Introduction
La reproduction des végétaux est le moyen pour les plantes de se multiplier, pour conquérir de nouveau territoire, pour produire les fruits…
La reproduction sexuée nécessite la rencontre entre un gamète mâle et un gamète femelle (fécondation). Ces gamètes sont produits par les organes reproducteurs mâles et femelles.
- Quels sont les organes reproducteurs chez les angiospermes ?
- Comment se fait la rencontre entre les gamètes mâles et femelles (les plantes sont immobiles) ?
I – La naissance des plantes à graines (spermaphytes)
Quand on sème une graine de haricot au printemps, on obtient un pied de haricot qui fleurit en été et sur lequel se forment des graines de haricot.
- Comment se fait la germination des graines et quelles sont les conditions de germinations ?
- Dans la nature, quels sont les facteurs de dispersion des graines ?
1 – De la graine aux premières pousses
La figure suivante présente des dessins schématiques d’une coupe d’une graine de haricot et des phases de sa germination.
Q – Décrivez les phases de germination de la graine du haricot.
R – Noms de la figure :
1 – Premières feuilles | 2 – Gemmule | 3 – Tigelle |
4 – Radicule | 5 – Tégument | 6 – Cotylédon |
La germination de la graine se fait en 4 étapes :
- La graine gonfle, la radicule se détache et pousse vers le bas.
- La tigelle pousse vers le haut, ce qui permet à la plante de sortir progressivement du sol.
- Apparition des premières feuilles vertes.
- Les feuilles se développent et s’épanouissent, ainsi la plante devient autotrophe.
2 – Les conditions de germination
Pour mettre en évidence les conditions de germination des graines, on propose l’étude des données expérimentales présentée par la figure suivante.
Q- Décrivez les résultats de ces expériences. Que peut-on déduire?
R – On constate
- Sur la figure (1) que le taux de germination des graines augmente avec l’augmentation de la quantité d’air dans le tube.
- Sur la figure (2) que les graines germent seulement quand le coton est humide.
- Sur la figure (3) que les graines ne germent pas à 4 °C et germent à 20 °C.
Conclusion : la germination des graines nécessite : un milieu humide, une température favorable et une bonne aération.
3 – Les facteurs de dispersion des graines
Les graines des angiospermes sont portées par les fruits. La dissémination des graines permet aux plantes de coloniser de nouveaux espaces, et germer dans des milieux différents. La figure suivante montre deux facteurs de la dispersion des graines.
Q – Déterminez les facteurs (de la dispersion des graines) présentés par la figure.
R – La dissémination des graines se fait par de nombreux facteurs. Les types de dispersion présentés par la figure sont :
- L’anémochorie : C’est la dispersion des graines par le vent.
- La zoochorie : C’est la dispersion des graines par les animaux.
Bilan : la production, la dissémination et la germination des graines permettent aux angiospermes de se multiplier et de coloniser de nouveaux espaces.
4 – Origine de la graine
La figure suivante présente la plante du petit pois dans des étapes différentes de son cycle de vie.
R – Premièrement, la plante était une graine. Et après germination, la graine donne une plante qui fleurit après un certain temps. Finalement, les fleurs se transforment et donnent des fruits qui contiennent des graines de petit pois.
Donc, c’est la fleur qui est à l’origine des graines. En effet, elle constitue l’appareil reproducteur des angiospermes.
- Mais quels sont les constituants de la fleur, et comment elle se transforme pour donner un fruit qui contient les graines.
II – Les organes reproducteurs
1 – Constituants de la fleur
TP : dissection d’une fleur.
La figure suivante présente une coupe longitudinale de la fleur du petit pois et un dessin schématique.
R – On constate que la fleur de petit pois comporte :
Les noms de la figure :
1 – Pétale | 2 – Anthère | 3 – Filet |
2 + 3 – Étamine | 4 – Sépale | 5 – Stigmate |
6 – Style | 7 – Ovaire | 8 – Ovule |
5+6+7+8 – Pistil | |
- Les organes protecteurs qui sont :
- Les sépales : constituent le calice.
- Les pétales : constituent la corolle.
- Les organes reproducteurs qui sont :
- Les étamines : ce sont les organes reproducteurs mâles, ils constituent l’androcée.
- Le pistil : c’est l’organe reproducteur femelle.
Remarque : la fleur du petit pois est dite fleur bisexuée parce qu’elle contient à la fois les organes mâles et les organes femelles.
2 – Les étamines : organes reproducteurs mâles
a – structure des étamines
La figure suivante montre un schéma de l’étamine et un schéma du grain du pollen.
Q – Décrivez la structure de l’étamine et du grain du pollen.
R – Les noms de la figure :
1 – Anthère | 2 – Fente de déhiscence | 3 – Filet |
4 – Paroi interne (intine) | 5 – Paroi externe (exine) | 6 – Noyau reproducteur |
7 – Noyau végétatif | |
Une étamine est formée d’une anthère portée par un filet. L’anthère comporte plusieurs sacs polliniques qui à maturité libèrent les grains de pollen, suite à l’ouverture des fentes de déhiscence.
Le grain de pollen est formé de deux cellules, une de grande taille dite cellule végétative, qui entoure une petite cellule dite cellule reproductrice.
b – Formation des grains de pollens
La fig (a) présente une coupe transversale d’une anthère, et un dessin schématique de l’anthère avant et après maturité.
La fig (b) présente les différentes étapes de la formation des grains de pollen à partir d’une cellule mère.
Q – Décrivez les différentes étapes de formation des grains de pollen.
R – Les noms de la figure a :
1 – Avant maturité | 2 – Après maturité | 3 – Sac pollinique |
4 – Cellule mère | 5 – Tissu conducteur | 6 – Grains de pollen |
Les noms de la figure b :
1 – Cellule mère | 2 – Division réductionnelle | 3 – Division équationnelle |
4 – Méiose | 5 – Mitose | 6 – Grains de pollen |
Les grains de pollen se forment dans les sacs polliniques de l’anthère de l’étamine. Ces sacs contiennent des cellules diploïdes (cellules mères des microspores).
Chaque cellule mère se divise par méiose et produit 4 microspores haploïdes.
Les microspores se divisent par une mitose et se développent (différentiation) pour donner des grains de pollen qui contiennent deux cellules (une végétative et l’autre reproductrice).
3 – Le pistil : organe reproducteur femelle
a – structure du pistil
La figure suivante présente des schémas qui illustrent la structure du pistil :
- A : coupe longitudinale du pistil.
- B : coupe verticale au niveau de l’ovaire.
- C : coupe longitudinale d’un ovule.
R – Les noms de la figure :
1 – Stigmate | 2 – Stylet | 3 – Ovaire |
4 – Ovule | 5 – Carpelle | 6 – Loge |
7 – Ovule | 8 – Cellules antipodales | 9 – Téguments |
10 – Nucelle | 11 – Sac embryonnaire | 12 – Deux noyaux du sac |
13 – Oosphère | 14 – Synergide | 15 – Micropyle |
16 – Funicule |
Le pistil (gynécée) est constitué de trois parties : le stigmate, le style et l’ovaire. L’ovaire est formé d’un ou plusieurs carpelles.
Le carpelle est une enveloppe protectrice qui contient une cavité contenant un ou plusieurs ovules.
L’ovule est un organe qui renferme le gamétophyte femelle.
Le gamétophyte femelle des angiospermes s’appelle sac embryonnaire. Il contient le gamète femelle : oosphère.
b – Formation du sac embryonnaire
La figure suivante montre les étapes de formation du sac embryonnaire.
Q – Décrivez la formation du sac embryonnaire.
Les noms de la figure
1 – Cellule mère | 2 – Macrospore | 3 – Cellule antipodale |
4 – Noyaux du sac | 5 – Oosphère | 6 – Synergide |
Au sein de l’ovule (nucelle), une cellule mère diploïde (2n) subit une méiose et donne 4 cellules haploïdes dont 3 dégénèrent. La cellule restante est une macrospore. La macrospore subit trois mitoses au sein de l’ovule pour donner 8 cellules formant le sac embryonnaire. 2 des 8 cellules restent fusionnées en une seule cellule à 2 noyaux.
Ainsi le sac embryonnaire mature est formé de : 3 cellules dites antipodes, 2 synergides, une cellule centrale à 2 noyaux et le gamète femelle, c'est-à-dire l’oosphère.
4 – Importance du pistil et des étamines dans la formation des graines
La fig (a) est un dessin schématique qui montre la transformation des différentes parties de la fleur du petit pois en fruit contenant des graines.
La fig b présente des expériences de mise en évidence de l’importance des grains de pollen dans la formation du fruit contenant des graines.
Q-2 – Que peut-on déduire des expériences de la fig 2 ?
R-1 –
1 – Stigmate | 2 – Ovaire | 3 – Ovule |
4 – Fruit | 5 – Graine |
La fig 1 montre que c’est l’ovaire qui se transforme et donne le fruit, alors que les ovules se transforment en graines.
R-2 –
Analyse : on constate sur la fig 2 que :
- Lorsque la fleur de tulipe, qui contient les étamines et le pistil, est entourée par le sac, la fleur se transforme en fruit avec des graines.
- Lorsque les étamines sont coupées de la fleur, elle ne se transforme pas en fruit.
- Lorsque les étamines sont coupées et le pistil est saupoudré par les étamines d’une autre fleur de tulipe, la fleur se transforme en fruit avec des graines.
Conclusion : Ces expériences montrent que la déposition des grains de pollens sur stigmate du pistil est indispensable pour la transformation de la fleur en fruit avec graine. Cette opération est appelée pollinisation.
III – Pollinisation, fécondation et formation des graines
1 – Pollinisation
a – Les facteurs de pollinisation
La figure suivante montre deux photos de deux facteurs de pollinisation.
Q – Proposez une définition de la pollinisation, et citez les caractéristiques des fleurs qui sont pollinisées par les êtres vivants.
R – La pollinisation est le transport des grains de pollen produit par les étamines sur le stigmate d’un pistil de même espèce. Pour les angiospermes, la pollinisation peut être :
- Biotique : c’est un être vivant qui assure le transport des grains de pollen.
- Abiotique : l’agent transporteur est un facteur non vivant (comme le vent).
Les fleurs pollinisées par les êtres vivants (spécialement les abeilles) se caractérisent par : des couleurs vives attrayantes, un parfum sucré et possèdent des glandes nectarifères qui produisent le nectar.
b – germination du grain du pollen
Il ne suffit pas que les grains de pollen tombent sur le pistil pour qu’une graine se forme. Il faut d’abord que le pollen germe.
La fig (a) est une observation microscopique d’un grain de pollen en cours de germination, et la fig b présente un schéma des étapes de la germination.
Q-1 – Décrivez les différentes étapes de la germination du grain de pollen.
- a : dans deux boîtes de Pétri (une contient une tranche d’ovaire et l’autre ne contient pas)
- b : au niveau du pistil.
Q-2 – à l’aide des résultats de l’expérience présenté par la fig (a), expliquez le trajet du tube pollinique (fig b).
R-1 – Durant la germination, le grain de pollen émet le tube pollinique, c’est un prolongement de la cellule végétative. Durant la croissance du tube pollinique, le noyau végétatif est toujours à l’extrémité, suivie par la cellule reproductrice qui subit une mitose et donne deux cellules haploïdes. Ce sont deux gamètes mâles (les anthérozoïdes).
R-2 – Au niveau du pistil, le tube pollinique traverse les tissus du style ; et se dirige vers l’ovule. En fait, comme le montrent les résultats expérimentaux de la fig 3, le tube pollinique est attiré par l’ovaire. C’est le chimiotactisme.
2 – Fécondation
La fécondation est le stade de la reproduction sexuée consistant en une fusion des deux gamètes : mâle et femelle.
Les angiospermes se caractérisent par un type spécial de fécondation.
Q – À l’aide de la figure suivante, déterminez le type de fécondation chez les angiospermes, et décrivez ses étapes.
3 – formation de la graine
La figure suivante montre des schémas qui illustrent les étapes de la formation de la graine.
Q – Décrivez les étapes de la formation de la graine.
R – Nom de la figure :
1 – Œuf principal | 2 – Embryon | 3 – Croissance par mitoses |
Après la fécondation, les synergides et les antipodes dégénèrent. L’ovaire se transforme en fruit ; l’ovule se transforme en graine.
L’œuf principal se développe par mitose, pour donner l’embryon qui est constitué d’une radicule, d’une tigelle, de deux cotylédons et d’un bourgeon terminal (gemmule).
L’œuf secondaire se développe par mitose pour donner l’albumen.
Remarque : L’essentiel du volume de la graine est occupé par les deux cotylédons pour certaines espèces ; ou par l’albumen pour d’autres. L’albumen et les cotylédons sont des tissus riches en réserves nutritives. Ils assurent la nutrition de l’embryon au moment de la germination de la graine.
Conclusion : Dans ce cours, on a vu que la reproduction sexuée des gymnospermes débute par la germination d’une graine… et après plusieurs étapes de développement, la plante obtenue par germination va produire aussi des graines. Ceci constitue un cycle de vie.
- Quels sont les phénomènes clés d’un cycle de vie ?
- Quelles sont les caractéristiques du cycle de vie des angiospermes ?