Licence de Biologie-Géologie

UE 350 : Biologie des organismes

Introduction à la Biologie Végétale

(Responsable : Saida Chideh Soliman)

Les Gymnospermes

Figure 1 : Présentation traditionnelle du règne végétal

T E S

Les gymnospermes

Introduction

• Font partie des spermaphytes : plantes à graines ou

phanérogames (phaneros = apparent, gamos =

mariage) :

- condensation des organes reproducteurs en une

fleur, unisexuée ou hermaphrodite,

- formation d’une graine après fécondation,

- organe reproducteur mâle = étamine, organe

reproducteur femelle = l’ovule.

• Deux groupes : angiospermes (300.000 espèces)

et gymnospermes (840 espèces) ,

- Angiospermes : + évolués (crétacé), groupe

dominant de la flore terrestre actuelle, ovule

enfermé dans un organe clos,

- Gymnospermes : + primitifs (dévonien), quelques

espèces encore présentes, ovule moins protégé.

• Apparition de l’ovule : étape évolutive importante.

• Gymnospermes : végétaux supérieurs

chlorophylliens vasculaires.

• Plantes ligneuses, pérennes, arborescentes ou

arbustives.

• Quatre phylums actuels : cycadophytes,

gnétophytes, coniférophytes et ginkgophytes.

Description du cycle de reproduction d’un Cyca :

- gymnosperme très primitif, se rencontre dans les

zones tropicales et subtropicales,

- appareil végétatif : port de

palmier, tronc épais, feuilles

disposées en couronne au

sommet du tronc,

- espèce dioïque.

Cyca revoluta

• appareils reproducteurs mâles

- grand cône au milieu de la couronne de feuilles

au sommet du tronc,

- cône : plusieurs centaines d’écailles,

- écaille : nombreux sacs

polliniques= microsporanges,

- ouverture des sacs polliniques

libère grains de pollen=prothalle

mâle,

Cône mâle de cyca

- grain de pollen : cellule mère diploïde donne 4

microspores,

- microspore formé de 3 cellules : cellule basale,

cellule générative et cellule végétative,

• appareils reproducteurs femelles

- cône femelle : masse de feuilles

(mégasporophylles) de 15-20 cm de long,

- feuilles centrales : partie basale 2 rangées

d’ovules,

Cône femelle de cyca

- ovule entouré d’un tissu protecteur, le tégument et

muni d’un petit orifice au sommet, le micropyle,

- ovule : cellule mère donne 4 macrospores dont 1

seule reste fonctionnelle,

- macrospore germe dans le

macrosporange,

- endosperme formé à partir de

cette macrospore,

- endosperme = prothalle

femelle.

Micropyle Tégument

endosperme

Ovule

• pollinisation (transfert du grain de pollen à l’ovule)

- essentiellement réalisée par les insectes,

- a lieu au printemps,

• fécondation

- micropyle s’ouvre et secrète goutte micropylaire,

- grain de pollen émet tube pollinique mais qui

n’atteint pas l’archégone,

Figure 2 : Fécondation d’un Cyca.

- cellule générative se divise en 2 cellules : cellule

socle et cellule spermatogène (qui se donne 2

spermatozoïdes),

- durant germination du tube pollinique,

endosperme produit 2 à 3 archégones,

- rupture du tube pollinique libère spermatozoïdes

qui tombent au fond de la chambre pollinique,

- ils nagent et fécondent l’oosphère → fécondation

des cycas nécessitent la présence d’eau!

- zygote se divise immédiatement pour donner

embryon à 2 cotylédons,

- ovule se détache de la plante mère durant

développement embryonnaire,

- fécondation ne modifie pas aspect extérieur de

l’ovule,

- développement de l’embryon puis de la plantule

continu, pas de période de vie ralentie → ovule

des cycas n’est pas une vraie graine!

Figure 3 : Cycle de reproduction d’un Cyca.

1 Sporophyte avec ovules; a Tige tubéreuse, b Strobile, c Mégasporophylle

2 Mégasporophylle avec ovules

3 Ovule: a Tégument; b Nucelle (mégasporange); c Tétrade de mégaspores

4 Sporophyte avec étamines : a Strobile

5 Microsporophylle

6 Microsporange déhiscent

7 Microgamétophyte (pollen)

8 Ovule au moment de la pollinisation: a Pollen; b Micropyle, c Mégagamétophyte

9 Ovule au moment de la fécondation: a, b, c Téguments; d Chambre pollinique

e Microgamétophyte; f Chambre archégoniale, g Archégone; h Mégagamétophyte

10 Graine; 11 Graine germant

Forêt du Day en 1990

Forêt du Day en février 2012

Exemple de coniférophytes à Djibouti : le genévrier,

Juniperus procera autrefois abondant dans la forêt

du Day, aujourd’hui en extinction.

Évolution du monde végétal

Evolution du monde végétal

Evolution des plantes liée à leur occupation

progressive de la terre ferme et leur indépendance à

l’égard de l’eau pour leur reproduction.

Evolution possible grâce à la formation de tissus et

d'organes permettant :

d'aller chercher l'eau dans le sol

de l'acheminer dans le reste de la plante

de contrôler l'évaporation

d'assurer la reproduction hors de l'eau

d'assurer la dispersion de l'espèce.

Au niveau des grands groupes végétaux,

tout caractère permettant

une meilleure adaptation au milieu aérien

est considéré comme un critère d'évolution.

• Formation de nouveaux tissus

tissus de revêtement imperméables limitant

l'évaporation

épiderme (recouvert d'une cuticule)

suber (paroi imprégnée de subérine),

tissus de soutien formant un squelette

sclérenchyme (paroi imprégnée de lignine)

collenchyme (paroi cellulosique),

tissus conducteurs de sève

bois et liber.

• Mise en place de nouveaux organes

racines : eaux + sels minéraux dans le sol,

tiges : concurrence pour la lumière,

feuilles :

synthèse organique ( photosynthèse)

stomates : structures bi-cellulaires

régulant échanges gazeux et évaporation.

• Evolution au niveau de la reproduction

réduction de plus en plus poussée du

Gamétophyte dans l’espace et dans le temps,

tendance des spores à germer dans le

sporange sur le pied mère : endoprothallie,

indépendance de plus en plus grande vis-à-vis

de l’eau pour le déplacement des gamètes mâles,

protection de plus en plus poussée de la

descendance.

Conclusion

depuis près de 600 MA, apparition de groupes

végétaux de mieux en mieux adaptés au milieu

terrestre aérien,

succession de flores de compositions

différentes,

évolution polyphylétique (plusieurs phylums ou

lignées) et non pas monophylétique.