Plan Cours de Biologie végétale Reproduction des cormophytes Introduction Générale 1. Les Bryophytes A. Généralités B. Classification C. Reproduction D. Intérêt des Bryophytes 2. Les Ptéridophytes A. Généralités B. Classification C. Reproduction D. Quelques Ptéridophytes 3. Les Préspermaphytes A. Généralités B. Classification C. Reproduction D. Intérêt RROUHI/ BRYOPHYTES 1 Introduction Générale RROUHI/ BRYOPHYTES 2 Introduction Générale RROUHI/ BRYOPHYTES 3 Introduction Générale RROUHI/ BRYOPHYTES 4 Introduction Générale Plantes vasculaires Phanérogames (spermaphytes) Plantes à reproduction visible Plantes à graines Plante à organes de reproduction cachés Pas de graines RROUHI/ BRYOPHYTES 5 Introduction Générale l'adaptation des plantes au milieu terrestre RROUHI/ BRYOPHYTES Acquisition d'organes reproducteurs à enveloppe pluricellulaire : sporange et gamét ange, qui offrent une protection accrue des cellules reproductrices (spores et gamètes) . 6 Introduction Générale CORMOPHYTES = ARCHÉGONIATES ARCHÉGONIATES (le gamétange femelle est un archégone) Gamétocyste Spermatocyste Oogone Anthéridie Archégone Gamétange RROUHI/ BRYOPHYTES 7 Introduction Générale Le cycle de développement des plantes présente une alternance des générations sporophyte et gamétophyte. Le stade sporophyte est diploïde (2n) et produit les spores haploïdes (n) tandis que le stade gamétophyte est haploïde (n) et produit les gamètes haploïdes (n). Spor es Gamè tes Fécondation RROUHI/ BRYOPHYTES 8 Introduction Générale Chez les plantes terrestres, seules les Bryophytes ont un gamétophyte dominant. Les plantes vasculaires ont un sporophyte dominant et un gamétophyte réduit. Évolutio n RROUHI/ BRYOPHYTES 9 Introduction Générale Les deux stades sont hétéromorphes (diffèrent morphologiquement). RROUHI/ BRYOPHYTES 10 Plan Introduction Générale 1. Les Bryophytes A. Généralités B. Classification C. Reproduction D. Intérêt des Bryophytes 2. Les Ptéridophytes A. Généralités B. Classification C. Reproduction D. Quelques Ptéridophytes 3. Les Préspermaphytes A. Généralités B. Classification C. Reproduction D. Intérêt RROUHI/ BRYOPHYTES 11 1. Les Bryophytes A. Généralités Le groupe le plus primitif et simple des Cormophytes, car ils ne contiennent pas les tissus conducteurs de sève (phloème et xylème) ni des racines. C’est un embranchement de végétaux de petite taille (quelque centimètre), chlorophylliens, et vivant généralement dans des lieux humides et ombragés (mais ils sont capables d’endurer de longues périodes de sécheresse). Les bryophytes possèdent les deux premières adaptations qui ont permis le passage des plantes à la terre ferme : une cuticule cireuse qui les enveloppe et retient l’eau, et la capacité de produire des gamètes qui se développent à l’intérieur des gamétanges. RROUHI/ BRYOPHYTES 12 1. Les Bryophytes A. Généralités • L'allure générale des bryophytes varie considérablement d'un groupe à l'autre. Elles se présentent sous deux formes principales : – une tige portant des feuilles (les mousses et les hépatiques à feuilles) ou – une lame verte nommée "thalle" (les hépatiques à thalle et les anthocérotes). • Les bryophytes sont des reproducteurs « cachés »). cryptogames (organes • Deux phases de vie bien distinctes: une phase gamétophytique et une phase sporophytique. • Phase gamétophytique bryophytes. est dominante chez les • Plante "feuillée" = Gamétophyte (n chromosomes) • Sporophyte RROUHI/ BRYOPHYTES (2n) jamais feuillé, parasite du 13 1. Les Bryophytes A. Généralités • Absence de vraies racines : rhizoïdes • Pas de tissus ligneux (pas de tiges rigides) • Toujours petite taille et ne peuvent pas croître en hauteur (pas de vaisseaux conducteurs et pas de lignine) • Reproduction par gamètes aquatiques dépendance à l’eau pour la fécondation : • Phénomène de reviviscence • Absorption eau et sels minéraux par toute leur surface • Dispersion par des spores • Résistance à dessiccation de longues RROUHI/ BRYOPHYTES périodes de 14 1. Les Bryophytes B. Classification Les bryophytes (du grec bruos : mousse et phuton : plante) forment un Embranchement apparemment homogène d’environ 25 000 espèces. Cet embranchement comprend 3 classes : les Hépatiques, les Anthocérotes et les Mousses. Évolutio n Les Hépatiques Les Anthocérotes Mousses (Muscinées) Trois ordres: Un seul Marchantiale ordre: s Anthocér Jungermanni RROUHI/ BRYOPHYTES Les Trois ordres: Bryales Sphagnales Andréales 15 1. Les Bryophytes B. Classification Ordre 1 : Bryales (= Mousses) 15 000 espèces (groupe le plus évolué) Ordre 2 : Sphagnales Ordre 3 : Andréales Petite capsule creuse fabriquant Pas de rhizoïdes, l’absorption se Grande capsule qui les spores servant à la fait par les feuilles et la tige s’ouvre par 4 fentes. reproduction Très petit sporophyte Présence de rhizoïdes RROUHI/ BRYOPHYTES Feuilles disposées en spirale 16 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction asexuée: Multiplication végétative très importante Le cycle de développement peut être écourté par un mode de multiplication végétative, notamment la production et la dissémination de propagules qui sont des massifs cellulaires peu différenciés ou des fragments d’individus (ou de thalle), prenant naissance sur le gamétophyte. Lorsqu’ils se détachent, ils engendrent directement un autre gamétophyte sans passer par la phase diploïde. RROUHI/ BRYOPHYTES Corbeille à propagules 17 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction sexuée Étude du polytric ‘‘Polytrichum’’ RROUHI/ BRYOPHYTES 18 1. Les Bryophytes Polytric ‘‘Polytrichum’’ C. Reproduction Reproduction sexuée Le gamétophyte est "feuillu" en spirale. Rhizoïdes pluricellulaires, colorés et à paroi épaisse. Sporange péristome. complexe avec Le sporophyte non chlorophyllien, parasite du gamétophyte, toujours formé de trois parties : un pied, une tige délicate appelée soie et une capsule. RROUHI/ BRYOPHYTES 19 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction sexuée Étude du polytric ‘‘Polytrichum’’ RROUHI/ BRYOPHYTES 20 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction sexuée Au printemps, on peut observer à l’extrémité des tiges de Polytric des corbeilles de feuilles, ou involucres, qui renferment des structures reproductrices. Ces structures reproductrices mâles et femelles sont protées par des individus différents: le polytric est donc espèce dioïque. Gamétophyte est surmontée des archégoniophores ou anthéridiophores au sein desquels se différencient les gamétanges (archégones ou anthéridies). Les gamétanges RROUHI/ BRYOPHYTES produisent des gamètes 21 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction sexuée La tige feuillée femelle est le gamétophyte Une corbeille femelle contient deux types d’éléments: - Des structures reproductrices, les archégones (gamétange femelle); - Des poils stériles appelés paraphyses. Organisation du gamétophyte femelle du Polytric. A: gamétophyte femelle à maturité. B: coupe longitudinale d’une corbeille femelle. C: détail d’un archégone. RROUHI/ BRYOPHYTES 22 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction sexuée Chaque archégone présente à maturité: - Un court pédicelle; - Une partie basale renflée, le ventre, contenant un unique gamète femelle, l’oosphère, cellule de grosse taille riche en réserves; - Une partie allongée et creuse d’un canal rempli de mucilage, le col. Canal du col rempli de mucus Col Oosphè re Vent re Pédicell e RROUHI/ BRYOPHYTES 23 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction sexuée Gamétange femelle ou archégones RROUHI/ BRYOPHYTES 24 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction sexuée La tige feuillée mâle est le gamétophyte Une corbeille mâle contient deux types d’éléments: - Des structures reproductrices, les anthéridies (gamétange mâle); - Des paraphyses, poils stériles. Chaque anthéridie, en forme de massue portée par un court pédicelle, renferme de très nombreux gamètes mâles biflagellés ou spermatozoïdes. RROUHI/ BRYOPHYTES 25 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction sexuée Gamétange mâle ou anthéridies RROUHI/ BRYOPHYTES 26 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction sexuée La fécondation À maturité, chaque anthéridie s’ouvre et libère les nombreux spermatozoïdes dans l’eau du milieu extérieur (pluie, rosée). Ceux-ci, mobiles grâce à leurs flagelles, se déplacent dans l’eau jusqu’à rejoindre une corbeille femelle. Ils sont attirés par une molécule provenant du mucilage de l’archégone. Leur nage est donc orientée: on parle de chimiotactisme positif. Ils pénètrent ensuite dans un archégone en passant par le canal du col. L’un d’eux atteint l’oosphère, immobile et non libérée dans le milieu extérieur. Il y a alors fécondation, ce qui aboutit à la formation d’un zygote diploïde au sein même du ventre de l’archégone. Il n’est pas libéré dans le milieu extérieur. Le polytric produit des gamètes mâles et femelles morphologiquement très différents: il y a anisogamie et plus particulièrement oogamie. La fécondation est zoïdogamie BRYOPHYTES et nécessite donc laRROUHI/ présence 27 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction sexuée Le sporogone = le sporophyte 1- Organisation du sporogone •Après la fécondation, on voit apparaître un sporogone à l’extrémité de la tige femelle. Il est constitué d’un pied, d’une soie, et d’une capsule recouverte d’une coiffe. • Le sporogone forme des spores: c’est donc le sporophyte. • Il est diploïde. RROUHI/ BRYOPHYTES 28 Détail d’une capsule de sporogone à 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction sexuée Le sporogone = le sporophyte 2- Développement du sporogone • Le sporogone provient du développement du zygote contenu dans l’archégone d’une corbeille femelle. • Le zygote donne d’abord un embryon, qui se développe progressivement dans le ventre de l’archégone et finit par déchirer la paroi de celui-ci. • Le reste du col de l’archégone, ainsi arraché, formera la coiffe. • L’embryon donne le sporogone après différenciation de la capsule. SPOROPH YTE = sporogone RROUHI/ BRYOPHYTES 29 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction sexuée Le sporogone = le sporophyte 2- Développement du sporogone Même si plusieurs archégones d’une même corbeille femelle sont fécondés, un seul embryon se développe : un gamétophyte femelle ne peut donc porter qu’un seul sporogone. RROUHI/ BRYOPHYTES Le sporogone, sporophyte des Bryophytes, n’est jamais libre dans le milieu extérieur. Il se développe sur le gamétophyte 30 femelle et se nourrit aux 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction sexuée Le sporogone = le sporophyte 3- Formation et dispersion des spores Les spores, de 20 µm de diamètre, sont toutes identiques entre elles: il y a isosporie. Elles sont initialement regroupées par quatre :on parle de tétraspores. Cela suggère que ces quatre spores dérivent d’une même cellule mère ayant subi une méiose: ce sont des méiospores. En effet, chaque spore est une cellule haploïde qui dérive de la division méiotique d’une cellule mère diploïde du tissu sporogène.RROUHI/ BRYOPHYTES Sporogone du Polytric: Coupe longitudinale d’une capsule immature 31 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction sexuée Le sporogone = le sporophyte 3- Formation et dispersion des spores Tant que le sporogone est immature, l’urne est fermée par le diaphragme (fine cloison maintenue en place par les dents du péristome bordant l’ouverture de l’urne). Le diaphragme est recouvert d’un couvercle protecteur, l’opercule, et de la coiffe. À maturité, la coiffe et l’opercule se détachent de la capsule après courbure de la soie. Par temps sec, les dents formant le péristome se rétractent et libèrent le diaphragme; il y a déhiscence de la capsule. Les spores sont alors libérées et transportées par le vent, ce qui assure leur dispersion. RROUHI/ BRYOPHYTES Capsule 32 d’Amblystegium 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction sexuée Les spores donnent de nouvelles tiges feuillées Les spores sont des formes de résistance. Suite à la germination, chaque spore produit par mitose un filament pluricellulaire chlorophyllien appelé protonéma. À partir d’un protonéma se développent plusieurs tiges feuillées. Les tiges finissent par se détacher et s’ancrer dans le sol par des rhizoïdes, le protonéma dégénère. Un coussinet de mousse est ainsi constitué par multiplication végétative. RROUHI/ BRYOPHYTES 33 1. Les Bryophytes C. Reproduction Reproduction sexuée Le cycle de développement Le cycle de développement des Bryophytes comprend donc deux générations: - Une génération gamétophytique haploïde et pérenne, la tige feuillée; - Une génération sporophytique diploïde et éphémère, le sporogone. Il vit en parasite sur le gamétophyte. On dit alors qu'il est dépendant. Il s’agit d’un cycle digénétique haplodiplophasique hétéromorphe à RROUHI/ BRYOPHYTES haplophase dominante. 34 1. Les Bryophytes C. Reproduction caractéristiques du cycle : schéma récapitulatif du cycle spore (n) très nette dominance du gamétophy protonéma eau du milieu indispensable au tran des gamètes mâles n Gamétophyte plante "feuillée" (ou thalle) ♂ anthéridies archégones ♀ anthérozoïdesoosphères Fécondation Sporophyte 2n œuf ou zygote (2n) sporogone Réduction Chromatique spore RROUHI/ BRYOPHYTES 35 1. Les Bryophytes D. Intérêt des Bryophytes Intérêts écologiques • Plantes colonisatrices (grâce à leur capacité à vivre dans des milieux contenant très peu de matière organique) • Plantes bio-indicatrices (Sensibles aux microconditions de leur environnement) • Régulation de la circulation des eaux de pluie : cas des Sphaignes dans les tourbières Sphaignes tourbière RROUHI/ BRYOPHYTES tourbe 36 1. Les Bryophytes D. Intérêt des Bryophytes Intérêts pharmaceutiques et médicinaux Médecine traditionnelle: • Cataplasme antalgique • Décoction lors d’hémorragies aiguës • Contre la tuberculose pulmonaire, les saignements gingivaux, les coupures, dermatophytoses, brulure • Elles sont également dites posséder des propriétés diurétiques, antipyrétiques, antiseptiques, antipoisons • Acide Lunularique: action anti-palludique Rhodobryum giganteum (maladies cardiovasculaires, nervosité), Haplocladium catillatum (angines, bronchites, cystites). Les Bryophytes peuvent être considérées comme une source potentielle de molécules antitumorales par leurs actions RROUHI/ BRYOPHYTES 37 mitotiques: blocage des microtubules durant la métaphase.
