Le Royaume Monera et la Nutrition des Plantes : Cours de Biologie

Thème 10 : Le Royaume Monère

Le royaume Monère regroupe des organismes unicellulaires procaryotes, apparus sur Terre il y a plus de 3,5 milliards d'années.

Les Eubactéries

• Bactéries vertes : autotrophes photosynthétiques, sans chlorophylle propre (bactériochlorophylle), elles fabriquent du dioxygène (O₂).
• Protéobactéries : très grand groupe de bactéries à Gram négatif, comprenant notamment Legionella et des hétérotrophes.
• Spirochètes : bactéries à Gram négatif, de forme hélicoïdale.
• Cyanobactéries : algues bleu-vert photosynthétiques, ancêtres des chloroplastes, capables de fixer l'azote atmosphérique et de le transformer en composés azotés.
• Chlamydia : parasites intracellulaires obligatoires, incapables de vivre sans une cellule hôte.
• Bactéries à Gram positif : hétérotrophes, présentes couramment dans les cellules et d'une grande importance pour l'industrie alimentaire ; certaines sont agents de la tuberculose.

Les Archébactéries

Elles vivent dans des conditions extrêmes où d'autres organismes ne peuvent survivre :

• Halophiles : vivent dans des milieux extrêmement salés (mer Morte).
• Méthanogènes : produisent du méthane (CH₄) à partir de CO₂ et de H₂, présentes dans le système digestif et les zones humides.
• Thermoacidophiles : vivent dans des milieux acides et très chauds (plus de 60 °C).

Le Royaume des Protoctistes

Les protoctistes regroupent des organismes eucaryotes variés, classés autrefois dans un groupe taxonomique unique. Ils vivent surtout dans les milieux humides.

Les Algues

• Algues vertes : pluricellulaires ou unicellulaires, à la base de nombreuses chaînes trophiques (producteurs).
• Dinoflagellés : unicellulaires à deux flagelles, abondants dans l'océan ; leur multiplication explosive peut colorer l'eau en rouge et produire des toxines puissantes.
• Diatomées : unicellulaires d'eau douce ou salée, entourées d'une paroi siliceuse très fine formant de multiples motifs.
• Euglènes : micro-organismes unicellulaires d'eau douce, mobiles grâce à un flagelle, possédant des chloroplastes et capables de photosynthèse ; elles ne peuvent toutefois pas vivre sans lumière.
• Algues rouges : organismes pluricellulaires dont la couleur est due à la phycoérythrine ; certaines fixent du carbonate de calcium et participent à la formation des récifs coralliens.
• Algues brunes : pluricellulaires, vivant sur les côtes rocheuses ; certaines atteignent 100 m et forment de véritables forêts sous-marines.
• Algues vertes : possèdent la chlorophylle, unicellulaires ou pluricellulaires ; elles présentent des similitudes avec les plantes terrestres.

Les Protozoaires

Ce sont des organismes hétérotrophes unicellulaires :

• Zooflagellés : se déplacent grâce à des flagelles ; vivent dans l'eau ou en parasites (ex. : agent de la maladie du sommeil).
• Sarcodinés : se déplacent grâce à des pseudopodes ; la plupart vivent librement, d'autres sont parasites.
• Sporozoaires : parasites sous leur forme adulte, dépourvus de moyens de locomotion.
• Ciliés : vivent en eau douce ou salée, entourés de cils qui leur permettent de se déplacer.

Les Moisissures aquatiques et les Mycétozoaires

• Oomycètes : organismes filamenteux aquatiques ou terrestres ; certains groupes ont causé des catastrophes (mildiou de la pomme de terre).
• Myxomycètes : formés de plasmodes, masses de cytoplasme multinucléées, très spectaculaires.
• Acrasiomycètes : cellules indépendantes qui s'agglomèrent lorsque les conditions nutritives deviennent insuffisantes, afin de se déplacer vers un endroit favorable.

Le Royaume des Champignons

Les champignons sont des eucaryotes immobiles et hétérotrophes. La plupart sont pluricellulaires et forment des hyphes qui constituent un mycélium. Leur paroi cellulaire est composée de chitine. Ils se reproduisent de façon sexuée et asexuée.

• Zygomycètes : décomposeurs de matière végétale ou animale.
• Ascomycètes : produisent des spores à l'intérieur d'asques (sacs) ; certains provoquent la pourriture des fruits, d'autres sont utiles (levures).
• Basidiomycètes : la formation des spores a lieu sur des basides ; ce groupe comprend les champignons à chapeau, comme les cèpes et les champignons de Paris.

Le Royaume des Plantes

Les plantes sont des organismes pluricellulaires autotrophes photosynthétiques, dotés d'une cuticule, de stomates, de racines et de tissus conducteurs.

Les Bryophytes

• Hépatiques : petites plantes primitives sans stomates ni vaisseaux, dont le corps est aplati (thalle).
• Mousses : dotées de rhizoïdes (fonction d'ancrage) et de petites feuilles (phyllides).

Les Ptéridophytes

• Tissus conducteurs : xylème (eau et sels minéraux) et phloème (sève élaborée), avec lignine dans les parois.
• Prêles : tiges creuses, ressemblant à des bambous, riches en silice.
• Fougères : groupe diversifié de plantes sans graines, se reproduisant par spores produites dans des sores.

Les Gymnospermes

Plantes à graines nues, dont les graines ne sont pas enfermées dans un fruit :

• Cycas : plantes anciennes, ressemblant à des palmiers.
• Ginkgos : abondants au Jurassique, aujourd'hui cultivés dans les jardins.
• Conifères : le plus grand groupe de gymnospermes (pins, sapins, épicéas).

Les Angiospermes

Plantes à fleurs, apparues les dernières, elles dominent aujourd'hui le règne végétal. Leurs fleurs attirent les insectes, favorisant la pollinisation. Elles se divisent en deux groupes :

• Monocotylédones (ex. : iris, tulipe, blé, palmier) : un seul cotylédon, nervures parallèles, racines fasciculées, fleurs à composants multiples de 3.
• Dicotylédones (ex. : rose, chêne, amandier) : deux cotylédons, nervures réticulées, racine pivotante, fleurs à 4 ou 5 pétales.

La Taxonomie

La taxonomie est la science qui classe les êtres vivants selon leurs similitudes. Il existe 8 niveaux taxonomiques : domaine, règne, embranchement, classe, ordre, famille, genre et espèce.

Une espèce regroupe des organismes capables de se reproduire entre eux et de produire une descendance fertile.

La nomenclature est la partie de la taxonomie qui attribue les noms scientifiques selon un système normalisé : la nomenclature binominale, composée de deux noms en latin (genre et espèce).

Histoire de la classification

• XVIII^e siècle : Carl von Linné établit la nomenclature binominale et distingue deux règnes : animal et végétal.
• XIX^e siècle : Charles Darwin propose la théorie de l'évolution.
• XIX^e siècle : Haeckel ajoute le règne des protistes (trois règnes).
• XX^e siècle : R. H. Whittaker propose cinq règnes : monères, protistes, champignons, plantes et animaux.
• XX^e siècle : L. Margulis et K. Schwartz développent la théorie endosymbiotique.
• Actuellement : trois domaines sont reconnus : Bacteria, Archaea et Eukarya.

Les arbres phylogénétiques

Un arbre phylogénétique représente les liens de parenté naturels entre différentes espèces, à partir d'un ancêtre commun.

Le Thème 11 : La fonction de nutrition

La nutrition est le processus par lequel les êtres vivants obtiennent la matière et l'énergie nécessaires pour former leurs propres structures et réaliser leurs fonctions vitales.

Les éléments indispensables

• Carbone (CO₂) : source principale de carbone, fixé par la photosynthèse.
• Oxygène (O₂) : utilisé dans la respiration cellulaire.
• Hydrogène (H₂O) : composant de l'eau et des molécules organiques.
• Azote (NO₃^-) : composant de tous les acides aminés et des nucléotides.
• Potassium (K⁺) : intervient dans l'ouverture et la fermeture des stomates.
• Calcium (Ca²⁺) : composant de la paroi cellulaire ; régule la perméabilité membranaire.
• Phosphore (PO₄^3-) : composant des nucléotides et des phospholipides membranaires.
• Magnésium (Mg²⁺) : élément central de la chlorophylle.
• Soufre (SO₄^2-) : composant de certains acides aminés.

Les étapes de la nutrition des plantes

1. Absorption de l'eau et des sels minéraux

Les poils absorbants de la racine, cellules épidermiques spécialisées, absorbent l'eau et les sels minéraux dissous dans le sol. Ces substances traversent ensuite le cortex racinaire jusqu'au xylème par deux voies :

• Voie symplastique : passage de cellule en cellule par les plasmodesmes.
• Voie apoplastique : passage par les espaces intercellulaires et les parois ; au niveau de l'endoderme, la bande de Caspary bloque ce passage et oblige l'eau à entrer dans le cytoplasme.

2. Transport de l'eau et des sels minéraux dans le xylème

L'eau et les sels minéraux remontent jusqu'aux feuilles grâce à deux mécanismes :

• Théorie de la cohésion-tension : la transpiration foliaire, par l'évaporation de l'eau au niveau des stomates, crée une force d'aspiration qui tire la colonne d'eau. Cette colonne reste continue grâce à la cohésion des molécules d'eau (ponts hydrogène) et à leur adhérence aux parois du xylème.
• Pression racinaire : l'accumulation d'eau dans les tissus racinaires génère une poussée qui fait monter la sève brute. Elle se manifeste par la guttation, c'est-à-dire l'apparition de gouttelettes d'eau au bord des feuilles.

3. Échanges gazeux : les stomates

Les stomates sont des structures de l'épiderme formées de deux cellules de garde (cellules stomatiques) délimitant un orifice appelé ostiole.

• Lorsque le CO₂ est nécessaire à la photosynthèse, les cellules de garde absorbent des ions potassium (K⁺) à l'aide d'une pompe à protons (H⁺) : l'ostiole s'ouvre.