TD2 Etude des méristèmes, de la différenciation et de la

TD2

Etude des méristèmes, de la différenciation et de la

dédifférenciations cellulaire

Pr.SOUALMI K

Année Universitaire: 2019-2020

Localisation du méristème primaire et méristème

secondaire chez une jeune plante Angiosperme

Dicotylédone

. .

. .

I

Les méristèmes

1- Les Méristèmes primaires

I

différencient en tissus primaires dont la disposition relative dans un organe constitue sa structure primaire.

Les cellules du méristème primaires sont à l’origine du procambuim qui donne le protoxylème et le protophloème.

Cellules de méristème primaire

2. Les méristèmes secondaires ou méristèmes latéraux,

Chez la plupart des Monocotylédones et certaines Dicotylédones herbacées, la croissance des organes cesse avec la croissance

primaire.

Chez les Gymnospermes et les Dicotylédones ligneuses, le

diamètre des racines et des tiges continue à accroître dans les zones qui ne s’allongent plus, c’est une croissance en épaisseur assurée par les méristèmes secondaires .

Ce type de croissance qui implique la production de tissus

secondaire est appelée croissance secondaire donnant la structure secondaire.

Noyau

Vacuole

Paroi

cytoplasme

Cellules de méristème secondaire

3.Caractères cytologiques des méristèmes:

Méristèmes primaires Méristèmes secondaires localisation Méristèmes apicaux

Extrémités de tiges et racines

Méristèmes latéraux

Parties âgées des tiges et racines Rôle Croissance en longueur Croissance en épaisseur

Cellules (forme) Petites polyédriques, isodiamétriques

Grandes, fusiformes, allongées dans le même sens que l’organe

Noyau Sphérique, volumineux, au centre de la cellule, très riche en

chromatine

Lenticulaire ou fusiformes, assez petit, appliqué contre la paroi, peu riche en chromatine

Cytoplasme Dense, abondant peu

Vacuome Nombreuses et très petites

vacuoles au contenu très concentré

Une ou deux grandes vacuoles au contenu peu concentré

Paroi Pecto-cellulosique mince Pecto-cellulosique mince Chondriome

(mitochondries)

A l’état divisé A l’état divisé

Plastidome Plaste non différenciés (pro plastes) Plaste non différenciés (pro plastes) Lipides Granulations lipidiques peu

nombreuses, de petites taille

Granulations lipidiques peu nombreuses, de petites taille

Méristème primaire Méristème secondaire

Apex des tiges et des racines Croissance en longueur

Cellules se divisent dans tout les sens Vacuoles petites et nombreuses

Structure primaire

Parties âgées des tiges et des racines Croissance en épaisseur

Cellules se divisent dans un seul sens Un à deux grandes vacuoles

Structure secondaire

4- Comparaison histologique entre méristème primaire et méristème secondaire

Tissu primaire méristème Tissu secondaire secondaire

Protoderme Epiderme Liège

(suber) Méristèmes Méristème Tissu

primaires fondamental fondamental Peridèrme Ecorce phellogène phelloderme moelle (parenchyme Rayons médullaires cambium secondaire)

inter-fasciculaire

phloème II (liber)

cambium Pachyte phloème I xylème II

Procambium cambium (bois) Xylème I fasciculaire

5. Fonctionnement des méristèmes primaire et secondaire

Faisceaux conducteurs

(F.C.V)

Coupe transversale d’une tige primaire

Rayons médullaires

Cambium fasciculaire

Cambium inter-fasciculaire

moelle

écorce

Suber

Phellogène Phelloderme

Parenchyme cortical Parenchyme médullaire Phloème

Liber

Cambium Xylème I Bois

Périderme

Schéma d’une tige secondaire

Pachyte

II. Différenciation cellulaire 1. Définition

Chez les organismes multicellulaires, toutes les cellules ne sont pas identiques. Elles présentent des différences importantes au niveaux de leur morphologie et de leur fonction.

Ces différentes cellules sont dérivées d'un seul type cellulaire, les cellules de méristèmes, grâce à la différenciation.

La différenciation est un mécanisme par lequel des cellules

méristématiques se spécialisent en de nombreuse types cellulaires composant les organes de la plante. C’est une transformation de cellules jeunes en cellules adultes. Ces cellules perdent leur

capacité de se diviser et acquièrent des caractères morphologiques et fonctionnels différents selon leur position dans l’organe.

La morphologie d'une cellule peut changer radicalement durant la différenciation, mais le matériel génétique reste le même.

Une cellule capable de se différencier en tous les types cellulaires est dite totipotente^.

Les cellules méristématiques arrêtent leur prolifération et se

différencient définitivement après l'induction florale et formation des tissus de la fleur.

2.Différenciation de tissu conducteur 2-1. tube criblé

- A partir des cellules méristématiques de procambium.

- Division longitudinale donnant naissance à 2 cellules filles situées au même niveau; l’une d’elle fournira la cellule criblée et l’autre la cellule criblée.

- La cellule criblée s’allongent s allonge , ses vacuoles fusionnent en une grande vacuole centrale. Les parois latérales deviennent épaisses tout en restant cellulosique .

- Le noyau dégénère ainsi que le tonoplaste de la vacuole.

- Au cours de cette transformation du contenu vivant de la cellule criblée, les parois latérales se percent de pores et forment des

cribles.

Remarque: Les cellules criblées sont vivantes au premier stade de leur développement puis deviennent anucléés en fin de

différenciation.

Cellule criblé Cellule compagne

a b

c d

e

f

Différenciation d’un tube criblé

tonoplaste

2-2. Vaisseau ligneux

Exemple d’un vaisseau parfait rayé

- A partir des cellules méristématiques de procambium.

- Les cellules vivantes s’allongent et leur cytoplasme élabore contre la paroi primaire des dépôts secondaire de lignine de formes diverses.

- Le noyau et le tonoplaste de la vacuole disparaissent ainsi que le contenu du cytoplasme.

- Les parois transversales se résorbent et font communiquer entre eux tous les éléments d’un même vaisseau (parfait).

a

b

c d

Différenciation d’un vaisseau ligneux Exemple d’un vaisseau parfait rayé

vacuole

noyau

Paroi transversale Paroi latérale

Dépôt de lignine

3. Caractères de la différenciation cellulaire

1- Grandissement des cellules avec développement important de la vacuole. Cette élongation est à l’origine de la croissance en

longueur des organes végétaux.

2- Transformation de certains constituants cellulaire:

. Différenciation de la paroi cellulaire . Pro plaste en plaste différenciés

3- Différenciation morphologique des cellules adaptées à des fonctions très précises: Photosynthèse, accumulation des

réserves, conduction, soutien……

III- Dédifférenciation cellulaire 1. Définition

Phénomène par lesquels des cellules différenciées peuvent redevenir jeunes et acquièrent la possibilité de se multiplier à nouveau, puis de se spécialiser. C’est le retour à l’état

méristématique ou dédifférenciation cellulaire( phénomène réversible).

Chez les végétaux, l’organogenèse et la morphogenèse ne se limitent pas au développement embryonnaire mais sont

transférées aux tissus méristématiques qui conservent la

capacité de se diviser , se différencier, se dédifférencier et donc d’etablir une organogénese permante: c’est la totipotence de la cellule végétale qui est à l’origine de la multiplication

végétative artificielle et naturelle(bouturage, marcottage culture in vitro et greffage)

2. Caractères de la dédifférenciation

1- Perte des fonctions physiologiques spécifiques avec perte des caractères structuraux correspondants.

2- Augmentation du rapport nucleoplasmique.

3- Reprise de l’activité mitotique.

4- Réapparition des caractères histologiques étendues(

photosynthèse, conduction…….).

Remarque1: Seule les cellules à paroi pecto cellulosique mince comme le parenchyme et l’épiderme, sont capables de se

dédifférencier.

Les cellules à paroi lignifiée ou suberifiée ne peuvent se dédifférencier: Ce sont des cellules mortes

Remarque 2: L’essentiel des modifications rencontrées, dans les tissus des végétaux intéresse les compartiments responsables de l’originalité du monde végétale: Plastes, vacuoles et parois.

T.D 3

Anatomie comparée des organes végétaux Angiospermes

Structure primaire

1- Interprétation des caractères des tiges et racines Angiospermes Monocotylédones et Dicotylédones.

2- Comparaison anatomique entre tiges et racines Angiospermes Monocotylédone et Dicotylédone.

3- les caractères anatomiques qui permettent de différencier entre Les Angiospermes Monocotylédones et Dicotylédones.

4- Comparaison anatomique des feuilles Angiospermes Monocotylédones et Dicotylédones.

Plan

Epiderme

Moelle (parenchyme) Cambium

Xylème primaire Phloème primaire Tissu conducteur

Structure primaire dans une tige

Fig. A

Fig. B

Fig. A

Fig. B

FCV cortical

Phloème I Cambium Xylème I

FCV

Cylindre central

Ecorce

FCV: faisceau criblovasculaire Metaxylème

Protoxylème

Cylindre central Ecorce

Figure A: C’est une CT dans une tige Angiosperme Dicotylédone à structure primaire.

 Symétrie axiale.

 Ecorce réduite, cylindre central développé .

 Le nombre de tissu conducteur est inférieur ou égale à 10.

 Xylème superposé au phloème.

 Xylème centrifuge , phloème centripète.

 Cambium entre xylème et phloème .

 Moelle très développée.

Figure B: C’est une CT dans une tige Angiosperme Monocotylédone à structure primaire.

 Symétrie axiale.

 Ecorce réduite, cylindre central développé .

 Le nombre de tissu conducteur est important . La taille diminue du centre vers la périphérie.

 Xylème superposé au phloème.

 Xylème centrifuge est en V phloème centripète.

 Cambium absent .

 Moelle est réduite car elle est occupée par les vaisseaux parfaits du métaxylème.

1

Phloème primaire

protoxylème cambium

Sclérenchyme

metaxylème

moelle

Xylème centrifuge

Zone subéreuse

Zone pilifère

Zone de croissance La coiffe

Les différentes parties d’une racine

Fig. C

Fig. D

Fig. C

Fig. D

Cambium

Zone pilifère

parenchymateuse Metaxylème

Protoxylème

C.C.

E.

Figure C: C’est une CT dans une racine Angiosperme Dicotylédone à structure primaire.

 Symétrie axiale et présence du rhizoderme( assise pilifère plus assise subéreuse)

 Ecorce est développée ,cylindre central est réduit.

 Nombre des tissus conducteur est réduit.

 Xylème alterne avec le phloème et tous les deux sont centripètes .

 Présence du cambium entre xylème et phloème.

 Péricycle est monostratifié.

 Endoderme est à cadre.

 Moelle est réduite car elle est occupée par les vaisseaux du métaxylème.

Figure C: C’est une CT dans une racine Angiosperme Monocotylédone à structure primaire.

 Symétrie axiale et présence du rhizoderme ( assise pilifère plus le subéroide)

 Ecorce est développée cylindre central est réduit.

 Nombre des tissus conducteur est supérieur à 10.

 Xylème alterne avec le phloème et tous les deux sont centripètes .

 Absence du cambium.

 Péricycle peut être mono ou pluristratifié.

 Endoderme est en U ( ou en fer à cheval).

 Moelle est développée.

2. Comparaison anatomique entre tige et racine des Angiospermes Dicotylédone

Tige Angiosperme Dicotylédone Figure A

Racine Angiospermes Dicotylédone Figure C

 Xylème centrifuge

 Xylème superposé au phloème

 Ecorce réduite

 Cylindre central développée

 Moelle développée

 Xylème centripète

 Xylème alterne avec le phloème

 Ecorce développée

 Cylindre central réduit

 Moelle réduite

Comparaison anatomique entre tige et racine des Angiospermes Monocotylédones

Tige Angiosperme Monocotylédone Figure A

Racine Angiospermes Monocotylédone Figure C

 Xylème centrifuge

 Xylème superposé au phloème

 Ecorce réduite

 Cylindre central développée

 Moelle réduite

 Xylème centripète

 Xylème alterne avec le phloème

 Ecorce développée

 Cylindre central réduit

 Moelle développée

3. Caractères différentiels entre Monocotylédone Dicotylédone

Monocotylédone( tige ou racine) Dicotylédone( tige ou racine)

 Grand nombre de tissu conducteur

 Endoderme en U ou en fer à cheval

 Absence du cambium

 Absence de la structure secondaire (Sclérification souvent importante du parenchyme cortical et parenchyme médullaire).

 Nombre de tissu conducteur est réduit

 Endoderme à cadre

 Présence du cambium

 Présence de la structure secondaire (Les formations secondaires deviennent importante et occupent presque toute la stèle).

Endoderme (imprégné de subérine et lignine)

Phloème primaire

Xylème primaire Cambium

Péricycle

Détail du cylindre central dans la racine Monocotylédone

Endoderme en U

Phloème Péricycle

Xylème

Faisceau criblovasculaire

Epiderme

Ecorce

Cylindre central Assise pilifère

Subéroide Rhizoderme

Epiderme

parenchyme palissadique

Parenchyme lacuneux

Nervure principale

Nervure principale

Nervure secondaire

= T.C limbe

Feuille

Dicotylédone

Fig. E 1

Fig. F 2

= limbe

=Parenchyme chlorophyllien 4

Feuille Monocotylédone

4. Comparaison anatomique des feuilles des Angiospermes

Feuille Monocotylédone Feuille Dicotylédone

 Symétrie Bilatérale avec les stomates sur les deux faces.

 Tissus conducteurs nombreux et parallèles .

 Mésophylle homogène.

 Symétrie bilatérale avec

dorsiventralité et stomate uniquement sur la face inférieure.

 Tissu conducteur réduit en arc.

 Mésophylle hétérogène .

T.D.4. Anatomie comparée de la

structure secondaire des Angiospermes

Dicotylédones et des Gymnospermes

1. a. Interprétation de la figure . H et la figure. I

Cambium fasciculaire Inter fasciculaire

Pachyte continu

Pachyte discontinu

- La figure H représente une C.T d’une tige jeune Angiosperme Dicotylédone qui présente le cambium fasciculaire ,formé par le procambium et le cambium interfasciculaire formé par

dédifférenciation des cellules des rayons médullaires.

- La figure I représente une C.T d’une tige âgée Angiosperme

Dicotylédone à structure secondaire dans un pachyte. Une partie de la tige âgée forme le pachyte continu car cambium

interfasciculaire est fonctionnel( deux anneaux concentriques de bois et de liber)

L’autre partie de la tige âgée représente un pachyte discontinu car seul le cambium fasciculaire est fonctionnel.

Les caractères anatomiques de la tige âgée(figure I)

Les caractères d’organe:

 Symétrie axiale

 Présence de l’ épiderme(les restes)

Différenciation du xylème primaire : centrifuge

 Position du xylème primaire :entre les rayons médullaires les plus larges

 Moelle développée par rapport au reste des tissus

Présence du pachyte et du périderme Les caractères du groupe:

 Rayons ligneux uni et multiseriés(c’est un critère histologique des Dicotylédones)

 Bois hétérogène plus cellules compagnes

Xylème primaire Rayon médullaire

Fig. J Fig. K

Pachyte continu

b- Interprétation de la figure. K et la figure. J

- La figure K représente une C.T d’une racine jeune Angiosperme Dicotylédone qui montre la formation du cambium étoilé entre le métaphloème et le

protoxylème.

- La figure L représente une C.T d’une racine âgée Angiosperme Dicotylédone avec un cambium circulaire continu qui donne un pachyte continu.

Les caractères anatomiques de la racine âgée Angiosperme Dicotylédone Les caractères d’organe:

 Symétrie axiale

 Xylème primaire centripète

 Position du xylème primaire: entre les rayons médullaires les plus larges

 Moelle très réduite

 Présence du pachyte et du périderme Les caractères du groupe:

 Rayons ligneux uni et multiseriés

 Bois hétérogène plus cellules compagnes

Les caractères anatomiques de la tige âgée Gymnosperme (figure N)

Les caractères d’organe sont identiques à ceux de la tige âgée Angiosperme Dicotylédone

Les caractères du groupe:

 Rayons ligneux unisériés

 Bois homogène

 Présence des canaux à résine

Bois homoxylé - C.T. bois de Pin

C- Interprétations des figures M et la figure N

La figure M représente une C.T dans une tige âgée qui montre le bois des Angiospermes Dicotylédones.

 La figure M1 : Un bois hétérogène avec trachées ,fibres parenchyme ligneux.

 La figure M2: Un bois hétérogène en anneaux avec bois initial et bois final.

 La figure M3: Un bois hétérogène diffus . La distinction entre bois du printemps et bois d’automne n’est pas nette.

La figure N représente une C.T dans une tige âgée Gymnosperme. C’est un bois homogène avec les trachéides aréolées qui assurent la conduction et le soutien.

On distingue un bois initial et un bois final.

Coupe transversale d’un tronc d’arbre

bois

automne

C.T. dans une tige âgée d’une Gymnosperme de Pin

Cerne ou

anneau ligneux

B.I B.F

Liber

Bois de printemps

Bois d’automne Vaisseaux

Rayon ligneux

Parenchyme ligneux

Figure M1: Bois en anneau

Figure M2^: Vaisseaux répartis en anneau : Bois en anneau Porosité annulaire

Figure M3: Vaisseaux dispersés dans toute l’étendue de l’anneau ligneux. Porosité diffuse

Figure N: Bois homoxylé

2- Comparaison entre bois des Angiospermes Dicotylédones et bois des Gymnospermes

Bois des Angiospermes Bois des Gymnospermes

Bois hétérogène

Vaisseaux parfaits: trachées rayés réticulés et ponctués Rayons ligneux uni et

multiseriés

Bois homogène

Vaisseaux imparfaits:

trachéides aréolées

Rayons ligneux unisériés

Les subdivisions du Règne Végétale

Procaryotes Bactéries + Cyanophycées Algue

Thallophytes Champignons Lichens

Cryptogames Bryophytes

Ptéridophytes

Prespermaphytes Spermaphytes ou

Gymnospermes Angiospermes

Dicotylédones Monocotylédones

C O R m O P H Y T E s E

U C A R Y O T E s

Phanérogames

3. Evolution des vaisseaux chez les Cormophytes vasculaires ( Trachéophytes)

les Cormophytes vasculaires sont des végétaux qui possèdent un appareil conducteur. Ce sont les Ptéridophytes et les Spermaphytes ou les Phanérophytes.

Les éléments fonctionnels du xylème sont les vaisseaux conducteurs

Il y a 2 types de vaisseaux:

- les Trachéides ou vaisseaux imparfaits : annelées, spiralées, scalariformes ou aréolées.

- les trachées ou vaisseaux parfaits: rayés, réticulés et ponctués.

Vaisseaux Vaisseaux imparfaits ou trachéides Vaisseaux parfaits

Annelées Spiralées Scalariforme Aréolées Trachées

Ptéridophytes Protoxylème Protoxylème Métaxylème

Gymnospermes Protoxylème Protoxylème Métaxylème

Angiospermes Dicotylédones et Monocotylédones

Protoxylème Protoxylème Métaxylème

Groupes végétaux