La reproduction végétale : des bryophytes aux angiospermes

La reproduction sexuée des plantes

Les plantes sont caractérisées par une alternance de deux générations diplo-haplophasiques : le sporophyte (diploïde), producteur de spores asexuées, et le gamétophyte (haploïde), producteur de gamètes sexuels.

Cycle de vie des Bryophytes

Les bryophytes, comme les mousses et les hépatiques, sont des plantes terrestres qui nécessitent des environnements très humides pour compléter leur cycle de vie. Ce sont des plantes simples, tant par leur morphologie que par leur anatomie et leur fonction.

Parmi les deux phases, la plus apparente est le gamétophyte (n), qui se compose d'une tige feuillée (cauloïde) formée de rhizoïdes et de phyllodes. À l'extrémité des cauloïdes, des organes sexuels différenciés forment des gamètes par mitose, qui peuvent être :

• Archégones : Ce sont les gamétanges femelles. Ils contiennent l'oosphère, le gamète femelle.
• Anthéridies : Ce sont les gamétanges mâles. Les gamètes mâles sont mobiles et flagellés, appelés anthérozoïdes. L'eau de l'environnement permet aux anthérozoïdes d'atteindre l'archégone, où la fécondation a lieu.

Le zygote diploïde, résultant de la fécondation, germe et développe le sporophyte (2n). Celui-ci est attaché au gamétophyte et se compose d'un pied fin surmonté d'une capsule, qui est le sporange, où des spores haploïdes sont formées par méiose. Les spores germent pour former une structure filamenteuse appelée protonéma, qui se fixe sur le substrat et développe le gamétophyte. Dans ce cycle, la phase gamétophyte est dominante par rapport à la phase sporophyte, qui est plus petite et vit aux dépens du gamétophyte.

Cycle de vie des Ptéridophytes

Les ptéridophytes sont des plantes plus évoluées que les bryophytes, possédant des racines, des tiges et des feuilles, ainsi que des tissus conducteurs. Cependant, elles nécessitent des endroits humides pour vivre. Les fougères sont des exemples de ptéridophytes. Elles ont un cycle diplo-haplophasique, où la phase gamétophyte (haploïde) est fortement réduite, tandis que le sporophyte est la phase dominante.

Le sporophyte diploïde est la fougère que nous observons dans la nature, avec ses racines, sa tige et ses feuilles, appelées frondes. Sur la face inférieure des frondes sont disposés des sporanges regroupés en structures appelées sores. À l'intérieur des sporanges, des spores sont formées par méiose. Les spores haploïdes, tombant au sol dans des conditions idéales, germent en un petit prothalle haploïde appelé gamétophyte. À la base du prothalle se forment les gamétanges. Les anthéridies produisent des anthérozoïdes à flagelles multiples. Les archégones contiennent une oosphère.

Grâce à l'humidité et à l'eau, les anthérozoïdes peuvent atteindre l'archégone et féconder l'oosphère. Suite à la fusion des gamètes, un zygote diploïde se forme, et après des mitoses successives, un petit embryon apparaît. Dans ses premiers stades, l'embryon se nourrit du prothalle jusqu'à ce qu'il se développe en un jeune sporophyte. Le jeune sporophyte se développe pour former une fougère adulte, qui produira à son tour des spores par méiose.

Reproduction des Spermatophytes

Les adaptations ont permis aux spermatophytes de coloniser tous les habitats terrestres. Ces adaptations incluent la fécondation indépendante de l'eau, la formation des graines et des structures de dispersion efficaces.

Le cycle des spermatophytes est diplo-haplophasique, avec un gamétophyte très réduit qui se développe aux dépens du sporophyte. Ce groupe comprend les gymnospermes et les angiospermes.

Cycle de vie des Gymnospermes

Les pins sont des exemples de gymnospermes. Chez ces plantes, l'arbre représente le sporophyte, dont les structures de reproduction sont appelées cônes ou strobiles, qui produisent les spores.

Les cônes sont constitués de feuilles modifiées appelées écailles ou bractées, disposées autour d'un axe. Certains gymnospermes peuvent être unisexués (monoïques ou dioïques), ayant un seul type de cônes chez le même individu.

Les cônes mâles possèdent des écailles à la base de deux sacs polliniques, où des microspores sont produites par méiose, se transformant en grains de pollen ou gamétophytes mâles. L'une des cellules qui composent les grains de pollen se divise par mitose pour produire les gamètes mâles.

Les cônes femelles sont constitués de bractées, sur lesquelles se trouvent des ovules. À l'intérieur de l'ovule, le gamétophyte femelle est formé. Le gamétophyte femelle contient deux ou trois archégones, chacun avec une cellule œuf ou oosphère, qui est le gamète femelle.

La fécondation commence lorsque le grain de pollen forme un tube pollinique qui atteint l'archégone, permettant l'union d'un des noyaux spermatiques avec l'oosphère, donnant ainsi naissance à un zygote diploïde. À partir du zygote se forme l'embryon, qui est entouré par l'endosperme. Pendant le processus de fécondation, les cônes femelles deviennent ligneux et sont alors appelés cônes. Lorsque les graines sont mûres, le cône s'ouvre et les libère. Elles tombent au sol et germent, donnant ainsi naissance à un sporophyte adulte.

Angiospermes : Morphologie de la fleur

Les fleurs sont complètes et possèdent un périanthe. La fleur est composée de feuilles modifiées, organisées en verticilles sur un réceptacle floral. De l'extérieur vers l'intérieur, les verticilles sont les suivants :

• Calice : Formé par les sépales, des feuilles vertes légèrement modifiées.
• Corolle : Composée de pétales, des feuilles modifiées aux couleurs variées.

L'ensemble du calice et de la corolle est appelé périanthe.

• Androcée : Composé d'étamines, des feuilles fortement modifiées. Chaque étamine se compose d'un filament mince, au sommet duquel se trouve l'anthère. Dans les anthères se trouvent les sacs polliniques qui produisent les grains de pollen.
• Gynécée : Situé au centre de la fleur, il se compose de carpelles. Chaque carpelle est composé d'un ovaire, surmonté par le style et le stigmate. C'est dans l'ovaire que se trouvent les ovules.

Formation des gamétophytes chez les Angiospermes

• Gamétophyte mâle : Le grain de pollen germé. Dans le grain de pollen se trouvent deux noyaux : le noyau végétatif et le noyau génératif. Ce dernier se divise pour former deux noyaux spermatiques.
• Gamétophyte femelle : Le sac embryonnaire. La cellule mère des mégaspores se divise par méiose et donne naissance à 4 cellules. Trois d'entre elles dégénèrent, et seule une mégaspore haploïde subsiste, à partir de laquelle se formera le sac embryonnaire.

Double fécondation chez les Angiospermes

La fécondation se produit lorsque le tube pollinique atteint l'ovaire, pénètre jusqu'au gamétophyte femelle, se rompt et libère les deux gamètes mâles. L'un d'eux s'unit au gamète femelle pour former un zygote diploïde, qui donnera naissance à l'embryon. L'autre s'unit aux deux noyaux polaires du gamétophyte femelle, résultant en un noyau triploïde à partir duquel dérivera l'albumen.

Graines et fruits des Angiospermes

Les graines représentent la principale forme de dispersion des spermatophytes. Leur succès par rapport aux spores dans l'environnement terrestre est dû à trois raisons principales :

• La graine contient un embryon multicellulaire, tandis que les spores sont formées d'une seule cellule.
• La graine contient l'endosperme, un tissu nutritif, tandis que les spores ont peu de réserves alimentaires.
• Les graines sont protégées par des téguments, tandis que les spores sont peu protégées.

Morphologie du fruit

Le fruit dérive du tissu des carpelles qui se développent après la fécondation. Il se compose d'une ou plusieurs graines entourées par un tissu protecteur, le péricarpe, formé par le développement de la paroi de l'ovaire. Le péricarpe est composé de trois couches : l'épicarpe (couche externe), le mésocarpe (couche intermédiaire) et l'endocarpe (couche la plus interne).

Types de germination

• Épigée : Les cotylédons et l'apex caulinaire émergent au-dessus du sol.
• Hypogée : Les cotylédons restent à l'intérieur du tégument et sous terre.

Les facteurs influençant la germination sont : la viabilité de la graine, l'eau, les gaz (oxygène) et la température.