TP: Organisation générale de l’appareil végétatif des angiospermes. - -

TP: Organisation générale de l’appareil végétatif des angiospermes.

OBJECTIFS:

Etude morphologique, anatomique et fonctionnelle des tiges, des feuilles et des racines (relation structure-fonction) et adaptation au milieu

Précision sur les contenus attendus et limites Compétences et critères de réussite Organisation générale de l’axe végétatif (tige,

feuille et racine)

Coupes de limbe de feuille

Coupes de tige (structure primaire) Coupes de racines (structure primaire)

REALISER UNE MANIPULATION

Réaliser des coupes à main levée avec coloration au carmino-vert.

- Respecter un protocole

(penser à bien rincer pour éliminer toute trace d’eau de Javel, sinon, la coloration ne prend pas)

- Réaliser un geste technique: coupes histologiques (Coupes fines -mieux vaut une coupe incomplète et fine qu’une coupe complète et épaisse).

- Réaliser une préparation microscopique (préparation fine, pas de bulles d’air, le liquide ne déborde pas de la lamelle, une zone intéressante est présentée à

l’examinateur)

- Maîtriser un outil d’observation: le microscope (choix judicieux de l’objectif, réglage correct de la lumière, réglage du contraste avec le diaphragme)

EFFECTUER DES REPRESENTATIONS GRAPHIQUES ET PRESENTER LES RESULTATS

Utiliser les représentations conventionnelles pour réaliser des schémas d’interprétations des coupes (les codes restant à disposition des étudiants)

- Organiser correctement le schéma.

Schéma centré sur la page

Schéma montrant la symétrie de l’organe, utilisation correcte des figurés conventionnels

- Mettre un titre complet au schéma

(nature de la coupe, nature de l’organe, nature de la coloration, nature de l’organisme d’origine si il est indiqué, mode d’observation et éventuellement grossissement).

ELABORER UN PROTOCOLE EXPERIMENTAL EXPLOITER UNE OBSERVATION OU UN RESULTAT

-

Identifier une technique microscopique

-

Identifier des structures Observation d’ectomycorhizes

Tissus à reconnaître: parenchyme chlorophyllien, parenchyme de réserve, xylème, phloème,

épiderme, sclérenchyme, collenchyme, endoderme, méristème

L’étude anatomique est réalisée à partir de coupes à main levée ou de lames du commerce. la

détermination de la position systématique et du type d’organe sont hors programme

Les racines: ancrage au sol et absorption hydrominérale.

Le système racinaire peut présenter deux morphologies principales:

Appareil racinaire pivotant: une racine principale bien visible qui présente des ramifications appelées racines latérales. Les photos ci-dessous représentent deux stades de développement de l’appareil racinaire de pois.

Appareil racinaire fasciculé: dans ce cas, il n’est pas possible de distinguer les racines principales des racines latérales (ex: appareil racinaire fasciculé de plantain).

Certaines plantes développent en plus des racines à partir de la tige: ce sont des racines adventives qui jouent essentiellement un rôle d’ancrage

Racine principale ou

pivot Jeunes racines

latérales

Racines latérales développées mais plus fines que la racine pivot 0,7 mm

1,5 cm appareil racinaire

fasciculé de plantain

4 cm

racines adventives sur une tige de lierre

0,5 cm

Les principaux types de tissus végétaux

Classes Exemples Caractéristiques épaisseur de

la paroi Nature de la matrice extra-

cellulaire Parenchymes Parenchyme

cellulosique Cellules isodiamétriques Paroi fine Paroi pecto- cellulosique

Tissus de

revêtement Epiderme Généralement, une seule couche cellulaire

Présence de stomates dans le cas des feuilles et des tiges

Epaississement des cellules sur leur face externe, par une cuticule dans le cas des feuilles et de la tige

Paroi fine Paroi pecto- cellulosique + cutine

Tissus de

soutien Collenchyme Cellules formant des massifs Paroi épaisse Paroi pecto- cellulosique épaisse Sclérenchyme Lorsque la paroi est si

épaisse que la lumière de la cellule n’est plus visible, on parle de fibres

P a r o i t r è s

épaisse Paroi épaisse avec lignine

Tissus

conducteurs Xylème C e l l u l e s d e d i a m è t r e souvent imposant, associées à d e s fi b r e s e t à d u parenchyme

Paroi épaisse Paroi liginifiée

Xylème I On distingue un « sens de différenciation » allant des cellules les plus petites au plus grosses

Xylème II Les cellules conductrices sont alignées et ont toutes la même taille

Phloème M a s s i f s c e l l u l a i r e s compacts, on peut parfois observer les cribles des tubes criblés. Les cellules compagnes associées aux tubes criblés sont de forme triangulaire.

Dans le cas du phloème II, les tubes criblés sont de petite taille et sont alignés

Paroi fine Paroi pecto- cellulosique

Tissu contrôlant le transport de la solution du sol

Endoderme Une seule couche cellulaire Paroi localement épaissie:

endoderme à cadre de Caspary ou endoderme à épaississement en U

P a r o i l o c a l e m e n t épaissie

Paroi lignifiée

Méristème Procambium ( m i s e e n p l a c e d e s t i s s u s primaires)

Paroi pecto- cellulosique

Cambium (mise en place des tissus secondaires)

cellules rectangulaires

aplaties Paroi pecto-

cellulosique

Structure des éléments conducteurs.

Eléments conducteurs du xylème :

! Ils conduisent la sève brute (eau + sels minéraux) dans la plante.

! Les éléments conducteurs du xylème sont des tubes formés de cellules mortes à paroi lignifiées mises bout à bout.

! Ces cellules communiquent latéralement par des ponctuations (zone où la paroi est amincie) et verticalement par des ponctuations (on parle alors de trachéides) ou des perforations (on parle alors d’éléments de vaisseau).

! Les premiers éléments conducteurs du xylème qui se mettent en place sont des trachéides de petit diamètre possédant peu d’épaississements de lignine (protoxylème)

! Au cours du temps, les éléments qui se mettent en place ont un plus gros diamètre et des épaississements de lignine plus abondants (métaxylème).

Eléments conducteurs du phloème :

! Ils conduisent la sève élaborée (eau + molécules organiques) dans la plante.

! Les éléments conducteurs du phloème sont des cellules vivantes, à paroi pecto-cellulosique qui communiquent entre elles par des plasmodesmes élargis dont l’ensemble forme un crible (on parle de tube criblé).

! Les tubes criblés communiquent avec des cellules compagnes.

Les éléments conducteurs du xylème et du phloème sont associés à des fibres et à des cellules de parenchyme.

Vaisseau

Diamètre

XYLEME PHLOEME

Trachéide ou vaisseau

cribles

Lignine

Parenchyme

Une plage criblée

Protocole : coupe transversale et coloration d’organes végétaux

Réalisation des coupes.

" Définir un plan de coupe droit

" Les coupes doivent être minces (environ 5-10 µm d’épaisseur) : pour cela on fait les coupes avec

une lame de rasoir.

" Pour les coupes de tige et de racine, la symétrie des coupes étant radiale, ¼ de bonne coupe est

suffisant, Il suffit donc qu’un endroit soit très fin pour pouvoir faire des observations correctes.

" Il est nécessaire de faire de nombreuses coupes (une dizaine) et de choisir les plus fines.

" Pour faire les coupes deux méthodes :

•Prendre l’échantillon verticalement et couper vers soi à l’aide de la lame de rasoir, en faisant avancer la lame progressivement dans l’échantillon.

•Couper un fragment de moelle de sureau en deux

Tailler le fragment de manière à placer l’échantillon dedans

•Couper l’échantillon avec le bâton de moelle

" Ne jamais laisser se dessécher les coupes donc dès qu’elles sont réalisées, les disposer sur un

tamis que l’on met sur un verre de montre contenant de l’eau. Eliminer les coupes épaisses.

Coloration des coupes :

Le principe est d’identifier les tissus grâce à la nature de leur paroi.

1) Elimination du contenu cytoplasmique par traitement à l’eau de Javel.

Mettre les coupes dans l’eau de javel pendant 15 minutes. Rincer ensuite soigneusement à l’eau.

2) La molécule à colorer doit avoir des liaisons chimiques libres pour fixer le colorant : on réalise donc un traitement : le mordançage (hydrolyse ménagée) qui attaque un peu les molécules pour libérer les liaisons. Pour cela, on utilise de l’acide acétique.

Plage criblée

Cellule compagne Elément

conducteur du phloème Elément

conducteur du xylème

Fibre

Coupe transversale dans du phloème I 50 µm

Coupe transversale dans du xylème I

Cavité préparée pour y insérer

l’objet à couper Deux demi- cylindres

de moelle de sureau

rasoir

Le bâton de sureau avec L’organe végétal est tenu entre le pouce et l’index et les coupes sont faites à main levée

Mettre les coupes dans de l’eau acétique (acide acétique 10%) pendant 1 minute. Ne pas rincer ensuite.

3) La dernière étape est l’étape de coloration. La coloration des parois se fait par coloration des composés principaux : cellulose et lignine. On utilise pour cela le carmino-vert de mirande.

Le carmino-vert de mirande est un mélange de deux colorants : la carmin aluné et le vert d’iode.

Le carmin aluné colore en rose les parois pecto-cellulosiques ; le vert d’iode y surajoute une teinte verte lorsque les parois sont lignifiées et une teinte jaune-verdâtre lorsqu’elles sont cutinisées ou subérifiées.

Mettre les coupes dans le carmin-vert d’iode pendant 20 minutes.

Rincer les coupes et les conserver dans l’eau. Montrer entre lame et lamelle dans l’eau.

- Réaliser des coupes colorées au Carmin-vert d’iode des échantillons de racine à votre disposition.

- A l’aide de votre préparation ou d’une lame du commerce réaliser un schéma avec figurés conventionnels de la coupe de racine.

Conventions pour les schémas d’interprétation d’ensemble.

Le schéma d’ensemble doit traduire la forme de l’organe étudié, l’emplacement et les proportions des différents tissus délimités par des traits.

Il doit représenter l’organe tout entier ou une proportion significative de l’organe (1/2 ou ¼)

Aucune cellule ne doit figurer sur ce schéma : Les schémas sont réalisés au moyen des signes conventionnels ci-après.

TITRE:

- Légender la coupe transversale de racine et mettre des légendes

fonctionnelles.

1

2

3

2 4

5

6

7 8

Légende Fonction (si possible)

1 2 3 4 5 6 7 8

200 µm

Les mycrorhizes.

90 % des angiospermes présentent des racines qui établissent des association symbiotiques avec les champignons. Les mycorhizes sont les résultats de cette association. On distingue deux grands types de mycorhizes:

les ectomycorhizes (E) dans lesquelles les filaments mycéliens du champignon restent à l’extérieur des cellules végétales.

les endomycorhizes (B) dans lesquels les filaments mycéliens fracturent la paroi des cellules corticales de la racine et repoussent la membrane plasmique en formant des structures de types arbuscules.

On peut observer le partenaire « champignon » de la mycorhize à l’aide d’une coloration au bleu coton lactique qui colore en bleu la paroi des champignons (constituées essentiellement de callose et de chitine).

Une coupe de racine de pin parasol associé au champignon mycorhizien Pisolithus arhizus, colorée au bleu coton lactique

Les feuilles: surfaces d’échanges gazeux et principaux lieux de photosynthèse.

-Observer la coupe de limbe de feuille de houx: reconnaître les différents tissus

-Faire un schéma avec figurés conventionnels et légendes fonctionnelles.

jeunes feuilles entourant le bourgeon terminal

bourgeon axillaire au niveau du noeud (forme les ramifications de la tige)

noeud (zone d’insertion de la feuille sur la tige)

tige limbe pétiole entrenoeud

extrémité de l’axe feuillé d’un Forsythia (à l’échelle)

TITRE:

Les tiges: lieu de circulation des sèves et axe aérien dressé.

-Observer la photographie de CT de tige de Renoncule et légender cette photographie en plaçant des légendes fonctionnelles

1 2

3

5

6 7

8

5

9

Légende Fonction (si possible)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4

- Observer la coupe transversale de tige de maïs et reconnaître les tissus.

BILAN: Les organes végétatifs des angiospermes: relation structure- fonction

Racine

Appareil ramifié Ancrage

Poils absorbants

Nombreuses ramifications Formation de mycorhizes

Vaste surface d’échanges: absorption hydrominérale

Elèments conducteurs de sève Transfert de sève brute vers les organes aériens

Poussée racinaire

Apport de matière organique en provenance des organes aériens (sève élaborée)

Tige

Elements conducteurs de sève distribution de la solution hydrominérale et des assimilats organiques dans la plante

Présence de tissus de soutien formation d’un axe aérien dressé permettant d’exposer les feuilles à la lumière

Feuilles

^Stomates Transpiration foliaire permettant la montée de la sève brute

Echanges gazeux photosynthétiques

-

Forme aplatie qui augmente le rapport surface/volume.

-

Tissus de soutien permettant de maintenir la feuille à plat

Favorise les échanges de gaz et la captation de l’énergie lumineuse

- Parenchyme chlorophyllien Captation de l’énergie lumineuse et photosynthèse

- Eventuellement, parenchyme lacuneux

Facilite la circulation des gaz au sein de la feuille

Tissus conducteurs sous forme de faisceaux criblo-vasculaires (= cribro-vasculaires)

Apport d’eau et de sels minéraux, exportation de la matière organique