1) La croissance des plantes.
Pour pouvoir se développer les plantes ont besoin d’eau, de lumière, d’oxygène, de carbone et d’éléments minéraux. Grâce à la photosynthèse, la plante fixe l’oxygène et le gaz carbonique, à l’origine du carbone, fournit par l’air. Le sol, lui, sert de réserve en eau et en éléments minéraux pour alimenter la plante.
Par exemple, un m2 de céréales nécessite pour son développement :
+
20 g d’azote (N),
8 g de calcium (CaO),
+
des oligo-éléments :
0,05 g de zinc,
Les besoins de la plante évoluent tout au long de sa vie donc à chaque instant de son développement, elle doit trouver les éléments qui lui sont nécessaires, sous une forme assimilable dans la solution du sol. C’est le rôle des fertilisants qui approvisionnent le sol en éléments nutritifs.
La croissance de la plante est le résultat de deux processus : d’abord de la formation de nouvelles cellules et de nouveaux organes et d’autre part de la spécialisation et l’allongement de ces cellules en fonction de leur position dans la plante. Ces processus ont lieu dans des zones nommées apex, situées a l’extrémité des racines ou des bourgeons des tiges. Les apex sont eux même formés de deux zones :
-le méristème constituée de cellules indifférenciées, avec un gros noyau mais sans vacuoles, qui assurent la production de nouvelles cellules grâce a une forte activité de division ;
-la zone d’élongation située en arrière du méristème.
L’élongation des cellules nées des divisions assure la croissance du végétal. Dans les méristèmes se produisent les divisions cellulaires qui se déroulent tout au long de la vie des plantes et contrairement aux animaux, les plantes peuvent produire de nouveaux organes même après la phase embryonnaire, les plantes conservent leur capacité à produire de nouvelles feuilles, portions de tiges et fleurs pendant plusieurs mois voire plusieurs années. Les feuilles sont formées régulièrement autour du méristème, qui reste inactif tant que la floraison ne se produit pas. Dès que celle-ci se produit, les divisions envahissent le centre du méristème qui donne alors successivement naissance aux sépales, pétales, étamines, pistil et ovaire. La floraison marque la fin de la capacité d’organogenèse de chaque méristème aérien.
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Les méristèmes. Les méristèmes apicaux sont situés aux extrémités – apex – des tiges et des racines. Le cambium est un méristème secondaire qui permet à la tige de croître en diamètre
- Division cellulaire.
Chaque cellule d’un méristème produit, suite à sa division, deux nouvelles cellules qui possèdent le même matériel nucléaire. Ce mécanisme conduit à une prolifération des cellules. La division cellulaire est une étape d’un cycle cellulaire dont la durée est en général de quelques heures. Ce cycle enchaîne interphase, mitose, et cytodiérèse :
-à l’interphase chaque filament chromosomique est dupliqué et le matériel génétique est donc présent sous la forme de paires de filaments, réunis entre eux par un centromère.
-la mitose est constitué de quatre phase :la prophase qui est la condensation en chromosome à deux chromatides de chaque paire de filaments avec la disparition de l’enveloppe nucléaire ; lorsque les chromosomes se positionnent à l’équateur de la cellule c’est la métaphase ; la séparation de chaque chromatide de chaque chromosomes au niveau des centromères, formant deux lots identiques de chromosomes à une chromatide qui migrent perpendiculairement à l’équateur de la cellule est l’anaphase ; enfin, alors que la cellules possède deux pôles, où s’assemblent les deux lots de chromosomes à une chromatide, il y a une mise en place d’une enveloppe nucléaire autour de chaque lot, c’est la télophase.
-La cytodiérèse marque la fin du cycle cellulaire : les deux nouvelles cellules se séparent. Ces cellules héritent ainsi du même nombre de chromosomes que la cellule initiale. Chaque chromosome, constitué d’une seule chromatide, se décompose peu à peu ; le retour en interphase permet d’amorcer un nouveau cycle cellulaire.
La croissance d’une plante est due à l’allongement des cellules produites par les apex. Cette « élongation » implique des modifications de la paroi qui entoure chaque nouvelle cellule. Des facteurs internes, comme les hormones, et des facteurs environnementaux, comme la lumière, contrôlent cette croissance cellulaire.
- Action des hormones et de l’environnement sur la croissance et la mise en place des organes.
L’environnement et les hormones influencent beaucoup la croissance des plantes.
Un éclairement unidirectionnel induit une croissance orientée de coléoptiles ou de jeunes tige en croissance : c’est la phototropisme. Ces organes en croissance se courbent vers la lumière : le phototropisme est positif. Cela conduit a une inégale croissance entre le coté soumis à la lumière et le coté non éclairé. Cette courbure est donc déterminée par une croissance différentielle des cellules situées sous l’apex.
L’auxine est impliquée dans la réaction phototropique, sans lumière en appliquant de façon dissymétrique des blocs de gélose imbibés d’auxine à des coléoptiles décapités. Une concentration inégale d’auxine en dessous de l’apex est à l’origine de la courbure. Lors du phototropisme positif, il y a un excès d’auxine du côté non éclairé et déficit du côté éclairé. Cette inégale répartition de l’auxine explique la croissance différentielle des cellules et la courbure phototropique.