Hormones végétales

Les hormones végétales

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IIII---- DéfinitionDéfinitionDéfinitionDéfinition ::::

Le nom d’hormone ne fut créé qu’en 1905 par W. M. Bayliss et E. H. Le nom d’hormone ne fut créé qu’en 1905 par W. M. Bayliss et E. H. Le nom d’hormone ne fut créé qu’en 1905 par W. M. Bayliss et E. H. Le nom d’hormone ne fut créé qu’en 1905 par W. M. Bayliss et E. H. Starling. Mais Claude Bernard en connaissait l’action, dés 1851, lorsqu’il a mis Starling. Mais Claude Bernard en connaissait l’action, dés 1851, lorsqu’il a mis Starling. Mais Claude Bernard en connaissait l’action, dés 1851, lorsqu’il a mis Starling. Mais Claude Bernard en connaissait l’action, dés 1851, lorsqu’il a mis en évidence la fonction glycogénique du foie. en évidence la fonction glycogénique du foie. en évidence la fonction glycogénique du foie. en évidence la fonction glycogénique du foie. �� Les hormones sont des molécules produites par une glande ou un tissu et

excrétées dans le sang. Elles agissent donc à distance de l'organe cible. Elles agissent spécifiquement sur l'organe cible par les récepteurs

�� L'ensemble des organes sécrétant les hormones composent le système endocrinien. Les hormones ont pour fonction la régulation de l'activité d'un ou plusieurs organes dont elles modifient le comportement.

�� La régulation de la sécrétion hormonale se fait par l'intermédiaire de rétrocontrôle positif en cas d'augmentation de sécrétion de l'hormone et négatif en cas de diminution de sécrétion de l'hormone

�� Chez les végétaux, les hormones sont véhiculées par la sève.

Hormone végétaleHormone végétaleHormone végétaleHormone végétale ::::

Les hormones végétales ont souvent comme fonction d'assurer la croissance de la plante ou sa morphogenèse. C'est le cas notamment de l'auxine qui contribue à la formation des organes de la plante (les racines par exemple) et à sa croissance.

Les hormones végétales ou phytohormones sont impliquées à tous les stades de la vie d'une plante depuis la pollinisation provoquant la fécondation et le développement de l'embryon zygotique, tout au long du développement de celui-ci en plante adulte jusqu'au contrôle de la floraison, de la fructification et de la sénescence. Les mêmes phytohormones ne font pas que diriger les processus de croissance et de développement: elles sont pour cela obligatoirement impliquées dans des mécanismes spécifiques de division, d'élongation et de différenciation cellulaire, mais aussi nécessairement dans les métabolismes primaire et secondaire. Les phytohormones sont d'une importance capitale dans le contrôle des cultures in vitro de cellules, tissus, organes ou plantes entières, c'est-à-dire dans l'orientation qu'on veut leur donner : maintien en vie, croissance, initiation d'une organogenèse spécifique (production d'organes tels que pousses feuillées, racines, embryons somatiques*), multiplication d'organes ou de plantules, etc. Elles sont également largement utilisées pour le contrôle de la production de métabolites secondaires d'intérêts divers. Ici nous parlerons essentiellement de plantes entières, ou presque. *non issus du développement d'une graine.*non issus du développement d'une graine.*non issus du développement d'une graine.*non issus du développement d'une graine.


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IIIIIIII---- Structure& natureStructure& natureStructure& natureStructure& nature :::: Chez les vertébrés, on trouve quatre classes chimiques d'hormonesChez les vertébrés, on trouve quatre classes chimiques d'hormonesChez les vertébrés, on trouve quatre classes chimiques d'hormonesChez les vertébrés, on trouve quatre classes chimiques d'hormones ::::

�� Les hormones dérivées d'amines sont dérivées d'acides aminés, la tyrosine et le tryptophane. ExemplesExemplesExemplesExemples :::: les catécholamines et la thyroxine.

�� Les hormones peptidiques consistent en chaînes d'acides aminés.

Exemples d'hormones à base d'oligoExemples d'hormones à base d'oligoExemples d'hormones à base d'oligoExemples d'hormones à base d'oligopeptidespeptidespeptidespeptides :::: le TRH et la vasopressine. �� Les peptides composés de centaines d'acides aminés sont appelés

protéines. Exemples d'hormones à base de protéinesExemples d'hormones à base de protéinesExemples d'hormones à base de protéinesExemples d'hormones à base de protéines :::: l'insuline et l'hormone

de croissance. �� Les hormones stéroïdes sont dérivées du cholestérol.

Les principales sources sont la corticosurrénale et les gonades. Exemples d'hormones stéroïdesExemples d'hormones stéroïdesExemples d'hormones stéroïdesExemples d'hormones stéroïdes : : : : la testostérone et le cortisol. Les hormones du type stérol tels le calcitriol sont un système homologue.

�� Les hormones à base de lipides et de phospholipides sont dérivées

de lipides comme l'acide linoléique et de phospholipides comme l'acide arachidonique.

�� Les Eïcosanoïdes sont la classe principale, parmi lesquels les plus

étudiés sont les prostaglandines. Les hormones peuvent être de différentes natures chimiquesLes hormones peuvent être de différentes natures chimiquesLes hormones peuvent être de différentes natures chimiquesLes hormones peuvent être de différentes natures chimiques ::::

�� HorHorHorHormones liposolubles mones liposolubles mones liposolubles mones liposolubles

- Stéroïdes - Hormones thyroïdiennes

�� Hormones hydrosolubles Hormones hydrosolubles Hormones hydrosolubles Hormones hydrosolubles

- Amines - Peptides et protéines - Eicosanoïdes


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IIIIIIIIIIII---- Différents types d’hormones végétalesDifférents types d’hormones végétalesDifférents types d’hormones végétalesDifférents types d’hormones végétales ::::

1111---- GibbérellinesGibbérellinesGibbérellinesGibbérellines

a)- Les gibberellines ont été découvertes en 1926 au Japon lors d'études sur le champignon pathogène Gibberella fujikuroï qui cause une maladie du riz (bakanae) caractérisée par une élongation anormale des entre-noeuds. Leur structure fut élucidée en 1956 seulement; il existe actuellement plus de 80 gibbérellines différentes.

b)- La synthèse des gibbérellines (voie des diterpènes) implique l'enzyme clé ent-kaurène-synthase dont l'absence (mutation) est une des causes du nanisme. Ce nanisme peut être corrigé par une application de GA3. Cette enzyme codée par un gène nucléaire est localisée dans les plastes. Ce gène (Le ,allèle récessif lelelele) est parfois nommé "gène de Mendel" puisqu'il est responsable du nanisme du pois observé et étudié par Gregor Mendel

c)- Les gibbérellines jouent un rôle clé dans l'induction de la floraison, ici chez la carotte où elles remplacent un traitement par le froid (les plantes sans traitement par le froid ou les gibbéréllines restent à l'état végétatif).


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d)- Les gibbérellines induisent la synthèse de novo de l'alpha-amylase dans la couche à aleurone (----2222) des caryopses de céréales (la beta-amlylase est, elle, simplement activée à partir d'une protéine pro-enzymatique pré-existante (----3333 ).

e)- Les antigibbérellines inactivent la ent-kaurène-synthase et empêchent ainsi la synthèse des gibbéréllines dans les plantes traitées (induction du nanisme)

�� Etude expérimentaleEtude expérimentaleEtude expérimentaleEtude expérimentale ::::

Action de l'acide gibbérellique sur l'hypocotyle de Laitue Action de l'acide gibbérellique sur l'hypocotyle de Laitue Action de l'acide gibbérellique sur l'hypocotyle de Laitue Action de l'acide gibbérellique sur l'hypocotyle de Laitue

Expérience simple réalisée par exemple avec le matériel Pierron (un sachet de graines de laitue, une dose d'acide gibbérellique pour 100mlLde solution mère pour 12 binômes environ avec le mode d'emploi pour, l'hormone peut être achetée seule. L'allongement de l'hypocotyle de germination de laitue est inhibé par la lumière. Il existe une concentration optimum à laquelle l'acide gibbérellique lève cette inhibition. Une forte concentration en acide gibbérellique est par contre toxique. A partir d'une solution mère d'acide gibbérellique, on effectue des dilutions successives et on place les germinations étiolées de laitue en présence de ces dilutions. On observe alors l'effet de cette hormone sur la croissance de l'hypocotyle et on en déduit la quantité optimale nécessaire pour lever l'inhibition de la germination par la lumière. Il faut semer les graines à l'obscurité et à 25° dans des boites de Pétri sur 3 disques de papier filtre imbibés de 6 ml d'eau distillée.( Préparateur ou professeur) 3 jours avant la séance. • 1° séance :1° séance :1° séance :1° séance :

Les élèves repiquent 5 germinations ayant une radicule comprise entre 6 et 8 mm par boîte de Pétri dans les 8 boites. Une boîte témoin avec 6ml d'eau distillée à la lumière, une autre à l'obscurité. 6 autres boîtes sont humidifiées avec des dilutions à 100, 10, 5, 2, 1 et 0,1 mg/L ( les dilutions seront faites préalablement par le professeur ou le préparateur, vu le coût du produit). Les divers repiquages peuvent être faits par tous les groupes ou on peut répartir les repiquages en n'en faisant faire que 2 ou 3, ce qui fait une économie d'hormone et de travail répétitif ) Les boites sont placées à la lumière.


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Action de l'acide gibbérellique sur l'hypocotyle de LaitueAction de l'acide gibbérellique sur l'hypocotyle de LaitueAction de l'acide gibbérellique sur l'hypocotyle de LaitueAction de l'acide gibbérellique sur l'hypocotyle de Laitue

• 2° séance :2° séance :2° séance :2° séance :

Au bout de 7 jours, on peut mesurer la longueur des hypocotyles. Le test réalisé montre que la durée est juste bonne. Il est possible de les mesurer sur du papier millimétré (image ci-dessus) en ayant soin de choisir les germinations bien droites et de placer sur la même ligne, la limite des racines par rapport à la tige, bien visible à cette date car il y a encore les cotylédons flétris. (attention, sur l'image ci-dessus, il existe des ombres portées...) On peut faire tracer une courbe de la longueur des hypocotyles en fonction de la concentration en gibbérelline. C'est une courbe en cloche. La quantité de gibbérelline optimum nécessaire à la levée d'inhibition de la germination des hypocotyles est de 1g/L lors du test réalisé.

• Remarques : Remarques : Remarques : Remarques :

Les auxines etLes auxines etLes auxines etLes auxines et les gibbérellines sont les principales hormones de croissance. Ces les gibbérellines sont les principales hormones de croissance. Ces les gibbérellines sont les principales hormones de croissance. Ces les gibbérellines sont les principales hormones de croissance. Ces 2 hormones ont un rôle complémentaire . Même si les gibbérellines ne sont pas 2 hormones ont un rôle complémentaire . Même si les gibbérellines ne sont pas 2 hormones ont un rôle complémentaire . Même si les gibbérellines ne sont pas 2 hormones ont un rôle complémentaire . Même si les gibbérellines ne sont pas citées expressément dans le programme, la manipulation nous permet d'illustrer citées expressément dans le programme, la manipulation nous permet d'illustrer citées expressément dans le programme, la manipulation nous permet d'illustrer citées expressément dans le programme, la manipulation nous permet d'illustrer un autre point.Cette expérienceun autre point.Cette expérienceun autre point.Cette expérienceun autre point.Cette expérience peut être intéressante, car elle est facile à peut être intéressante, car elle est facile à peut être intéressante, car elle est facile à peut être intéressante, car elle est facile à réaliser. Elle permet aux élèves de faire un travail de précision, de leur faire réaliser. Elle permet aux élèves de faire un travail de précision, de leur faire réaliser. Elle permet aux élèves de faire un travail de précision, de leur faire réaliser. Elle permet aux élèves de faire un travail de précision, de leur faire construire un graphe et de leur faire trouver les relations entre l'environnement construire un graphe et de leur faire trouver les relations entre l'environnement construire un graphe et de leur faire trouver les relations entre l'environnement construire un graphe et de leur faire trouver les relations entre l'environnement (lumière, obscurité) et une inhibition levée p(lumière, obscurité) et une inhibition levée p(lumière, obscurité) et une inhibition levée p(lumière, obscurité) et une inhibition levée par une hormone.ar une hormone.ar une hormone.ar une hormone.


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2222---- EthylèneEthylèneEthylèneEthylène ::::

L'éthylène cause des malformations bien visibles des jeunes germinations de pois pour la première fois observées par Neliubov en 1886 (à St-Peterbourg) dans une étude sur les effets du gaz de ville. On constate bien le dia-géotropisme, l'inhibition de la croissance et le gonflement des tissus (réponse triple) causé par une augmentation de la teneur en éthylène. L'éthylène est synthétisé à partir de la S-adénosine-méthionine et par l'intermédiaire de l'ACC (Acide 1-amino-propane-carboxylique) . L'éthylène joue un rôle capital dans le mûrissement des fruits en stimulant la synthèse des enzymes lytiques (par exemple les pectinases). Les plantes qui sont devenues insensibles à l'éthylène suite à une mutation (par transgenèse TRTRTRTR) présentent des phénotypes caractéristiques: élongation excessive (AAAA), retard ou absence de maturation des fruits (BBBB & CCCC), fleurs de longue durée ne flétrissant plus (DDDD) et qui présentent un intérêt incontestable pour la fleur coupée.

3333---- L'acide abscissiqueL'acide abscissiqueL'acide abscissiqueL'acide abscissique ::::

L'acide abscissique (ABA) est (comme les gibbérellines) produit dans la voie de biosynthèse des terpènes (sesquiterpènes). L'ABA est impliqué dans les mécanismes d'ouverture et de fermeture des stomates. Le dérivé de l'ABA : 1-(2-nitrophényl)éthyl-ABA est transformé en ABA sous l'effet de la lumiére UV. On peut charger ce dérivé dans des cellules de garde puis activer la formation de l'ABA par une irradiation UV; dans ce cas les stomates s'ouvrent prouvant ainsi le rôle direct de l'ABA dans les mécanismes d'ouverture. Les mutants de maïs insensibles à l'ABA montrent un phénotype vivipare (vp1). Ce phénotype est dû au fait que l'entrée en dormance de l'embryon ne se fait plus en l'absence de l'hormone de dormance (ABA) et que cet embryon germe immédiatement sur la plante mère. L'importance de l'abscission dans la domestication des espèces végétales (en particulier des céréales) est cruciale.


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4444---- Les brassinostéroïdesLes brassinostéroïdesLes brassinostéroïdesLes brassinostéroïdes

Les brassinostéroïdes sont des stérols (voie des triterpènes) qui furent caractérisés, en particulier, par des chercheurs japonais utilisant un test biologique sur la feuille de riz. Ce test mesure l'angle d'inclinaison de la feuille par rapport à la gaine foliaire (cette inclinaison croissante sous l'effet des brassinostéroïdes est due au gonflement anormal des cellules adaxiales). Les mutants d'Arabidopsis déficients dans la synthèse des brassinostéroïdes ont un phénotype très clair avec un déficit manifeste de la croissance.


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IIII.... ²²²²AUXINEAUXINEAUXINEAUXINE :::: 1111.... Nature chimique de l'auxineNature chimique de l'auxineNature chimique de l'auxineNature chimique de l'auxine

Au sens strict, l'auxine est de l'acide indole-acétique (AIA). Le terme d'auxines a ensuite été élargi à un ensemble de substances possédant des propriétés physiologiques voisines et une conformation chimique apparentée.

Représentation de deux autres sReprésentation de deux autres sReprésentation de deux autres sReprésentation de deux autres substances faisant partie des auxines au sens large :ubstances faisant partie des auxines au sens large :ubstances faisant partie des auxines au sens large :ubstances faisant partie des auxines au sens large :

2222.... Lieu de synthèse et transport de l'auxine Lieu de synthèse et transport de l'auxine Lieu de synthèse et transport de l'auxine Lieu de synthèse et transport de l'auxine

La synthèse de l'auxine s'effectue dans les apex des tiges, dans les méristèmes et jeunes feuilles des bourgeons terminaux.Ceux-ci reçoivent les précurseurs, comme le tryptophane, qui eux sont fabriqués dans les feuilles plus âgées, à la lumière. Pour le coléoptile, la synthèse a lieu aussi dans l'apex (mais ce n'est pas un méristème à proprement parler), les précurseurs (tryptamine) ayant été synthétisés par la plante-mère et mis en réserve. Les méristèmes intercalaires sont également des lieux de synthèse très actifs.

La migration (à distance du lieu de synthèse) est primordiale dans le cas de l'auxine : synthétisée dans les apex et les entre-noeuds des tiges et des rameaux, cette hormone doit être distribuée dans tous les tissus, y compris les racines, où elle s'accumule. L'auxine se déplace préférentiellement dans le phloème. Sa conduction est polarisée : elle s'effectue plus facilement de l'apex vers la base de l'organe.


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Ce transport polarisé de l'auxine :

- a des conséquences sur l'organogenèse : il y a différenciation de racines à la base et de bourgeons à l'apex, en relation avec l'action rhizogène de l'auxine à forte dose et avec l'action de l'auxine à faible dose sur la différenciation des bourgeons

- permet de comprendre les tropismes : par exemple, dans le contexte du

phototropisme, la lumière provoque (par un mécanisme que l'on ignore) une migration d'auxine depuis la face éclairée vers la face sombre, engendrant ainsi un allongement de la face sombre lié à l'effet de l'auxine à forte dose sur l'élongation cellulaire.

3333.... Rôles de l'auxine dRôles de l'auxine dRôles de l'auxine dRôles de l'auxine dans la morphogenèse végétative ans la morphogenèse végétative ans la morphogenèse végétative ans la morphogenèse végétative

L'auxine et l'élongation cellulaire L'auxine et l'élongation cellulaire L'auxine et l'élongation cellulaire L'auxine et l'élongation cellulaire L'auxine est la principale hormone agissant sur l'augmentation de la taille des cellules. Cet effet, qui dépend des concentrations intracellulaires d'auxine et de la nature des organes, s'exerce sur des cellules jeunes en cours d'élongation, au moment où la paroi est extensible. On sait que l'élongation cellulaire est un processus complexe qui fait intervenir une absorption d'eau, l'extension de la paroi sous l'effet de la turgescence, et l'incorporation de nouveaux composés entre les mailles de fibrilles de cellulose ainsi distendues. L'auxine agit en fait sur l'élongation cellulaire à deux niveaux : - D'une part au niveau de la paroi, dont elle provoque le relâchement. dans le détail, l'auxine stimule au niveau de la membrane plasmique une pompe à protons, entraînant ainsi une acidification du milieu : le pH au voisinage de la paroi tombe de 6.5 à 4.5. L'afflux de protons a plusieurs conséquences, toutes favorables au relâchement de la paroi : rupture de liaisons acidolabiles entre l'extensine, les hémicelluloses et composés pectiques, et la cellulose ; déplacement du calcium qui soudait entre elles les chaînes uroniques des composés pectiques ; entrée d'ions K+ provoquant conjointement une entrée d'eau d'où une augmentation de la turgescence cellulaire ; activation de certaines enzymes, de type cellulases et protéases, susceptibles d'hydrolyser les composés de la paroi.

- D'autre part sur les synthèses protéiques, en modifiant l'expression génique. Il est établi que l'auxine agit sur l'activité génique en régulant la synthèse d'ARNm codant pour des protéines nécessaires à l'élongation. Ces protéines spécifiques de l'élongation cellulaire n'ont pas été clairement identifiées à ce jour. Il reste également à préciser leur rôle et le lien qu'elles peuvent avoir avec la stimulation de l'efflux de protons.


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L'auxine et la division cellulaire L'auxine et la division cellulaire L'auxine et la division cellulaire L'auxine et la division cellulaire

L'auxine stimule les mitoses, mais cette action ne s'exerce pas indistinctement sur tous les méristèmes : l'auxine n'agit pas (ou peu) sur la prolifération au niveau des méristèmes primaires. En revanche, elle a une action très marquée sur la prolifération des cambiums.

Aspects macroscopiques des rôles de l'auxine Aspects macroscopiques des rôles de l'auxine Aspects macroscopiques des rôles de l'auxine Aspects macroscopiques des rôles de l'auxine

L'auxine et la cL'auxine et la cL'auxine et la cL'auxine et la croissance des organes végétatifs roissance des organes végétatifs roissance des organes végétatifs roissance des organes végétatifs

L'auxine contribue à la croissance des tiges et des rameaux, à partir des bourgeons apicaux ou axillaires. Son action sur la croissance en longueur dans la zone d'élongation subapicale est maximale pour de concentrations en auxine relativement élevées. Par contre, l'élongation des entre-noeuds n'est pas le fait de l'auxine.

Au niveau des feuilles, les pétioles et les gaines ont leur élongation stimulée par l'auxine. Les limbes des feuilles de Monocotylédones ont leur croissance stimulée par l'auxine, tandis que celle des limbes de Dicotylédones est inhibée par l'auxine. L'action de l'auxine sur l'élongation des racines est toute différente de son action sur les tiges. Elle se ramène à un effet inhibiteur aux concentrations moyennes. L'auxine et l'organogenèse L'auxine et l'organogenèse L'auxine et l'organogenèse L'auxine et l'organogenèse

La néoformation (ou différenciation) des bourgeons est induite par les

cytokinines, sous réserve de la présence de faibles doses d'auxine. Pour des concentrations plus fortes, l'auxine inhibe la différenciation des bourgeons. À forte dose, l'auxine inhibe également le débourrement des bourgeons.

L'un des effets organogènes le plus marquant de l'auxine est son pouvoir rhizogène : appliquée à de concentrations assez fortes, l'auxine provoque l'apparition de racines.

4444.... Etude expérimentaleEtude expérimentaleEtude expérimentaleEtude expérimentale ::::

Action de l'auxine sur l'épicotyle de Pois Action de l'auxine sur l'épicotyle de Pois Action de l'auxine sur l'épicotyle de Pois Action de l'auxine sur l'épicotyle de Pois

Expérience réalisée avec le matériel Pierron ( graines de pois, auxine et solution tampon avec mode d'emploi pour 97 F, hormone seule 60 F) montrant le rôle de l'auxine sur la croissance différentielle entre les 2 faces d'un organe.

Il est indispensable de bien laver les graines au préalable (48 heures dans l'eau courante) et d'en semer un nombre suffisant à l'obscurité (croissance plus ou moins homogène, risque d'échec lors de la manipulation).

Si on fend longitudinalement certains organes jeunes (épicotyles), les deux moitiés se recourbent vers l'extérieur. Les cellules de la région médullaire comprimées dans l'organe intact s'allongent brusquement au moment de l'incision. Celles de l'épiderme qui étaient sous tension diminuent au contraire de longueur. Plongées dans l'eau pure ou une solution tampon, par suite du retard de croissance qui affecte les cellules de l'épiderme, les deux moitiés restent écartées l'une de l'autre et la courbure de chaque segment a toujours lieu vers l'extérieur.


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En présence d'auxine, il y a stimulation différentielle des cellules de l'épiderme et de celles des tissus corticaux externes, ainsi les deux moitiés se courbent l'une vers l'autre. L'angle de courbure peut servir de mesure d'activité. On place dans des boites de Pétri sur du papier filtre 5 fragments épicotylaires de pois (après 6 jours de germination, les plantules font de 6 à 8 cm) fendus sur 4 cm par le milieu de la tige à partir de la première feuille. Les compositions des milieux de culture sont donnés ci-dessous pour des concentrations croissantes de l'hormone. Au point de vue pratique, il n'est pas nécessaire que chaque élève (ou binôme) réalise toutes les manipulations. Boîte 1 Boîte 1 Boîte 1 Boîte 1 : solution tampon: solution tampon: solution tampon: solution tampon Boîte 2 Boîte 2 Boîte 2 Boîte 2 : à 10: à 10: à 10: à 10----7777MMMM Boîte 3 Boîte 3 Boîte 3 Boîte 3 : à 10: à 10: à 10: à 10----6666MMMM Boîte 4 Boîte 4 Boîte 4 Boîte 4 : à 10: à 10: à 10: à 10----5555MMMM Boîte 5 Boîte 5 Boîte 5 Boîte 5 : à 10: à 10: à 10: à 10----4444MMMM Boîte 6 Boîte 6 Boîte 6 Boîte 6 : à 2x 10: à 2x 10: à 2x 10: à 2x 10----4444MMMM Boîte 7 : Boîte 7 : Boîte 7 : Boîte 7 : dilution à 10dilution à 10dilution à 10dilution à 10----3333MMMM

Après 6 à 24 heures, on peut mesurer l'angle de courbure. Il dépend de la

concentration hormonale.

Il existe une concentration optimale de l'auxine pour laquelle la courbure est maximale; dans Il existe une concentration optimale de l'auxine pour laquelle la courbure est maximale; dans Il existe une concentration optimale de l'auxine pour laquelle la courbure est maximale; dans Il existe une concentration optimale de l'auxine pour laquelle la courbure est maximale; dans l'exemple cil'exemple cil'exemple cil'exemple ci----dessus, elle se situe vers 10dessus, elle se situe vers 10dessus, elle se situe vers 10dessus, elle se situe vers 10----4444M. En dessous de cette concentration, M. En dessous de cette concentration, M. En dessous de cette concentration, M. En dessous de cette concentration, l'efficacité est l'efficacité est l'efficacité est l'efficacité est

moindre; aumoindre; aumoindre; aumoindre; au----dessus, les fortes concentrations peuvent être toxiques.dessus, les fortes concentrations peuvent être toxiques.dessus, les fortes concentrations peuvent être toxiques.dessus, les fortes concentrations peuvent être toxiques.

On peut conserver ces résultats plusieurs jours, donc faire l'observation la semaine On peut conserver ces résultats plusieurs jours, donc faire l'observation la semaine On peut conserver ces résultats plusieurs jours, donc faire l'observation la semaine On peut conserver ces résultats plusieurs jours, donc faire l'observation la semaine suivant la manipulation.suivant la manipulation.suivant la manipulation.suivant la manipulation.

Le travail pratique peut donc recouvrir 2 aspects:

1° ssssemaineemaineemaineemaine: Découpage des épicotyles et installation dans les solutions d'hormones (qui peuvent être réalisées à l'avance). 2° semainesemainesemainesemaine: Observation des résultats, éventuellement mesure des angles au rapporteur, représentation graphique des résultats avec ou sans l'aide d'un tableur.


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4.2. l’effet de l’auxine sur les graine de maïs4.2. l’effet de l’auxine sur les graine de maïs4.2. l’effet de l’auxine sur les graine de maïs4.2. l’effet de l’auxine sur les graine de maïs :::: 4.2.1. Protocole expérimentale4.2.1. Protocole expérimentale4.2.1. Protocole expérimentale4.2.1. Protocole expérimentale ::::

Des graines de maïs sont mises à tremper dans de l'eau pendant 24 heures puis déposées sur une double couche de papier ménage dans un bac. Quand les germinations ont atteint le stade de la figure (1), elles sont déposées sur de la gaze comme le montre la figure (2).

fig 1fig 1fig 1fig 1: Graines de maïs de 48 heures.: Graines de maïs de 48 heures.: Graines de maïs de 48 heures.: Graines de maïs de 48 heures. A ce stade, il faut les déposer sur de la gaze tendue sur un bocalA ce stade, il faut les déposer sur de la gaze tendue sur un bocalA ce stade, il faut les déposer sur de la gaze tendue sur un bocalA ce stade, il faut les déposer sur de la gaze tendue sur un bocal

fig 2 Il est fig 2 Il est fig 2 Il est fig 2 Il est possible d'obtenir des coléoptiles très droits avec le dispositif photographié cipossible d'obtenir des coléoptiles très droits avec le dispositif photographié cipossible d'obtenir des coléoptiles très droits avec le dispositif photographié cipossible d'obtenir des coléoptiles très droits avec le dispositif photographié ci----dessous :dessous :dessous :dessous :

Les graines ayant commencé à germer sont disposées sur de la gaze

maintenue par des élastiques sur des bocaux remplis d'eau. L'ensemble du dispositif est éclairé bien verticalement. On choisira les coléoptiles les plus droits

Au bout de cinq jours des coléoptiles se sont développés et mesurent environ


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2 cm. On choisit alors ceux qui sont bien droits et on les répartit en quatre lots : Lot 1 Lot 1 Lot 1 Lot 1 ---- aucun traitement (téaucun traitement (téaucun traitement (téaucun traitement (témoin). moin). moin). moin).

Pour les autres lots l'apex des coléoptiles sera ôté (si possible sous la loupe binoculaire), en prenant soin de préserver la jeune feuille qui apparaît sous le coléoptile. Lot 2 Apex enlevé. Lot 2 Apex enlevé. Lot 2 Apex enlevé. Lot 2 Apex enlevé. Lot 3 Apex enlevé et remplacé par un cube de gélose conLot 3 Apex enlevé et remplacé par un cube de gélose conLot 3 Apex enlevé et remplacé par un cube de gélose conLot 3 Apex enlevé et remplacé par un cube de gélose contenant de l'auxine ici l'AIA tenant de l'auxine ici l'AIA tenant de l'auxine ici l'AIA tenant de l'auxine ici l'AIA de synthèse à 10de synthèse à 10de synthèse à 10de synthèse à 10----4 4 4 4 M. M. M. M. Lot 4 Apex enlevé et remplacé par un cube de gélose sans AIA. Lot 4 Apex enlevé et remplacé par un cube de gélose sans AIA. Lot 4 Apex enlevé et remplacé par un cube de gélose sans AIA. Lot 4 Apex enlevé et remplacé par un cube de gélose sans AIA.

Pour obtenir les cubes de gélose il faut couler cellePour obtenir les cubes de gélose il faut couler cellePour obtenir les cubes de gélose il faut couler cellePour obtenir les cubes de gélose il faut couler celle----ci dans une boite de Pétri ci dans une boite de Pétri ci dans une boite de Pétri ci dans une boite de Pétri puis réaliser un quadrillage formant des mailles de 2 mm de puis réaliser un quadrillage formant des mailles de 2 mm de puis réaliser un quadrillage formant des mailles de 2 mm de puis réaliser un quadrillage formant des mailles de 2 mm de côté environ.côté environ.côté environ.côté environ.

4.2.2. observation et acquisition des résultats : Afin de conserver une trace de l'expérience, on réalisera avec un scanner des

images à différentes étapes de la culture. Pour que la manipulation soit plus facile on peut épingler les coléoptiles sur

des bandes d'éponge de 1,5 cm d'épaisseur comme le montre la figure (3). Ces bandes sont disposées dans une boîte figure (4) en veillant bien à recouvrir les racines de la rangée précédente par l'éponge de la suivante. Ainsi les germinations sont bien maintenues et leurs racines trempent bien dans l'eau déposée au fond de la boîte.

fig 4 : bandes d'éponge déposées dans les boîtes de cultures. Les bandes sont disposées sur les racines des précédentes....


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fig 3 : coléoptiles épinglés sur une bande d'éponge.

La figure 5 présente un exemple d'image qui peut être obtenues à l'aide d'un scanner. En haut (A), il s'agit de coléoptiles en début de culture :

• 1 et 2 : 1 et 2 : 1 et 2 : 1 et 2 : lot 1 • 3 et 4 : 3 et 4 : 3 et 4 : 3 et 4 : lot 2 • 5 et 6 : 5 et 6 : 5 et 6 : 5 et 6 : lot 3 • 7 et 8 : 7 et 8 : 7 et 8 : 7 et 8 : lot 4

En bas (B) iEn bas (B) iEn bas (B) iEn bas (B) il s'agit de coléoptiles après 48 heures de culture.l s'agit de coléoptiles après 48 heures de culture.l s'agit de coléoptiles après 48 heures de culture.l s'agit de coléoptiles après 48 heures de culture.


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fig 5 : un exemple de résultats numérisés

L'objectif de cette expérience est de bien mettre en évidence le rôle de l'apex ; pour cela il est bien sur possible de mesurer avec une règle la longueur our cela il est bien sur possible de mesurer avec une règle la longueur our cela il est bien sur possible de mesurer avec une règle la longueur our cela il est bien sur possible de mesurer avec une règle la longueur des des des des coléoptiles au début et à la fin de l'expérience pour en déduire le pourcentage coléoptiles au début et à la fin de l'expérience pour en déduire le pourcentage coléoptiles au début et à la fin de l'expérience pour en déduire le pourcentage coléoptiles au début et à la fin de l'expérience pour en déduire le pourcentage d'accroissement. Toutefois des mesures plus précises peuvent être obtenues en d'accroissement. Toutefois des mesures plus précises peuvent être obtenues en d'accroissement. Toutefois des mesures plus précises peuvent être obtenues en d'accroissement. Toutefois des mesures plus précises peuvent être obtenues en utilisant le logiciel utilisant le logiciel utilisant le logiciel utilisant le logiciel "MESURIM" Après avoir donné l'échelle de l'image à l'aide de la Après avoir donné l'échelle de l'image à l'aide de la Après avoir donné l'échelle de l'image à l'aide de la Après avoir donné l'échelle de l'image à l'aide de la fonctiofonctiofonctiofonction n n n Outils Créer une échelle, à partir d'une longueur connue ( on pensera à , à partir d'une longueur connue ( on pensera à , à partir d'une longueur connue ( on pensera à , à partir d'une longueur connue ( on pensera à mettre une échelle comme ici au bas à droite de l'image numérisée), il suffit de tracer mettre une échelle comme ici au bas à droite de l'image numérisée), il suffit de tracer mettre une échelle comme ici au bas à droite de l'image numérisée), il suffit de tracer mettre une échelle comme ici au bas à droite de l'image numérisée), il suffit de tracer un trait entre les deux extrémités du coléoptile pour connaître sa longueur précise. un trait entre les deux extrémités du coléoptile pour connaître sa longueur précise. un trait entre les deux extrémités du coléoptile pour connaître sa longueur précise. un trait entre les deux extrémités du coléoptile pour connaître sa longueur précise.

Voici une copie d'écran de l'écran de "MESURIM""MESURIM""MESURIM""MESURIM" avec l'image ci-dessus en cours de mesure. 4.2.3. Traitement des résultats :

Il est possible de reporter des valeurs mesurées dans un tableur comme, par exemple, "EXCEL" le tableau et le graphe suivant peuvent ainsi être réalisés :


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Tableau présentant l'augmentation de taille des coléoptiles. La dernière colonne présente Tableau présentant l'augmentation de taille des coléoptiles. La dernière colonne présente Tableau présentant l'augmentation de taille des coléoptiles. La dernière colonne présente Tableau présentant l'augmentation de taille des coléoptiles. La dernière colonne présente cette croissance en pourcentage.cette croissance en pourcentage.cette croissance en pourcentage.cette croissance en pourcentage.

Graphe comparant la longueur des coléoptiles en début et en fin d'expérienceGraphe comparant la longueur des coléoptiles en début et en fin d'expérienceGraphe comparant la longueur des coléoptiles en début et en fin d'expérienceGraphe comparant la longueur des coléoptiles en début et en fin d'expérience


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Graphe montrant le pourcentage d'accroissement des coléoptiles.Graphe montrant le pourcentage d'accroissement des coléoptiles.Graphe montrant le pourcentage d'accroissement des coléoptiles.Graphe montrant le pourcentage d'accroissement des coléoptiles.

La différence entre les échantillons 1- 2 (témoins) et 3-4 montre la nécessité de l'apex du coléoptile dans la croissance. La présence d'un cube diffusant de l'auxine (5-6) provoque une croissance supérieure au témoin. Sans auxine les cubes de gélose n'ont aucun effet (7-8). Conclusion :

Les résultats de cette expérience démontrent bien le rôle de l'auxine dans la croissance des plantes.


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IIIIIIII---- CytokininesCytokininesCytokininesCytokinines

AAAA.... CytokinineCytokinineCytokinineCytokinine ::::

1. La première cytokinine identifiée, la kinétine, est un produit de décomposition de l'ADN par la chaleur. La zéatine est une cytokinine naturelle et la BAP (benzyl-adénine) une cytokinine de synthèse

2. Les cytokinines sont synthétisées à partir de l'AMP et du diméthyl-allyl-pyrophosphate (le précurseur des isoprénoïdes, cf. chapitre de ce cours sur le métabolisme secondaire). Un équilibre précis entre leur accumulation et leur dégradation est essentiel au bon développement des plantes.

3. Les cytokinines sont impliquées avec les auxines dans le développement de la technique de culture de tissus et dans le procédé industriel de la micro propagation végétative. Un équilibre correct entre la concentration d'auxine (ici l'IBA ou acide indolyl-butyrique) et celle de cytokinine (ici la zéatine) est essentiel.

BBBB.... Auxine & cytokinineAuxine & cytokinineAuxine & cytokinineAuxine & cytokinine ::::


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• en hauthauthauthaut, on a donc supprimé la dominance apical en supprimant le bourgeon terminal.

• Au centrecentrecentrecentre, on a coupé le bourgeon terminal et la base ou coiffe racinaire.

On observe plus de développement des bourgeons axillaires sur

l'explant. Les racines sont donc nécessaires au débourrement (développement des bourgeons).

Par contre (en basbasbasbas), si un explant identique est placé dans un milieu contenant des cytokinines, le développement des bourgeons se produit.

Les cytokinines remplacent donc les racines et on peut en déduire qu'elles sont produites dans les racines.

On constate aussi qu'il n'y a pas de développement racinaire en présence de cytokinines.

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