Coupe transversale d'une feuille de dicotylédone


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Coupe Transversale d'une feuille de Dicotylédone 

 

 

 

 

i/ Préambule

 

 

 

 

 

Les premières plantes à coloniser la terre ont dû relever un ensemble de défis liés à cet environnement trés hostile au niveau de la période de l'ère Primaire.

Il y a environ 450 millions d’années, d’un mode de vie aquatique à un mode de vie terrestre, les plantes ont dû faire face aux risques de dessiccation ( c’est-à-dire retenir l’eau à l’intérieur des cellules et des tissus), aux températures extrêmes, à la gravité terrestre, à l’exposition accrue aux rayons UV, aux nuisibles etc.
Elles ont mis en place de nouvelles caractéristiques morphologiques et physiologiques permettant leur survie dans ce nouvel environnement particulièrement hostile.

Par exemple, le développement de parois cellulaires complexes permettant le soutien biomécanique et la protection structurale des cellules caractérise les plantes terrestres modernes.

 


 

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II- La cuticule :

 

 

Observée au microscope électronique à balayage, la surface externe des feuilles est plus ou moins lisse. Elle présente souvent de petites structures ovoïdes, les stomates. 

Ils permettent les échanges gazeux entre la plante et l’atmosphère essentiels à la photosynthèse et la respiration. Des poils d’allure variée (ou trichomes) émergent largement de la surface.

Structures d’adaptation aux conditions environnementales, les trichomes contiennent des terpènes, des composés phénoliques, des alcaloïdes ou d’autres substances répulsives qui jouent un rôle important dans les réactions de défense de la plante face aux insectes ou autres prédateurs.

 

 

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La surface plus ou moins lisse qui recouvre la feuille est en fait la partie externe de la cuticule végétale. C’est une couche hydrophobe extracellulaire qui recouvre l’épiderme aérien de toutes les plantes terrestres. 


La cuticule est divisée en deux domaines sur la base de sa composition chimique :

 

** à la base, recouvrant les cellules épidermiques, un domaine appelé couche cuticulaire. Composé de cutine, il est riche en polysaccharides.
   La cutine est une substance contenue dans la cuticule des plantes la rendant imperméable.

 

** au-dessus, la cutine proprement dite, enrichie en cires (qui sont hydrophobes, c’est-à-dire qui repoussent l’eau). Les cires déposées à l’intérieur de la matrice de cutine sont dites intracuticulaires. 

 

** En surface, la cutine est recouverte d’un film et de cristaux de cires épicuticulaires qui confèrent à la feuille des aspects plus ou moins brillants.

 

Grâce à ses propriétés hydrophobes, la cuticule offre à la feuille une protection contre la dessiccation et les contraintes environnementales externes. Ainsi armés d’une peau protectrice et de toute une gamme de stratégies d’adaptation pour l’acquisition et la conservation de l’eau, les plantes terrestres se sont développées dans de nombreux environnements desséchants.

 

 

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De nombreuses feuilles présentent une caractéristique particulière : l’eau a tendance à perler en gouttes à la surface de leurs feuilles, nettoyant ainsi la surface des particules et débris qui s’y trouvent.
C’est la superhydrophobie. L’efficacité de ce mécanisme auto-nettoyant, appelé " effet lotus " , variable selon les espèces, a été corrélée avec l’abondance de cristaux de cire épicuticulaire. 
 

 

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Cette observation est à l’origine du développement de matériaux techniques biomimétiques efficaces, comme des peintures ou des vitres autonettoyantes.


Alors que la cuticule offre une barrière très efficace contre les UV-B qui altèrent les structures cellulaires (ADN en particulier), elle laisse largement passer les longueurs d’ondes actives pour la photosynthèse. Cependant, les cristaux de cires épicuticulaires favorisent la réflexion de la lumière par la surface foliaire : les surfaces brillantes réfléchissant plus la lumière que les autres.

La cuticule de la plante présente enfin une barrière physique aux agents pathogènes (champignons, par exemple), du moins contre ceux
qui n’entrent pas dans la feuille via  les stomates ou les blessures.
Certains agents pathogènes peuvent hydrolyser le polymère de cutine en monomères  qui agissent alors comme éliciteurs de réponses de défense de la plante. 
Les cires épicuticulaires jouent aussi un rôle important dans la pathogénicité de certains champignons ou dans les interactions plantes insectes

 

III/ L'épiderme

 

L'épiderme protecteur recouvre les surfaces supérieure et inférieure des feuilles. Il est constitué le plus souvent par une couche unique de cellules ne comportant généralement pas de chloroplastes, parfois couverte par une couche protectrice externe : la cuticule. 
L'épiderme est constitué d'une seule strate de cellules étroitement jointives, dépourvues de chloroplaste.
Certaines cellules de l'épiderme peuvent se transformer en poils. 
La continuité de l'épiderme (surtout des feuilles) est interrompue par des pores, les stomates, permettant les échanges entre la plante et l'air ambiant. Chaque stomate est formé d'un petit orifice, l'ostiole, entouré d'une paire de cellules spécialisées. 

 


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L'épiderme se délite sous l'effet de l'augmentation de circonférence, faisant progressivement place à un tissu protecteur d'origine secondaire issu du phellogène, le suber.
Cette couche cireuse aide à prévenir la perte d'eau, en particulier dans les régions sèches. Le parenchyme palissadique est constitué de cellules empilées et allongées situées juste sous l'épiderme supérieur. Elles contiennent des chloroplastes et effectuent la majeure partie de la photosynthèse.

 

 

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IV- Les Stomates

 

Un stomate est un orifice de petite taille présent dans l'épiderme des organes aériens des végétaux (sur la face inférieure des feuilles le plus souvent). Il permet les échanges gazeux entre la plante et l'air ambiant (dioxygène, dioxyde de carbone, vapeur d'eau...) et permet la régulation de la pression osmotique.

 

a/ Origine 

 

L'apparition des stomates est une conséquence de la vie terrestre, la sortie du milieu marin imposant un contrôle des déperditions hydriques de l'organisme. 
Celui-ci se protège par la cuticule (couche cireuse), étanche aux échanges gazeux. D'où la nécessité de structures particulières, les stomates.

 

 

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b/ Localisation

 

Les stomates se trouvent principalement sur les feuilles où ils peuvent être très nombreux, de 50 à 500 par mm². On les trouve sur la face inférieure des feuilles lorsque celles-ci ont une position horizontale et sont donc moins éclairées sur cette face. Lorsqu'elles sont exposées également sur les deux faces, les stomates se répartissent aussi sur les deux faces.

Pour le cannabis, la répartition des stomates est de l'ordre +/- 50 %, donc il y en en a pratiquement le même nombre au niveau du dessus et du dessous de la feuille. 
Ils sont beaucoup moins nombreux chez les espèces xérophytes, et sont alors souvent enfoncés dans l'épiderme au fond de sillons.

Les dicotylédones ont habituellement plus de stomates sur l'épiderme inférieur que l'épiderme supérieur, puisque ses feuilles sont tenues horizontalement, l'épiderme supérieur est directement illuminé. Cependant, la limitation du nombre de stomates sur l'épiderme supérieur permet de freiner les déperditions d'eau.

Les monocotylédones sont différent, puisque leurs feuilles sont tenues verticalement, elles auront le même nombre de stomates sur les deux epidermes.

Si la plante a les feuilles flottantes, il n'y aura aucun stomate sur l'épiderme inférieur comme il peut absorber des gaz directement de l'eau par la cuticule.
Dans le cas d'une feuille submergée, aucun stomate ne sera présent.

 

c/ Description

 

Un stomate est constitué de deux cellules stomatiques (cellule de garde), réniformes, qui délimitent l'orifice stomatique ou ostiole. Celui-ci s'ouvre plus ou moins, selon les besoins, en fonction de la turgescence des cellules stomatiques. Sous l'ostiole se trouve généralement dans le parenchyme sous-jacent un espace vide appelé chambre sous-stomatique.

 

 

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d/ Rôle et fonctionnement

 

Les stomates sont utilisés par les plantes pour réaliser des échanges de gaz.
L'air contenant le dioxyde de carbone et le dioxygène entre par ces ouvertures pour être utilisé dans la photosynthèse et la respiration. 
L'oxygène est un déchet produit par la photosynthèse dans les cellules du chlorenchyme (cellules du parenchyme contenant des chloroplastes).
 Il est expulsé par ces mêmes ouvertures. En outre, la vapeur d'eau est dégagée dans l'atmosphère par ces pores durant la phase de transpiration des plantes. 
Ce dégagement d'eau provoque une tension sur la colonne d'eau dans le xylème qui contribue à faire monter la sève brute.

L' ouverture et la fermeture de l'ostiole se fait en fonction des conditions climatiques (chaleur, humidité, luminosité). Certaines plantes (dites CAM comme les Crassulacées) n'ouvrent leurs stomates que la nuit pour éviter les trop grandes déperditions d'eau.

Hugo von Mohl avait postulé en constatant la présence de chloroplastes sur les cellules stomatiques (ou cellules de garde) que le mécanisme d'ouverture de l'ostiole reposant sur l'augmentation du volume des cellules de garde, l'énergie produite par les chloroplastes permettant de jouer sur le caractère hypotonique ou hypertonique par la transformation de l'amidon en glucose ou de glucose en amidon, molécules qui n'ont pas les mêmes caractéristiques osmotiques. En réalité certaines cellules de garde ne possèdent pas de chloroplastes (l'oignon par exemple) et ce postulat a été abandonné. L' ion potassium est en réalité l'élément déterminant du phénomène. Son entrée et sa sortie de la vacuole est étroitement contrôlée et gouverne la turgescence des cellules stomatiques et donc l'ouverture des stomates.


En cas de stress hydrique les racines synthétisent de l'acide abscissique qui agit sur les cellules stomatiques et provoque leur fermeture par plasmolyse, limitant ainsi les pertes d'eau.

C'est son entrée massive dans les cellules de garde qui entraîne la turgescence de ces cellules par osmose. Cette entrée n'est possible que par l'action d'une perméase qui fonctionne grâce à de l'ATP et qui permet la sortie de protons.

 

V/ Le mésophylle

 

La plus grande partie de l'intérieur d'une feuille, c'est-à-dire entre l'épiderme inférieur et supérieur, est composé d'un parenchyme appelé mésophylle. Ce tissu joue un rôle très important dans la photosynthèse. Le mésophylle est composé de deux parties :

 

**  le parenchyme palissadique composé de cellules verticales, allongées et serrées ; les cellules qui le constituent sont riches en chloroplastes.

 

 C' est dans ce parenchyme que se déroule la photosynthèse ;

 

 

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Le Chloroplaste

 

 

Les premières recherches ont été entreprises par Joseph Priestley en 1771.

 

 

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Le chloroplaste est un organite autotrophe de la cellule végétale chlorophyllienne. On en compte environ un demi-million par millimètre carré de feuille. Cet organite est présent dans le cytoplasme des cellules eucaryotes photosynthètique (plantes, algues).

Les chloroplastes se situent pour la plus grande partie dans le mésophylle ( tissu interne ) de la feuille.

Le chloroplaste est un organite remarquable qui assure la photosynthèse donc permet l'autotrophie des végétaux au carbone .

 

 

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Le chloroplaste dans la cellule végétale.

 

 

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Vue au microscope électronique.

 

 

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Cet organite a une origine endosymbiotique. On pense qu'il provient de l'absorption par une cellule hétérotrophe d'une Cyanobactérie. Il garde de son origine une semi-autonomie. En effet, il conserve de l'ADN codant pour certains de ses constituants et des ribosomes permettant leur synthèse.

Chaque chloroplaste provient d'un chloroplaste préexistant. Ses divisions se réalisent pendant l'interphase, indépendamment de la mitose.

Les cellules méristématiques contiennent des plastes indifférenciés, les proplastes. Dans les cellules de racine (ou autres cellules hétérotrophes), les proplastes se différencient en amyloplastes qui mettent en réserve sous forme d'amidon les hydrates de carbone produits par la photosynthèse des cellules foliaires et véhiculés par les cellules du phloème.

Dans les cellules du parenchyme foliaire (cellules chlorophylliennes autotrophes), les proplastes se différencient en chloroplastes en acquerant un système complexe de lamelles, les thylacoïdes.

Cette différenciation nécessite de la lumière. Lorsque des germinations sont effectuées à l'obscurité (jeunes plantules étiolées) les feuilles sont jaunes et ne possèdent pas de chlorophylle. Les plastes se présentent avec une structure particulière (étioplastes). Ils ne possèdent pas de thylacoïde mais un corps prolamellaire. Lorsque les plantules étiolées sont éclairées, elles verdissent (synthèse de chlorophylle). Leurs étioplastes se différencient progressivement en chloroplastes.

 

 

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Les chloroplastes ont deux membranes (interne et externe) bordant une zone aqueuse appelée stroma (siège de la phase sombre de la photosynthèse).

Le stroma contient la membrane thylakoïde (siège de la phase diurne). Cette membrane est plissée en un réseau de nombreuses vésicules aplaties qui prend la forme :

 

* soit d'empilements compacts appelés grana (granum);

 

* soit de vésicules isolées et libres dans le stroma et réunissant plusieurs grana.

 

Les parties de membrane thylacoïde :

 

* situées au sein des grana et sans contact avec le stroma sont les lamelles des grana ;

 

* accessibles au stroma sont les lamelles du stroma.

 

L'espace interne enclos par la membrane thylacoïde est le lumen.

 

 

 

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Le chloroplaste est le siège de la photosynthèse. Il absorbe l’énergie lumineuse pour la transformer en énergie chimique sous forme d'adénosine triphosphate (ATP). Il intervient dans la phase photochimique de la photosynthèse qui est un Processus biologique permettant d’utiliser l’énergie lumineuse afin de réduire le dioxyde de carbone en carbohydrates, réaction se déroulant chez les plantes dans les chloroplastes. Durant cette première phase nommée parfois phase lumineuse, l’énergie solaire est transformée en énergie chimique. Les réactions photochimiques comprennent le transport d’électrons et la chimiosmose.

 

Chaque photosystème comprend une antenne et un centre réactionnel. Les Eucaryotes possèdent 2 types de photosystèmes que l’on distingue par la longueur d’onde absorbée : le P700 (PI) et le P680 (PII).

La première phase du phénomène (phase lumineuse ou photochimique) convertit les radiations lumineuses en énergie, la seconde étape (phase obscure) utilise ce potentiel électrochimique et thermochimique afin de réduire le CO2 selon l’équation-bilan du processus

 

 

                                                                                                      6 CO2 + 6 H2O --> C6H12O6 + 6 O2 ( + 4 Photons + 12 ADPI )

 

 

(Soit : Gaz Carbonique + Eau -> Hydrates de carbone + Oxygène)

 


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** le parenchyme lacuneux (ou spongieux). Les cellules ont une forme plus arrondie et sont moins serrées. Les lacunes entre les cellules servent à stocker les gaz échangés entre la feuille et l'atmosphère.

 

 

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VI- le Xylème :

 

Le mot xyléme vient du grec "xylon" (λον, xúlon), qui signifie bois.

Le xylème ou tissu xylémique, est un constituant des tissus végétaux formé de l'association de vaisseaux, de cellules mortes ou vivantes de soutien et de cellules associées. Les vaisseaux du xylème sont constitués de faisceaux de cellules mortes alignées et entourées de lignine. ( https://fr.wikipedia.org/wiki/Xylème )

 

 

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Coupe transversale de plusieurs xylèmes au microscope électronique.

 

 

Le xylème est un tissu conducteur de la sève brute.
Il prend en charge le transport de l'eau et des substances dissoutes des racines aux feuilles. Le xylème primaire est issu des méristèmes apicaux (procambium) quand le xylème secondaire est issu des méristèmes latéraux (assise génératrice libéro-ligneuse, cambium).

 

 

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Les trachéides sont des conduits permettant le transport de la sève brute chez les plantes vasculaires.

Le bois des conifères est homogène. Il est qualifié d’homoxylé car les trachéides longitudinales (c’est-à-dire disposée parallèlement à l’axe de l’arbre), qui représentent jusqu’à 95% de son volume, sont les seuls éléments à assurer à la fois la conduction de la sève brute et le soutien mécanique au tronc (Photos de bois de conifère). Les trachéides sont arrangées en files radiales, c'est-à-dire des files larges d’une cellule orientées dans le sens des rayons (Photos files radiales). Une trachéide fonctionnelle est une cellule morte, vide, entourée d’une paroi secondaire et à la forme très effilée puisque environ 100 fois plus longue (2,5 à 5 mm) que large (30 µm en moyenne) (Illustration/Photos d’une trachéide). Cependant, la largeur des trachéides ainsi que l’épaisseur de leur paroi varient largement selon le moment auquel elles sont formées dans la saison. Les trachéides formées au début de la saison de végétation sont caractérisées par un diamètre large (30-50 µm) et des parois fines (2-3 µm) et forment le bois initial (Photos bois initial/bois final ; illustration trachéide bois initial vs trachéide bois final). Les trachéides formées en fin de saison de végétation ont un diamètre deux à trois fois plus étroit (15-25 µm) et des parois deux à trois fois plus épaisses (4-8 µm) et forment le bois final.

 

 

 

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VII/ Le phloème :

 

Le phloème ou Liber est le tissu conducteur de la sève élaborée qui est une solution riche en glucides tels que le saccharose, le sorbitol et le mannitol chez les plantes vasculaires. Il est composé de tubes dits " criblés ".

 

Représentation du circuit de la sève élaboré suite à la photosynthèse de la cellule source vers la cellule cible :

 

 

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Les cellules compagnes :

 

 

Ce type cellulaire, étroitement associé à la cellule criblée, a été décrit pour la première fois, il y a un peu plus d'un siècle (Wilhehn, 1880).

Il provient de la même cellule méristématique que la cellule criblée mais sa structure est fondamentalement différente de celle de cette dernière.

Alors que la différenciation de la cellule criblée s'accompagne d'une régression protoplasmique prononcée, la cellule compagne se caractérise par la densité de son protoplasme, l'abondance de ses ribosomes, sa relative richesse en mitochondries dont les crêtes sont bien développées et par ses plastes le plus souvent dépourvus d'amidon. On admet par conséquent que la cellule compagne présente une activité métabolique élevée.

Ses liaisons symplastiques avec la cellule criblée sont en général développées et se présentent habituellement sous forme de plasmodesmes branchus, les ramification,; étant situées du côté de la cellule compagne. Chez de nombreuses Dicotylédones herbacées, les cellules compagnes des nervures foliaires sont modifiées et transformées en cellules de transfert (Pate et Gunning, 1972).

 

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On admet qu'elles jouent un rôle essentiel dans la collecte et l'accumulation des produits de la photosynthèse au sein des tissus foliaires. Toutefois l'apport précieux des manipulations directes sur la cellule compagne (cellule isolée ou protoplaste) manque encore. Les produits de la photosynthèse arrivent

jusqu 'aux nervures soit principalement ou exclusivement par la voie symplastique, soit principalement par la voie apoplastique, cette diversité étant liée à la variabilité de la construction des tissus foliaires chez les différentes espèces végétales.

Le nombre de plasmodesmes qui unissent les différents types cellulaires de la feuille varie de façon assez considérable d'une espèce à l'autre.

 

 

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VII- Sources :

 

 

A/ https://www.encyclopedie-environnement.org/zoom/entre-protection-defense-cuticule-plantes/

 

B/ https://fr.wikipedia.org/wiki/Sortie_des_eaux

 

C/ http://nico8386.free.fr/cours/BA/BVcoursresume.pdf

 

D/ https://fac.umc.edu.dz/snv/faculte/tc/2017/cours/Cours de biologie végétale pour L1 BOUZID salha.pdf

 

E/ https://www1.montpellier.inra.fr/wp-inra/bpmp/wp-content/uploads/sites/12/2019/04/Influx-sujet_these19.pdf

 

F/ https://www.univ-usto.dz/images/coursenligne/HAV_CH.pdf

 

G/ http://maitres.snv.jussieu.fr/agreginterne/2-enseignement/Contenu 2010-2011/Correlations trophiquespresentattionpdf.pdf

 

H/ https://www.unige.ch/sciences/biologie/bioveg/crevecoeur/liens/tissus-conducteurs/xyleme-et-phloeme-tiges-jeunes/

 

F/ Mes cours personnels.

 

 

 

Fin du tutoriel.

 

Peace.

 

 

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  • Panoramix06 changed the title to Coupe transversale d'une feuille de dicotylédone

Hello !!!

 

@Beuze Z Hache Sallllllllllllllut !!!

Tu peux poster le tuto est fini:xD:...

Si tu/vous avez des questions, interrogations etc...n'hésitez point, je vous répondrais du mieux possible si des zones d'ombre persiste.

 

Pano.

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Saaaaaaaaalut 

 

il y a 12 minutes, Panoramix06 a dit:

@Beuze Z Hache Sallllllllllllllut !!!

Tu peux poster le tuto est fini:xD:

😂

Dac'

Alors... pourquoi certaines feuilles sont superhydrophobiques et d'autres moins /pas...? 

Voir même, pourquoi les plantes ne peuvent-elles pas "gérer" cette superhydrophobie... 🤔

Quand même vachement pratique ! 

 

Il y a 7 heures, Panoramix06 a dit:

tte observation est à l’origine du développement de matériaux techniques biomimétiques efficaces, comme des peintures ou des vitres autonettoyantes.

Awé tiens, bah tu vois, j'aurais jamais pensé ! 😉

 

Merci ! 

 

Tchu 

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  • 2 weeks later...
Posted (edited)
Le 11/07/2021 à 00:02, Beuze Z Hache a dit:

Alors... pourquoi certaines feuilles sont superhydrophobiques et d'autres moins /pas...? 

 

Hello !!!

 

Génotype + ENVIRONNEMENT = Phénotype.

Le cannabis comme toute autre plante, s'adapte à son environnement, au mieux pour assurer sa survie.

 

Pano.

Edited by Panoramix06
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