Chapitre 2. Morphogenèse végétale et établissement du phénotype
L’ESSENTIEL
La diversité morphologique des végétaux
La morphologie d’un végétal dépend en partie des caractéristiques génétiques de l’espècCependant, le port d’un végétal peut être modifié suite à des variations des facteurs du milieu de vie (eau, lumière, température, vent…). Ainsi, en fonction de leur environnement, des individus d’une même espèce peuvent avoir une morphologie différente.
Des réponses morphologiques semblables peuvent être obtenues avec des végétaux d’espèces différentes placés dans un même environnement.
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Division et croissance cellulaire au niveau de territoires spécialisés assurent la morphogenèse
La mitose est localisée dans les méristèmes. Elle permet de produire :
◗ des cellules qui vont ensuite se différencier et participer à la croissance et à la structuration de l’organisme (feuilles, tiges, racines) ;
◗ des cellules qui restent indifférenciées et qui vont à leur tour constituer des méristèmes (apical ou axillaire).
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La mitose : un processus commun aux cellules eucaryotes
Le cycle cellulaire est la suite des étapes qui rythment la vie d’une cellulAu cours de l’interphase du cycle cellulaire, la phase G1 est la plus longue, puis, au cours de la phase S, l’ADN est répliqué selon un mécanisme semi-conservatif, fondé sur la complémentarité des bases. La réplication donne deux molécules d’ADN identiques à la molécule mère, aux mutations près.
À l’issue de la phase S, autrement dit en phase G2, chaque chromosome est constitué de deux chromatides porteuses de la même information génétiquDurant l’interphase, le matériel génétique est décondensé et les chromosomes du noyau ne sont pas visibles.
Lors de la mitose, processus commun à toutes les cellules eucaryotes, la cellule divise son noyau (caryocinèse), puis son cytoplasme (cytodiérèse). Les structures cellulaires se modifient. En début de prophase, l’enveloppe nucléaire disparaît et les chromosomes se condensent. La séparation des chromatides de chaque chromosome lors de l’anaphase permet de répartir uniformément l’information génétiquAinsi, chaque cellule fille issue de la mitose contient le même patrimoine génétique que la cellule initiale, aux mutations près.
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Le contrôle de la croissance cellulaire par une hormone : l’auxine
La paroi des cellules végétales en extension est essentiellement composée de polysaccharides, dont la cellulose et les hémicelluloses.
La pression de turgescence cellulaire et la plasticité pariétale permettent la croissance cellulaire.
L’auxine, facteur de croissance ou hormone végétale, contrôle la croissance cellulairElle est synthétisée par l’apex des tiges.Elle possède une double action :
◗ une action à court terme sur la plasticité pariétale (1) ;
◗ une action à plus long terme sur l’expression de gènes qui participent aux divers événements du métabolisme nécessaires à la croissance (2).
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Le développement du végétal influencé par la répartition des hormones en interaction avec les facteurs de l’environnement
La répartition inégale de l’auxine dans les tissus, conséquence d’un éclairement anisotrope, permet une croissance orientéLes ramifications naturelles ou provoquées sont sous la dépendance d’un changement de répartition des hormones dans le végétal qui conduit à un changement de morphologie.
La totipotence des cellules végétales permet le clonage.
Les proportions des différentes hormones (rapport des concentrations d’auxine et de cytokinine) contrôlent l’organogenèse (tige, racines).
S’ENTRAÎNER
QCM
Pour chacune des propositions, cochez la ou les lettre(s) correspondant à la réponse exacte ; il peut ne pas y avoir de réponse.
Berck (2006-2007-2008-2009-2010)
La totipotence des cellules végétales :
A. Est une propriété de la plupart des cellules de l’organisme.
B. Est une propriété seulement des cellules contenues dans les bourgeons.
C. Est une propriété de cellules indifférenciées ou non.
D. Est caractéristique de cellules embryonnaires contenues dans des méristèmes.
E. Permet le clonage.
F. N’existe que chez les cellules déjà différenciées.
À propos de la morphogenèse végétale :
A. La tige se développe à partir d’un méristème apical.
B. Les rameaux se développent à partir de bourgeons axillaires.
C. Les racines croissent par leur extrémité.
D. La mitose participe à la croissance végétale.
E. Les particularités du sol peuvent conduire à une convergence de formes chez des espèces différentes.
F. Le fonctionnement des bourgeons est basé sur le fait que ces derniers sont constitués d’unités morphologiques répétitives.
La mitose chez les végétaux supérieurs :
A. S’observe dans tous les tissus.
B. N’existe pas au niveau des racines.
C. S’observe chez toutes les cellules d’un méristème à un instant donné.
D. Est impossible chez des cellules différenciées.
E. Est constituée de 5 phases.
F. Ne montre pas de fuseau.
L’auxine agit sur :
A. La répartition des cytokinines dans le végétal.
B. La paroi secondaire des jeunes cellules.
C. Les concentrations intravacuolaires en solutés.
D. Le pH de la membrane.
E. L’expression de gènes dont les protéines codées interviennent directement ou indirectement sur la paroi primaire.
F. La plasticité de la paroi et aussi un peu sur son élasticité.
Le résultat de cette expérience fut :
A. Simplement une courbure du coléoptile vers la gauche, c’est-à-dire du côté où repose l’apex décapité.
B. Une courbure vers la gauche à condition d’éclairer le coléoptile avec une source lumineuse unidirectionnelle provenant de la gauche.
C. Une courbure vers la droite à condition d’éclairer le coléoptile avec une source lumineuse unidirectionnelle provenant de la droite.
D. Aucune courbure particulière puisque Pàal n’a pas utilisé d’éclairage anisotrope.
E. Simplement une courbure vers la droite.
F. Une courbure vers le côté opposé à celui sur lequel repose l’apex décapité.
Le résultat obtenu par Pàal, et qui n’apparaît donc pas sur le document, s’explique par :
A. Le poids de l’apex reposant sur un côté du coléoptile sectionné.
B. Le fait que l’apex contient une hormone de croissance.
C. La répartition d’auxine du côté du coléoptile où repose l’apex décapité.
D. La répartition d’auxine du côté du coléoptile qui est opposé à celui sur lequel repose l’apex décapité.
E. Une élongation cellulaire plus importante du côté où repose l’apex décapité que du côté opposé.
F. Une absence d’élongation cellulaire du côté où ne repose pas l’apex décapité.
Un rapport concentration d’auxine sur concentration de cytokinine élevé chez un végétal supérieur :
A. Entraîne une orientation de la morphogenèse vers la rhizogenèse.
B. Entraîne une orientation de la morphogenèse vers la caulogenèse.
C. Est caractéristique des bourgeons.
D. Explique la dominance apicale.
E. Est un exemple de balance hormonale.
Les propositions qui suivent sont des relations de cause à effet.
Cocher A si les deux parties de l’affirmation sont correctes et qu’il y a bien une relation de cause à effet.
Cocher B si les deux parties de l’affirmation sont incorrectes.
Cocher C si seulement la première partie de l’affirmation est correcte.
Cocher D si seulement la seconde partie de l’affirmation est correcte.
Cocher E si les deux parties de l’affirmation sont correctes mais sans relation de cause à effet.
Des réponses morphologiques chez les végétaux peuvent être semblables pour des espèces différentes car certaines conditions du milieu peuvent entraîner des convergences de formes.
A
B
C
D
E
La réplication de l’ADN s’effectue selon un mécanisme semi-conservatif car la nouvelle molécule d’ADN est la copie parfaite de la molécule initiale.
A
B
C
D
E
Un éclairement isotrope permet une croissance orientée car l’auxine contrôle la croissance cellulaire du côté éclairé.
A
B
C
D
E
La rigidité pariétale due à l’action de l’auxine ne permet pas la croissance cellulaire car la pression de turgescence favorise l’extension de la paroi.
A
B
C
D
E
Les ramifications naturelles ou provoquées sont sous la dépendance d’un changement de répartition des hormones dans le végétal car l’auxine, par exemple, est produite au niveau des bourgeons axillaires et se propage vers le bas.
A
B
C
D
E
Voici une liste de propositions relatives à l’acquisition de la morphologie végétale :
A. Élongation cellulaire.
B. Mitose.
C. Différenciation.
D. Méiose.
E. Interphase.
F. Totipotence.
Quels termes sont particulièrement associables aux méristèmes ?
A
B
C
D
E
F
Quels sont les deux termes particulièrement liés entre eux ?
A
B
C
D
E
F
Quel est l’intrus ?
A
B
C
D
E
F
Quels sont les évènements qui sont stimulés par l’auxine ?
A
B
C
D
E
F
Quels sont les termes qui, en les associant, permettent de comprendre le clonage végétal ?
A
B
C
D
E
F
Pour les questions 18 et 19 suivantes, indiquer l’intrus.
A. Prophase.
B. Métaphase.
C. Anaphase.
D. Télophase.
E. Réplication.
F. Cytodiérèse.
A. Augmentation de la concentration des solutés intravacuolaires.
B. Diminution du pH de la paroi.
C. Augmentation de la plasticité pariétale.
D. Déclenchement de l’expression de certains gènes.
E. Elongation cellulaire.
F. Mitose.
EFOM (2009-2010)
Énoncé pour les questions 20 et 21 :
Soient les constituants cellulaires suivants :
A. Paroi pectocellulosique.
B. Membrane plasmique.
C. Chloroplaste.
D. Mitochondrie.
E. Chromosomes formés d’ADN associé à des protéines.
Quels sont, dans la liste précédente, les éléments communs aux cellules végétales et animales ?
A
B
C
D
E
Quels sont, dans la liste précédente, les éléments propres aux cellules végétales ?
A
B
C
D
E
Toutes les cellules somatiques humaines contiennent :
A. 46 chromosomes.
B. La même quantité d’ADN.
C. Deux chromosomes sexuels.
D. Une membrane plasmique.
E. Deux allèles de chacun des gènes autosomiques.
Le phototrophisme est :
A. L’influence de la lumière sur l’hypothalamus.
B. Une réaction de la peau face au soleil.
C. Une croissance végétale orientée par une source de lumière.
D. L’interprétation d’un message visuel par l’aire visuelle du cerveau.
E. Un microorganisme sensible à la lumière.
Cocher les réponses vraies :
A. L’organogenèse végétale est due à un gradient hormonal partant des racines.
B. L’organogenèse végétale est due à un gradient hormonal partant de l’apex.
C. Les fortes concentrations en auxine provoquent la multiplication cellulaire.
D. Les taux d’auxine et de cytokines régulent la morphogenèse végétale.
E. La lumière a une influence sur la répartition d’auxine dans la plante.
L’ADN est :
A. Une macromolécule bicaténaire formée de brins antiparallèles polycationiques.
B. Une molécule informationnelle polyanionique constituée d’une succession de ribonucléotides.
C. Une macromolécule enfermée dans le noyau sous forme de chromatine.
D. Une molécule organisée grâce aux protéines histones communes à tous les êtres vivants.
E. Toutes les propositions précédentes sont fausses.
À l’issue de la phase S :
A. Les cellules humaines possèdent 96 chromosomes.
B. Les cellules humaines possèdent 96 chromatides.
C. Les cellules humaines possèdent 2n = 46.
D. Les cellules humaines possèdent 4n = 96.
E. Les cellules humaines possèdent 2n = 96.
CEERF (2009-2010)
La morphogenèse :
A. Est la construction du port d’un végétal.
B. Dépend de gènes spécifiques.
C. Se met en place à partir de territoires spécifiques uniquement de la tige.
D. Est inchangée même si les gènes la contrôlant présentent des mutations non-sens.
E. Ne dépend pas de l’environnement.
Le port d’un végétal :
A. Dépend de l’espèce considérée.
B. Dépend du génotype de l’individu.
C. Peut être influencé par l’environnement.
D. Présente des caractères communs pour tous les individus de la même espèce.
E. Peut présenter des caractères communs pour des individus d’espèces différentes.
Saint-Michel (2007-2009-2010)
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