Les cycles de vie et la classification des plantes

Le contenue du chapitre.

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Introduction

Pour peupler les écosystèmes, les plantes se reproduisent sexuellement par des gamètes haploïdes, issus de la méiose. Ces gamètes s’unissent lors de la fécondation pour former un œuf diploïde, qui est le point de départ d’une nouvelle génération de plantes, donc un nouveau cycle de vie.

Quels sont les différents types de cycles de vie?
Quel est le rôle de la fécondation et de la méiose dans la continuité et la succession des cycles de vie ?

I – Le cycle de développement chez les plantes sans fleurs

1 – Le cycle de développement chez les algues

Pour comprendre les cycles de développement chez les algues, on propose l’étude de la figure 1.

La figure 1-a montre les étapes de la reproduction sexuée chez la spirogyre.
La figure 1-b montre les étapes de la reproduction sexuée chez le focus vésiculeux.

La spirogyre est une algue verte qui vit dans les eaux douces et se reproduit de deux manières :

Dans les bonnes conditions, la reproduction végétative a lieu dans laquelle une partie du filament mère se sépare et se développe par mitose pour reconstituer une nouvelle algue.

Dans des conditions défavorables, la reproduction sexuée se produit, dans laquelle les cellules du filament mâle vident leur contenu dans les cellules du filament femelle à travers le tube de conjugaison. L’œuf est formé par la fusion des noyaux des deux cellules (fécondation), et est entouré d’une membrane épaisse qui lui permet de résister aux conditions naturelles de l’environnement. Avec l’arrivée du printemps, le noyau de l’œuf subit une méiose sans division cytoplasmique pour produire quatre noyaux haploïdes. Trois d’entre eux dégénèrent, tandis que le noyau restant germe et régénère un nouveau filament d’algues.

Figure 1 - a

Le fucus vésiculeux est une algue brune qui vit sur les rochers des plages. Son système végétatif est constitué d’un thalle ramifié dont les cellules contiennent 64 chromosomes.

Aux extrémités des bandes ramifiées apparaissent des conceptacles, qui abritent les anthéridies mâles où se forment les gamètes mâles, portant chacun 32 chromosomes, et les oogones femelles où se forment 8 oosphères, chacune portant 32 chromosomes. Ces gamètes mâles et femelles se forment par méiose.

Les gamètes sont libérés dans l’eau de mer, où se fait la fécondation qui donne un œuf, qui se développe pour donner un nouveau fucus vésiculeux.

Figure 1 - b

Q-1 – À l’aide du texte des figures, déterminez les noms de la figure.
Q-2 – Réalisez le cycle chromosomique des deux algues étudiées.
Q-3 – Déduisez le type du cycle de développement des deux algues étudiées.

R-1 – Les noms de la figure :

Figure 1-a
1 – Œuf (zygote)	2 – Méiose	3 – Germination
4 – Conjugaison (Fécondation)
Figure 1-b
1 – Anthérozoïdes	2 – Oosphère	3 – Fécondation
4 – Œuf (zygote)	5 – Méiose

R-2 – Réalisation du cycle du développement

De la spirogyre : cycle haplophasique

Du focus: cycle diplophasique

Le cycle de vie de la spirogyre est réduit à une seule phase haploïde, la méiose suit directement la fécondation. C’est un cycle haplophasique.
Le cycle de vie du fucus est réduit à une seule phase diploïde, la fécondation suit directement la formation des gamètes par méiose. C’est un cycle diplophasique.

2 – Le cycle de développement chez les mousses

La figure 2 montre le cycle de vie des mousses.

Le polytric est une plante verte qui vit dans les milieux humides. Il présente des touffes de pieds mâles et de pieds femelles (gamétophytes).
Les pieds mâles (n) produisent des anthérozoïdes dans les anthéridies et les pieds femelles produisent des oosphères dans les archégones.
La fécondation donne un zygote qui se développe sur le gamétophyte femelle et donne un sporophyte diploïde (2n) au sommet duquel un sporange produit par méiose des spores haploïdes (n).
Après leur libération et germination, les spores donnent une touffe de mousse haploïde.

Q-1 – À l’aide du texte de la figure, déterminez les noms de la figure.
Q-2 – Réalisez le cycle chromosomique des mousses.
Q-3 – Déduisez le type du cycle de développement des mousses.

R-1 – Les noms de la figure :

1 – Méiose	2 – Fécondation	3 – Gamétophytes
4 – Oosphère	5 – Anthérozoïde	6 – Zygote (œuf)
7 – Sporophyte	8 – Spores

R-2 – Réalisation du cycle chromosomique du polytric :
R-3 – Le cycle de développement du polytric se caractérise par l’alternance de deux phases qui sont représentées par deux générations différentes : une phase haploïde représentée par le gamétophyte (durée plus longue), et une phase diploïde représentée par le sporophyte. C’est un cycle haplodiplophasique.

3 – Le cycle de développement chez la fougère

La figure 3 montre le cycle de vie de la fougère.

La fougère est une plante chlorophylienne qui vit sous deux formes :
+ La forme feuillée (sporophyte), qui à maturité produit des sporanges où des cellules mère (2n) subissent la méiose et donnent des spores haploïdes (n).
+ Le prothalle (gamétophyte) qui provient de la germination d’une spore, et qui porte des anthéridies, lieu de formation des anthérozoïdes, et des archégones contenant les oosphères.
+ La fécondation, qui se fait en milieu aquatique par fusion entre les gamètes mâles et femelles, donne un zygote qui se développe pour donner un nouveau sporophyte.

Figure 3

Q-1 – À l’aide du texte de la figure, déterminez les noms de la figure.
Q-2 – Réalisez le cycle chromosomique de la fougère.
Q-3 – Déduisez le type du cycle de développement de la fougère.

R-1 – Les noms de la figure :

1 – Zygote (œuf)	2 – Sporophyte	3 – Méiose	4 – Spores
5 – Gamétophyte (Prothalle)	6 – Anthérozoïdes	7 – Oosphère

R-2 – Réalisation du cycle chromosomique de la fougère :

R-3 – Le cycle de développement de la fougère se caractérise par l’alternance de deux phases qui sont représentées par deux générations différentes : une phase haploïde représentée par le gamétophyte et une phase diploïde représentée par le sporophyte (durée plus longue). C’est un cycle haplodiplophasique.

II – Le cycle de développement chez les plantes à fleurs

1 – Le cycle de développement des angiospermes

La figure 4 montre le cycle de vie de la fougère.

La reproduction sexuée des angiospermes commence par l’apparition des appareils reproducteurs (les fleurs).
Dans les sacs polliniques, se forment des microspores haploïdes à partir de la méiose des cellules mères; et parallèlement dans les ovules, se forment les macrospores haploïdes à partir de la méiose des cellules mères.
Donc la plante feuillée des angiospermes est un sporophyte.
La croissance et la multiplication des spores donnent des gamétophytes; la microspore donne le grain de pollen qui est un gamétophyte mâle, et la macrospore donne un sac embryonnaire qui est un gamétophyte femelle.
La fécondation, qui se fait par la rencontre de l’anthérozoïde porté par le grain de pollen avec l’oosphère portée par le sac embryonnaire, donne un zygote qui se développe pour donner un nouveau sporophyte.

Figure 4

Q-1 – À l’aide du texte de la figure, déterminez les noms de la figure.
Q-2 – Réalisez le cycle chromosomique des angiospermes.
Q-3 – Déduisez le type du cycle de développement des angiospermes.

R-1 – Les noms de la figure :

1 – Sporophyte (plante feuillée)	2 – Gamétophytes (Mâle : grain de pollen; femelle : sac embryonnaire)	3 – Gamètes mâle (anthérozoïdes)
4 – Gamète femelle (oosphère)	5 – Fécondation (œuf principale)	6 – Méiose

R-2 – Réalisation du cycle chromosomique :

R-3 – Chez les angiospermes, la phase dominante est la phase diploïde (sporophyte), et la phase haploïde est très réduite aux gamétophytes mâles et femelles qui se développent sur le sporophyte. Donc, le cycle chromosomique est un cycle diplophasique.

2 – Le cycle de développement des gymnospermes

La figure 5 montre le cycle de vie du pin.
Q-1 – À l’aide du texte de la figure, déterminez les noms de la figure.
Q-2 – Réalisez le cycle chromosomique du pin.
Q-3 – Déduisez le type du cycle de développement du pin.

La reproduction sexuée des gymnospermes commence par l’apparition des appareils reproducteurs (les cônes).
Dans les sacs polliniques, se forment des microspores haploïdes à partir de la méiose des cellules mères; et parallèlement dans les ovules, se forment les macrospores haploïdes à partir de la méiose des cellules mères.
Donc la plante feuillée des angiospermes est un sporophyte.
La croissance et la multiplication des spores donnent des gamétophytes; la microspore donne le grain de pollen qui est un gamétophyte mâle, et la macrospore donne un endosperme qui est un gamétophyte femelle.
La fécondation, qui se fait par la rencontre de l’anthérozoïde porté par le grain de pollen avec l’oosphère portée par le sac embryonnaire, donne un zygote qui se développe pour donner un nouveau sporophyte.

Figure 5

R-1 – Les noms de la figure :

1 – Sporophyte (plante feuillée)	2 – Gamétophytes (Mâle : grain de pollen; femelle : endosperme)	3 – Fécondation (œuf)
4 – Graine

R-2 – Réalisation du cycle chromosomique : comme le cycle des angiospermes.
R-3 – Comme les angiospermes, le cycle chromosomique des gymnospermes est un cycle diplophasique.

III – Classification des plantes

1 – Introduction à la classification des plantes

Aristo est considéré comme le premier à ressentir la nécessité d’une classification objective des êtres vivants. Avec l’aide de ses étudiants, il a commencé à classer environ 1 000 êtres vivants
La figure 6 montre la première classification des êtres vivants réalisée par Aristo (322-384 AJ), la figure 7 montre des exemples de classifications actuelles de quelques plantes, et la figure 8 montre des photos de ces plantes.

Figure 7	Fucus vésiculeux	Funaire hygrométrique	Polypode vulgaire	Cèdre de l’Atlas	Chêne vert
Règne	Plantes
Embranchement	Hétérochontophytes	Bryophytes	Ptéridophytes	Spermaphytes (phanérogames)
Sous embranchement	Phéophytes	Mousses	Fougères	Gymnospermes	Angiospermes
Classe	Fucopsida	Funariopsida	Filicopsida	Coniféropsida	Magnolopsida
Ordre	Fucales	Bryales	Polypodiales	Pinales	Fagales
Famille	Phéophycées	Briophycées	Filicophycées	Pinacées	Fagacées
Genre	Fucus	Funaria	Polypodium	Cedrus	Quercus
Espèce	Vésiculosus	Hygométrica	Vulgare	Atlantica	Ilex

Q – Déterminez l’intérêt de classer les êtres vivants, et décrivez le système de classification actuel des êtres vivants.
R – Il existe des millions d’êtres vivants, la classification biologique permet de les regrouper, selon leur degré de similitude et selon leurs caractéristiques, en unités facilement identifiables.
La taxonomie des plantes est la science de la classification et de la dénomination des plantes. C’est une branche qui détermine comment différents organismes biologiques sont liés les uns aux autres.
Les taxonomistes utilisent différentes méthodes pour classer et nommer les plantes et autres êtres vivants en utilisant le système linnéen qui a été conçu par le scientifique Carl Linné au 18ᵉ siècle.Dans ce système, tous les organismes sont regroupés en fonction de leurs similitudes en allant des groupes les plus généraux aux groupes les plus spécifiques, l’ordre est :

Règne.
Embranchement.
Classe.
Ordre.
Famille.
Genre.
Espèce.

2 – Exemple de classification de plante

La figure 9 montre la classification de l’espèce végétale Portulaca grandiflora (pourpier à grandes fleurs), et la figure 10 présente une clé simplifiée de classification utilisée dans la classification des végétaux.
Q – Complétez les deux figures.

R-