Reproduction de la plante, entre vie fixée et mobilité

Les plantes ont deux modalités de reproduction : sexuée et asexuée.

La reproduction asexuée repose sur la totipotence des cellules végétales et les capacités de croissance indéfinie des plantes, à partir de presque n’importe quelle partie du végétal (tiges, racines, feuilles).

La reproduction sexuée est assurée chez les Angiospermes par la fleur où se trouvent les gamètes femelles, au sein du pistil, et les grains de pollen, portés par les étamines, vecteurs des gamètes mâles. Chez certaines espèces, la fécondation des gamètes femelles par les gamètes mâles de la même fleur est possible, voire obligatoire. Dans les autres cas, elle est rendue impossible par divers mécanismes d’incompatibilité. La fécondation croisée implique une mobilité des grains de pollen d’une plante à une autre.

Dans une majorité de cas, la pollinisation repose sur une collaboration entre plante et pollinisateur en relation avec la structure florale ; le vent peut aussi transporter le pollen. À l’issue de la fécondation, la fleur qui porte des ovules se transforme en un fruit qui renferme des graines. La graine contient l’embryon d’une future plante qu’elle protège (enveloppe résistante) et nourrit à la germination en utilisant des molécules de réserve préalablement accumulées.

La dispersion des graines est une étape de mobilité dans la reproduction de la plante. Elle repose sur un mutualisme animal disperseur / plante et sur des agents physiques (vent, eau) ou des dispositifs spécifiques à la plante.

Activité : un exemple de coévolution plante-insecte

Activité : la germination, une mobilisation des réserves de la graine

TP : l'organisation de la fleur et les modes de pollinisation

Chapitre - Reproduction de la plante, entre vie fixée et mobilité

I – La reproduction asexuée des Angiospermes

A – Exemple de reproduction asexuée naturelle

La renouée du Japon est capable de coloniser très rapidement un milieu par reproduction asexuée. À partir d’un fragment de tige, ce végétal peut reformer une plante entière.

B – Rôle des méristèmes et de la totipotence

En effet, les végétaux possèdent, au niveau des méristèmes, des cellules indifférenciées qui peuvent se multiplier sans limite, permettant une croissance indéfinie.

De plus, les cellules végétales sont totipotentes. Elles peuvent ainsi se différencier en tous les types cellulaires de la plante : tissus de racine, de tige ou de feuille.

C – Intérêt pour l’homme

La reproduction asexuée, appelée aussi multiplication végétative, permet aux horticulteurs de cloner à l’infini en laboratoire des plantes toutes identiques entre elles et présentant les caractéristiques recherchées.

II – La reproduction sexuée des Angiospermes

A – Organisation des organes reproducteurs

Chez les Angiospermes, la reproduction sexuée est assurée au niveau de la fleur où se trouvent les organes reproducteurs.

Les fleurs possèdent des caractéristiques favorables à la fécondation.

Les gamètes femelles sont protégés par les parois de l’ovaire situé à la base du pistil.

Les gamètes mâles sont contenus dans les grains de pollen libérés par les étamines.

B – Le processus de fécondation

Les grains de pollen qui arrivent sur les stigmates, situés à l’extrémité du pistil, peuvent germer et former un tube pollinique.

Celui-ci pénètre dans le pistil et grandit à travers les tissus, permettant la libération des gamètes mâles au contact des ovules dans l’ovaire pour la fécondation.

C – Autofécondation et fécondation croisée

Certaines plantes possèdent des fleurs hermaphrodites, ce qui rend possible l’autofécondation.

Cependant, chez la plupart des plantes à fleurs, divers mécanismes empêchent l’autofécondation, la fécondation croisée est alors obligatoire.

III – La pollinisation chez les Angiospermes

A – Principe de la pollinisation

Dans le cadre de la fécondation croisée, les grains de pollen doivent se déplacer d’une plante vers une autre : c’est la pollinisation.

Le transport des grains de pollen peut être réalisé par le vent ou par les animaux.

Le plus souvent, on observe des adaptations de la fleur et des grains de pollen en fonction du mode de pollinisation.

B – Le rôle des insectes pollinisateurs

La majorité des fleurs sont visitées par les insectes, qui sont attirés par la forme, la couleur, l’odeur ou le nectar des fleurs et participent ainsi à leur pollinisation.

Il existe des relations de mutualisme entre une plante et son animal pollinisateur.

C – Exemple de mutualisme

La plante produit par exemple du nectar, ce qui attire les insectes.

Cette propriété favorise ainsi le transport de ses grains de pollen et donc sa pollinisation par un insecte qui ira visiter, à la recherche de nectar, les autres fleurs de la même espèce.

D – Cas particuliers : la coévolution

Dans certains cas, les relations entre une plante et son animal pollinisateur sont si poussées que l’on parle de coévolution.

IV – Dissémination et germination des graines

A – Formation des fruits et des graines

Après la fécondation, les ovules se transforment en graines et les fleurs en fruits.

B – Les modes de dissémination

La dissémination des graines ou des fruits permet l’éloignement de la descendance plus ou moins loin de la plante mère.

Cette mobilité est assurée grâce à l’eau, au vent ou à des animaux qui participent à la dissémination.

En règle générale, les fruits ou les graines présentent des dispositifs adaptés au mode de dispersion.

C – Coévolution et dispersion animale

Lorsque la dissémination fait intervenir un animal, une collaboration entre la plante et son animal disséminateur peut aussi aboutir à une coévolution.

D – Structure et rôle de la graine

La graine contient l’embryon d’une future plante.

Elle la protège grâce à son tégument et la nourrit au moment de la germination grâce aux molécules de réserves accumulées.

Elle permet la formation d’une nouvelle plante entière.

Chapitre - Reproduction de la plante, entre vie fixée et mobilité

I – Reproduction asexuée des Angiospermes

A – Exemple naturel

• Renouée du Japon : reproduction à partir d’un fragment de tige.

• Formation d’une plante identique → colonisation rapide.

B – Méristèmes et totipotence

• Méristèmes = zones de division cellulaire continue.

• Cellules totipotentes → peuvent donner tous types cellulaires.

C – Intérêt pour l’Homme

• Multiplication végétative = clonage.

• Plantes identiques avec caractères sélectionnés.

II – La reproduction sexuée des Angiospermes

A – Organisation des organes reproducteurs

• Fleur = organes mâles (étamines) + femelles (pistil).

• Pollen = gamètes mâles.

• Ovules dans ovaire = gamètes femelles.

B – Le processus de fécondation

• Pollen → stigmate → tube pollinique → ovules.

• Fusion gamètes → fécondation dans l’ovaire.

C – Autofécondation et fécondation croisée

• Autofécondation possible (fleurs hermaphrodites).

• Souvent empêchée → favorise fécondation croisée.

III – La pollinisation chez les Angiospermes

A – Principe de la pollinisation

• Déplacement du pollen → stigmate d’une autre fleur.

• Modes : vent ou animaux.

• Fleurs adaptées selon le mode.

B – Le rôle des insectes pollinisateurs

• Attirés par forme, couleur, odeur, nectar.

• Assurent transport du pollen → mutualisme.

C – Exemple de mutualisme

• Plante produit nectar → attire insectes.

• Insecte transporte pollen → fécondation croisée.

D – Cas particuliers : la coévolution

• Adaptations réciproques plante / pollinisateur (ex : orchidée).

IV – Dissémination et germination

A – Fruits et graines

• Après fécondation :

• → Ovules → graines,

• → Fleur → fruit.

B – Dissémination

• Éloigne la descendance.

• Modes :

• → Vent (anémochorie),

• → Eau (hydrochorie),

• → Animaux (zoochorie).

• Fruits/graines adaptés au mode (ailettes, crochets, pulpe…).

C – Coévolution dispersion

• Fruits attractifs (couleur, goût) → animaux dispersent graines.

D – Graine : structure et rôle

• Contient embryon + tégument protecteur + réserves.

• Sert à survivre, germiner et reformer une plante.

• Botaniste (Bac+5 à Bac+8 minimum) : il étudie la morphologie, la reproduction et la diversité des plantes à fleurs (Angiospermes). En observant les structures florales, les modes de pollinisation ou les stratégies de dissémination, il contribue à la compréhension des mécanismes de reproduction et à la classification des espèces végétales. Ses travaux sont essentiels pour la conservation de la biodiversité végétale.

• Horticulteur·rice / Technicien·ne en multiplication végétale (Bac à Bac+3 minimum) : il met en œuvre la reproduction asexuée (bouturage, greffage, culture in vitro) pour produire en grand nombre des plantes identiques aux individus d’origine. Il sélectionne et cultive des variétés présentant des caractéristiques recherchées (esthétiques, gustatives ou de résistance). Ce métier lie biologie végétale, technique et créativité.

• Écologue spécialisé·e en interactions plantes-animaux (Bac+5 à Bac+8 minimum) : il étudie les relations entre les plantes et leurs pollinisateurs ou disséminateurs. Il analyse les phénomènes de mutualisme et de coévolution, par exemple entre certaines fleurs et les insectes qui les visitent. Ses recherches permettent de mieux comprendre l’équilibre des écosystèmes et de protéger les espèces menacées par le déclin des pollinisateurs.

Quiz de révision

• La reproduction asexuée est-elle un avantage ou un handicap pour les plantes face au changement climatique ?

• Le clonage des plantes menace-t-il leur diversité génétique ?

• Peut-on “fabriquer” artificiellement des plantes à partir de cellules totipotentes ?

• La totipotence des cellules végétales peut-elle inspirer la médecine régénérative humaine ?

• En quoi la disparition des insectes pollinisateurs met-elle en péril la reproduction des plantes et la sécurité alimentaire humaine ?

• Les plantes “voyagent”-elles plus que les animaux ?

• Comment les graines parviennent-elles à survivre dans des milieux extrêmes (froid, sécheresse, feu…) ?

• L’agriculture moderne (hybridation, sélection, OGM) met-elle en danger la reproduction naturelle des plantes ?

• Peut-on parler de “sexualité” chez les plantes au même sens que chez les animaux ?