Morphogénèse végétale et établissement du phénotype - Université ...
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<strong>Université</strong> Pierre <strong>et</strong> Marie Curie<br />
Année 2006-2007<br />
Préparation au CAPES interne<br />
<strong>Morphogénèse</strong> <strong>végétale</strong> <strong>et</strong> <strong>établissement</strong> <strong>du</strong> <strong>phénotype</strong><br />
Plan général<br />
Conférence 4 heures<br />
Intervenant: Luc RICHARD<br />
I. Diversité morphologique des végétaux<br />
Convergence <strong>et</strong> divergence évolutive<br />
II. Les modalités de la croissance chez les végétaux<br />
Bases morpho-anatomiques, cellulaires <strong>et</strong> physiologiques de la morphogénèse<br />
III. Influence de facteurs endogènes <strong>et</strong> externes sur la morphogénèse des végétaux<br />
Dominance apicale <strong>et</strong> ramification<br />
L’action dirigée de facteurs de l’environnement: les tropismes<br />
L’anémomorphose
Diversité morphologique des végétaux
Port étalé<br />
Erable<br />
Pin parasol<br />
Port fastigié<br />
Peuplier d'Italie<br />
Pin de Monterey<br />
Port pleureur<br />
Saule pleureur<br />
Divergences morphologiques chez les végétaux<br />
- Déterminisme phylogénétique -<br />
Port pyramidal<br />
Copalme<br />
If commun<br />
Port ovoïde<br />
Tilleul argent<br />
Thuja géant<br />
Port pyramidal étalé<br />
Chêne des marais<br />
Cèdre de l'Atlas<br />
FEUILLUS<br />
Port tabulaire<br />
Cèdre de l'Atlas<br />
Port colonnaire<br />
If<br />
Arbre au<br />
x quarante écus<br />
Port globulaire Port conique Port colonnaire<br />
Bouleau<br />
Port arbustif<br />
Hibiscus<br />
CONIFERES<br />
Port étalé<br />
Catalpa<br />
Sequoïa géant<br />
Port en V<br />
Cerisier <strong>du</strong> japon<br />
Port étalé<br />
Génévrier<br />
Port tortueux<br />
Sumac de Virginie<br />
Port pleureur<br />
Cèdre de l'Atlas<br />
Port irrégulier<br />
Erable<br />
Port pyramidal<br />
Epicea
Phénotype sauvage<br />
Divergences morphologiques chez les végétaux<br />
- Déterminisme génétique -<br />
ex Arabidopsis thaliana<br />
Phénotypes mutants
Divergences morphologiques chez les végétaux<br />
- Déterminisme environnemental -<br />
Influence des facteurs physiques (lumière, température, sécheresse, <strong>et</strong>c…) <strong>et</strong> des facteurs chimiques<br />
Pisum sativum<br />
Ranunculus aquaticus <br />
Influence des facteurs biotiques<br />
Plante<br />
saine<br />
Obscurité<br />
Plante<br />
parasytée<br />
Lumière<br />
a b<br />
Euphorbia cyparissias Zea mais<br />
<br />
a<br />
b<br />
a<br />
Pisum sativum<br />
b<br />
Cedrus atlantica
Arum italicum<br />
(Araceae)<br />
Convergences morphologiques chez les végétaux<br />
Astrophytum asterias<br />
(Cactaceae)<br />
Aristolochia clematis<br />
(Aristolochiaceae)<br />
Euphorbia obesa<br />
(Euphorbiaceae)<br />
Hymenocallis caribaea<br />
(Amaryllidaceae)<br />
Carnegia gigantea<br />
(Cactaceae)<br />
Euphorbia fructicosa<br />
(Euphorbiaceae)<br />
Pancratium maritimum<br />
(Amaryllidaceae)
II. Les modalités de la croissance<br />
chez les végétaux
Bases morphologiques de la morphogénèse<br />
ramification florale<br />
ou inflorescence
Bases physiologiques de la morphogénèse: les phytohormones
Apex<br />
Hypocotyle<br />
Base<br />
Apex<br />
Extrémité<br />
APICALE<br />
Extrémité<br />
BASALE<br />
A<br />
B<br />
Les modalités <strong>du</strong> transport de l’auxine<br />
Bloc donneur<br />
Bloc receveur<br />
Bloc receveur<br />
Bloc donneur<br />
Transport<br />
BASIPÈTE<br />
X<br />
Transport<br />
ACROPÈTE
Bases cellulaires de la morphogénèse<br />
(Mérèse)
2C<br />
4C<br />
8C<br />
16C<br />
L’endoréplication<br />
endoR<br />
2C<br />
4C<br />
8C<br />
16C+
Bases cellulaires de la morphogénèse<br />
(Mérèse)
La mérèse<br />
Interphase Pré-prophase Métaphase Télophase<br />
bande<br />
pré-prophasique<br />
chromosomes fuseau<br />
mitotique<br />
phragmoplaste paroi des cellules filles<br />
phragmoplaste<br />
plaque<br />
cellulaire<br />
Cytodiérèse Pré-interphase Interphase Elongation<br />
• Plan de la division cellulaire?<br />
Division dans le même plan que la première division<br />
Division dans les trois plans<br />
File cellulaire<br />
• Symétrie de la division cellulaire?<br />
cellule<br />
épidermique<br />
Division<br />
asymétrique<br />
cellule<br />
épidermique<br />
cellule mère<br />
des cellules<br />
de garde<br />
Forme<br />
cubique<br />
cellule<br />
épidermique<br />
cellules<br />
de garde<br />
stomate<br />
parenchyme<br />
lacuneux<br />
épiderme<br />
inférieur<br />
cuticule<br />
épiderme<br />
supérieur<br />
parenchyme<br />
palissadique<br />
xylème<br />
phloème
Régulations hormonales <strong>du</strong> cycle cellulaire
Les méristèmes primaires assurent la croissance en longueur<br />
Méristèmes<br />
apicaux<br />
Méristèmes<br />
axillaires<br />
Méristème<br />
intercalaire<br />
Méristèmes<br />
racinaires<br />
CZ: Zone centrale<br />
PZ: Zone périphérique<br />
RZ: Zone de nervure<br />
Couche L1<br />
Couche L2<br />
Couche L3<br />
Péricycle<br />
Endoderme<br />
Cortex<br />
Initiales cortex/endoderme<br />
Rhizoderme<br />
Coiffe latérale<br />
Initiales coiffe latérale/épiderme<br />
Centre quiescent<br />
Initiale de la columelle<br />
Columelle<br />
Cellules souches<br />
Initiation des organes<br />
latéraux (feuille, pièces<br />
florales, bourgeons<br />
axillaires)<br />
Différentiation des cellules<br />
de la tige en croissance<br />
Epiderme<br />
Tissus fondamentaux<br />
Tissus vasculaires
phytomère<br />
Croissance indéterminée <strong>et</strong> croissance déterminée<br />
méristème<br />
apicale<br />
noeud<br />
entrenoeud<br />
méristèmes<br />
axillaires<br />
feuilles<br />
méristème apical<br />
bourgeon axillaire<br />
noeud<br />
noeud<br />
feuille<br />
phytomère<br />
P: pétale<br />
S: sépale<br />
C: carpelle<br />
A: anthère
Fonctionnement <strong>du</strong> méristème apical caulinaire<br />
Contrôle génétique de la prolifération cellulaire<br />
Une augmentation <strong>du</strong><br />
nombre de cellules souches<br />
stimule l’expression <strong>du</strong><br />
gène CLV3 codant un p<strong>et</strong>it<br />
peptide<br />
CLV3 se fixe à CLV1 <strong>et</strong><br />
supprime l’expression de<br />
WUS qui est requis pour<br />
maintenir le nombre de<br />
cellules souches<br />
Alors que le nombre de cellules<br />
souches décroît, la pro<strong>du</strong>ction<br />
de CLV3 diminue <strong>et</strong> favorise<br />
l’augmentation <strong>du</strong> nombre de<br />
cellules souches<br />
Mise en place des feuilles <strong>et</strong> phyllotaxie<br />
Développement normal<br />
Inhibiteur <strong>du</strong> transport de l’auxine<br />
+ application locale d’auxine
Les méristèmes secondaires assurent la croissance en diamètre<br />
Cellule compagne<br />
Cambium<br />
Vaisseaux<br />
Bois initial<br />
Ligne limitante<br />
Bois final<br />
Rayon xylémien<br />
Tube criblé<br />
Rayon phloémien
primordium foliaire<br />
méristème<br />
apical<br />
protodcerme<br />
méristème<br />
fondamental<br />
procambium<br />
épiderme<br />
phloème I<br />
cambium I<br />
moelle<br />
xylème I<br />
cortex<br />
périderme<br />
phloème I<br />
cambium I<br />
moelle I<br />
xylème I<br />
cortex<br />
phloème II<br />
xylème II<br />
Bases anatomiques de la morphogénèse<br />
Méristème<br />
fondamental<br />
Tissus<br />
Fondamentaux<br />
Cortex - moelle<br />
Cambium<br />
cortical<br />
Suber<br />
+<br />
Phelloderme<br />
(Périderme)<br />
Méristème<br />
apical<br />
Procambium<br />
Xyleme I<br />
Cambium<br />
vasculaire<br />
Phloème II<br />
+<br />
Xylème II<br />
Protoderme<br />
Phloème I Epiderme<br />
I<br />
II
Péricycle<br />
Endoderme<br />
Cortex<br />
Initiales cortex/<br />
endoderme<br />
Rhizoderme<br />
Coiffe latérale<br />
Initiales coiffe latérale/<br />
épiderme<br />
Centre quiescent<br />
Initiale de la columelle<br />
primordium<br />
racinaire<br />
cortex<br />
cylindre<br />
vascullaire<br />
Les autres sites organogènes<br />
La formation des racines latérales<br />
endoderme<br />
péricycle<br />
Parenchyme<br />
cortical<br />
endoderme<br />
Columelle racine<br />
principale<br />
épiderme<br />
racine<br />
latérale<br />
racines<br />
latérales
Les autres sites histogènes<br />
L’expansion foliaire<br />
Primordium<br />
foliaire<br />
<strong>Morphogénèse</strong><br />
<strong>du</strong> limbe<br />
Méristème<br />
marginal<br />
Expansion<br />
<strong>du</strong> limbe<br />
Méristème<br />
intercalaire<br />
Sauvage<br />
Différenciation<br />
cellulaire
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