformes. La sève circule entre elles par les ponctuations ou par les autres espaces de la paroi secondaire. Les cellules des vaisseaux sont allongées ou en forme de baril et sont superposées pour former les vaisseaux. Les parois aux extrémités d'une cellule de vaisseau sont perforées, permettant ainsi à la sève de circuler librement à l'intérieur du vaisseau.

Cellules criblées
Les cellules criblées sont les cellules conductrices du phloème (tissu qui transporte les solutés organiques). Contrairement aux éléments du xylème, ce sont des cellules vivantes, mais leur protoplasme a subi des modifications considérables (incluant généralement la disparition du noyau). Chez les plantes à fleurs (angiospermes), les cellules criblées sont superposées et forment des tubes criblés reliés par des cloisons criblées à travers lesquelles s'effectuent les échanges intercellulaires.

Cellules épidermiques
Elles constituent une barrière qui prévient la perte d'eau. Elles ressemblent au parenchyme, mais leur paroi externe est généralement épaisse et imprégnée de cutine, une substance grandement imperméable à l'eau. Une couche de cutine, la cuticule, recouvre aussi la surface externe. Certaines cellules épidermiques ont une forme modifiée et servent de cellules de garde pour les stomates (minuscules ouvertures à la surface d'une feuille ou d'une tige) ; d'autres forment des excroissances unicellulaires ou multicellulaires (poils ou trichomes).

Cellules du liège
Elles sont mortes à maturité et leur paroi est modifiée par le dépôt de subérine, une substance imperméable qui réduit la perte d'eau.

Tissus et organes

 Les diverses cellules d'une plante forment des tissus dont certains sont assez homogènes et d'autres sont plus complexes. En se basant sur leur structure et leur fonction, on peut regrouper les tissus en trois systèmes : le système vasculaire (conducteur), le système dermique (protecteur) et le système fondamental (métabolique). Ces systèmes, bien qu'ils prennent différentes formes, se trouvent dans tous les principaux organes de la plante (racines, tiges et feuilles).

Dans les racines, le système vasculaire se compose généralement d'un noyau central de xylème à structure radiale, et de phloème, situé dans les espaces entre les rayons du xylème. Une couche de parenchyme (péricycle), d'où émergent les racines latérales, entoure le phloème. Le péricycle est entouré de l'endoderme, dont les cellules sont pourvues d'une bande composée de subérine dans les parois transversales et radiales qui limitent le passage des substances entre l'intérieur et l'extérieur du système vasculaire. Les tissus situés à l'intérieur de l'endoderme sont parfois appelés la stèle.

Le système fondamental est constitué par le cortex parenchymateux et parfois par un parenchyme médullaire (moelle) au centre du xylème. Le cortex est délimité par l'épiderme. Dans la zone située tout près de la région de croissance de la racine, il y a des cellules épidermiques qui s'étendent vers l'extérieur et forment des poils absorbants très importants dans le processus d'absorption des matières du sol. La cuticule de la racine est en général très mince, en particulier dans la zone d'absorption.

Dans la tige desPHANÉROGAMES(spermatophytes), le système vasculaire consiste en des faisceaux interconnectés de xylème et de phloème, ce dernier étant à l'extérieur du xylème. Ces faisceaux communiquent avec le système vasculaire des feuilles, et un ou plusieurs faisceaux se rendent dans chaque feuille jusqu'au noeud (point d'attachement de la feuille sur la tige).

Chez les dicotylédones (plantes à deux feuilles embryonnaires), les faisceaux forment un cercle autour de la moelle ; chez les monocotylédones (plantes à une feuille embryonnaire), ils sont dispersés au centre de la tige, dans le parenchyme. Le cortex est souvent photosynthétique. La tige est entourée d'un épiderme pourvu de stomates.

Dans la feuille, le pétiole (tige qui supporte le limbe) contient une ou plusieurs cicatrices foliaires fixées dans le parenchyme, qui comprend souvent du collenchyme. Dans le limbe de la feuille, le système vasculaire se subdivise en un réseau de nervures et de petites nervures qui irriguent toutes les parties du tissu photosynthétique. Le système fondamental (mésophylle) se compose de parenchyme chlorophyllien pourvu de nombreux espaces intercellulaires ou lacunes.

Il y a souvent une ou deux couches de cellules cylindriques, le mésophylle palissadique, directement sous l'épiderme supérieur et au-dessus du mésophylle lacuneux. Les stomates sont généralement plus nombreux dans l'épiderme inférieur. Les nervures qui traversent le mésophylle sont entourées d'une épaisse couche de parenchyme, la gaine périfasciculaire, souvent associée à une quantité importante de collenchyme (sclérenchyme dans les plus grandes nervures).

Croissance primaire

Au bout de chaque tige et de chaque racine, il y a des zones actives de croissance continue (méristèmes). Les méristèmes se forment au début du développement embryonnaire. L'ovule fécondé (zygote) se divise en plusieurs cellules qui, comme celles de l'embryon animal, commencent à se spécialiser pour une fonction du stade adulte. Deux groupes de cellules restent non spécialisées ou embryonnaires (par exemple capables de division cellulaire continue). Ces cellules deviennent les premiers méristèmes apicaux des tiges et des racines.

Le méristème apical des tiges commence à former les tissus de la tige, produit des excroissances qui deviennent des feuilles et commence à former les primordiums (qui sont aussi des méristèmes) des branches latérales, juste au-dessus de l'aisselle de la feuille (jonction de la feuille et de la tige). Grâce à une stimulation adéquate, le méristème apical de la tige peut être transformé pour former une fleur, une inflorescence ou un cône, perdant ainsi sa capacité de croissance illimitée.

Le méristème apical des racines forme les tissus des racines ainsi qu'une couche protectrice pour ce dernier (coiffe). Il ne forme pas d'appendices comparables aux feuilles et aux branches ; les racines latérales se forment à l'intérieur et émergent à une certaine distance du bout de la racine

Croissance secondaire

Bien qu'une plante entière puisse être formée par les méristèmes apicaux de la racine et de la tige, d'autres méristèmes, ou méristèmes secondaires, contribuent considérablement à la formation de la plante, plus particulièrement chez lesARBRES et les arbustes. Le cambium vasculaire et le cambium du liège forment des tissus supplémentaires dans les systèmes vasculaire et dermique respectivement et sont un autre exemple du remplacement des cellules par ajout. Le cambium vasculaire est une couche de cellules méristématiques située entre le xylème et le phloème. Par division longitudinale de ses cellules parallèlement à la surface de la tige ou de la racine, il forme le xylème secondaire ou bois vers l'intérieur et le phloème secondaire vers l'extérieur. Chez les arbres et les arbustes, cette activité peut durer de nombreuses années. Le bois est l'une des principales ressources naturelles du Canada.

Chez les plantes herbacées, l'activité cambiale est considérablement réduite, ou même absente (chez la plupart des monocotylédones). Mais même sans cambium, des plantes comme les palmiers et les fougères arborescentes peuvent atteindre une grande taille et vivre longtemps. Le développement continu du système vasculaire interne ne peut être longtemps contenu par l'épiderme, dont la rupture aurait des conséquences graves si le système dermique était incapable de le remplacer.

Le cambium du liège, situé près de la surface, produit cependant un périderme (écorce) composé en grande partie de cellules de liège subérisées (contenant de la subérine) qui réduisent la perte d'eau. Les lenticelles de parenchyme lacuneux qui parsèment le périderme constituent des sites d'échanges gazeux. Ces ouvertures ne sont pas contrôlées, mais peuvent être scellées par le développement du liège et rouvertes par la production ultérieure de tissus spongieux.