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Préparation à l’Agrégation Interne Séances des 21 et 25 novembre 2009

ORGANISATION DES ANGIOSPERMES ET MORPHOGENESE,

L’IMPORTANCE DE LA PAROI PECTOCELLULOSIQUE

Les mots clés : cellule végétale, turgescence et plasmolyse, hypo et hypertonie, potentiel hydrique,

tonoplaste et tonoplasme, plasmodesme, parois primaire et secondaire, lamelle moyenne, cellulose,

hémicellulose, pectines, extensine (HRGP), tissu, épiderme, rhizoderme, sclérenchyme, collenchyme,

parenchyme (cortical et médullaire), cortex, stèle, endoderme, péricycle, faisceau cribro-vasculaire,

proto et méta-phloème ou xylème, pôle vasculaire (ou ligneux), différenciation centripète ou centrifuge,

ponctuation, trachéide, vaisseau parfait, fibre, rayon (ligneux ou libérien), tube criblé, cellule compagne,

cambium, assise subéro-phellodermique (phellogène), initiale cambiale, liège (ou suber), phelloderme,

aubier, duramen, hormone végétale, auxine, cytokinines, transport polarisé, photo ou gravi-tropisme,

dominance apicale, mono et sympodial, acro et basitonie, hypo et épitonie, auxèse, élasticité, plasticité,

étiolement

Dans les programmes : 1ère S 3ème Partie : la morphogenèse végétale et l'établissement du phénotype

IV- Dans la tige, la croissance cellulaire est contrôlée par une hormone : l'auxine Composition de la paroi végétale. Intervention de la pression de turgescence cellulaire et la plasticité pariétale dans la croissance cellulaire. Contrôle la croissance cellulaire par l'auxine, facteur de croissance ou hormone végétale. Synthétisée par l'apex des tiges, elle possède une double action : - une action à court terme sur la plasticité pariétale ; - une action à plus long terme sur l'expression de gènes qui participent aux divers événements du métabolisme nécessaires à la croissance.

V- Le développement du végétal est influencé par la répartition des hormones en interaction avec les facteurs de l'environnement Auxine et croissance orientée vers la lumière. Les proportions des différentes hormones (rapport des concentrations d'auxine et de cytokinine) contrôlent l'organogénèse (tige, racines) et la ramification à l’origine du port des plantes.

1ère ES Une ressource naturelle : le bois (thème au choix de 7 à 8 semaines) Permet de dégager les propriétés physico-chimiques des structures du vivant en liaison avec leurs fonctions biologiques et leur utilisation en tant que matériau pour les activités humaines. Structure cellulaire (vaisseaux et fibres), mode de croissance (cambium, cernes, aubier, cœur) et propriétés physicochimiques du bois. Les composants des parois des vaisseaux et des fibres (cellulose et lignine, tanins et composés phénoliques, pigments) conditionnent les usages des différentes essences de bois.

BCPST 1. L'organisation cellulaire et moléculaire du Vivant : étude de cellule du parenchyme palissadique (noyau, mitochondries, chloroplastes et cytosquelette) ; dans les matrices extracellulaires, la paroi végétale : architecture moléculaire et modalités de mise en place. TP : mise en évidence des principaux constituants de la cellule 2. L'organisme en relation avec son milieu 2.2 Échanges hydro-minéraux entre l'organisme végétal et son milieu ; corrélations trophiques dans l'organisme végétal : absorption racinaire, fonctionnement stomatique, circulation des sèves (cas des Angiospermes).

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3.2 Le développement post-embryonnaire des Angiospermes, de la jeune plante à la plante différenciée : croissance et différenciation de la jeune plante issue de la germination. Étude de la mise en place des structures végétatives de la tige feuillée et de la racine en relation avec les TP. Présentation des mécanismes qui accompagnent croissance et développement chez les Angiospermes : mérèse, auxèse, différenciation, grandissement cellulaire et histogenèse. Étude du phototropisme caulinaire et du gravitropisme racinaire. Processus de différenciation limité à l'exemple d'un vaisseau de xylème. - Méristèmes secondaires et croissance en épaisseur : mise en place et le fonctionnement du cambium et du phellogène. TP : anatomie et identification des : tissus végétaux, tiges, racines, feuilles, structures primaires et secondaires et organes de réserve. Préparation de coupes transversales de racines, entre-noeuds de tiges, limbe foliaire et coloration par le carmin-aluné vert d'iode. Analyse du fonctionnement des assises génératrices. Reconnaissance de la nature de l'organe et éventuellement de ses caractères en rapport avec la position systématique (Mono ou Dicotylédone).

Les supports à maîtriser : - Préparations microscopiques et colorations de cellules végétales, mise en évidence des amyloplastes,

réalisation de protoplastes - Réalisation de coupes histologiques colorées au carmin-vert d’iode de différents organes végétaux et

réalisation de schémas d’interprétation utilisant les figurés conventionnels et de dessins d’observation de cellules ou de tissus

- Interprétation et diagnose de préparations histologiques du commerce - Réalisation de protocoles expérimentaux pour mettre en évidence et comprendre le rôle

morphogénétique d’hormones végétales : auxine et cytokinines, et leur intervention dans les tropismes

- Utilisation d’un vidéomicroscope et de logiciels de traitement d’images

Quelques orientations bibliographiques : - BOWES : Atlas en couleur. Structure des plantes. 1998 (INRA) - CAMEFORT : Morphologie des végétaux vasculaires .1996 (Doin) - Dossier Pour La Science : De la graine à la plante. janvier 2000 - G. DUCREUX : Introduction à la botanique. Belin sup 2003 - HOPKINS : Physiologie végétale 2003 (De Boeck) - LUTTGE – KLUGE – BAUER: Botanique, 1997 (Tec et Doc Lavoisier) - MEYER, REEB, BOSDEVEIX : Botanique, biologie et physiologie végétale, 2008. 2ème édition

(Maloine). - MAROUF et REYNAUD : La botanique de A à Z. 2007 (Dunod) - PRAT: Expérimentation en physiologie végétale. 1994, 2007 (Hermann) + CD rom - RAVEN, EVERT et EICHHORN : Biologie végétale. 2000, 2007 (De Boeck) - ROBERT – ROLAND: Biologie végétale Tome 1 : Organisation cellulaire. 1998 (Doin) - ROBERT – CATESSON: Biologie végétale Tome 2 : Organisation végétative. 1990 et 2002 (Doin) - ROLAND-ROLAND: Atlas de biologie végétale Organisation des plantes à fleurs.5ème édition.1999

et 2004(Dunod) - SPERANZA, CALZONI : Atlas de la structure des plantes, 2005 (Belin) - LABERCHE : Biologie végétale. 2004 (Dunod) - HELLER, ESNAULT, LANCE : Abrégé de physiologie végétale (Dunod) Tome 2 : Croissance et

développement. 2000 - TAIZ and ZEIGER : Plant Physiology. 1998 et 2002 (3ème édition) (Sinauer)

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Des pistes de révision ! Les caractéristiques des cellules végétales ! L’organisation moléculaire, la mise en place et les modifications de la paroi végétale ! L’histologie des organes des Angiospermes Mono et Dicotylédones ! L’auxèse et les tropismes : photo et gravitropismes ! Le port des Angiospermes

Exemples d'épreuves orales portant sur ce thème :

Exposé de leçon en Biologie et physiologie végétales - La paroi squelettique des cellules végétales 2nde - 1ère S - Croissance chez les végétaux 1ère S - Influence des facteurs de l'environnement sur la morphogenèse végétale 1ère S - La croissance cellulaire et son contrôle chez les végétaux 1ère S - L'auxine 1ère S - Le port du végétal, résultat d'interactions multiples 1ère S - Les tropismes 1ère S - Phytohormones et contrôle de la morphogenèse végétale 1ère S - Quelques exemples de l'influence des facteurs internes et externes sur le développement végétal 1ère S - La gestion raisonnée des forêts et ses bases scientifiques 1ère ES - Le bois : structure et propriétés 1ère ES Épreuve professionnelle au niveau lycée (comportant la présentation de travaux pratiques et de techniques de classe) Biologie et physiologie végétales - Cellules animales et cellules végétales 2nde - Unité et diversité des cellules végétales 2nde-1ère - Caractéristiques structurales et fonctionnelles de la cellule végétale 2nde-1ère S - Unité et diversité des cellules d'un végétal 2nde-1ère S - La paroi squelettique des cellules végétales 1ère S-1èreES - Influence des facteurs externes sur le port des végétaux 1ère S - La construction d'un végétal 1ère S - La croissance cellulaire des végétaux et l'auxine 1ère S - Les facteurs agissant sur le développement végétal 1ère S - Les hormones et le développement des végétaux 1ère S - Les hormones végétales 1ère S - Les tropismes 1ère S - La croissance racinaire 1ére S - Le bois : structure et propriétés 1ère ES - Le bois : tissu et matériau 1ère ES

Travail prévu Rappel des principales connaissances sur :

- Les caractéristiques de la cellule végétale - L’architecture moléculaire, la mise en place et les propriétés de la paroi végétale - L’histologie végétale - Le rôle des hormones végétales dans la croissance et la morphogenèse

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Deux activités à préparer avant la séance ( présentation par deux stagiaires)

Activité 1 : Présentation d’une progression TP-cours sur : « Le contrôle de la croissance cellulaire

dans la tige par une hormone : l’auxine » dans la partie « Morphogenèse végétale » en 1ère

S

Seront précisés les objectifs cognitifs et méthodologiques, les supports utilisés, la répartition horaire entre TP et cours. Activité 2 : présenter une activité de TP à partir du document proposé, en indiquant la place dans la

progression, la problématique dans laquelle elle s’inscrit et l’exploitation des résultats obtenus.

D’après PRAT: Expérimentation en physiologie végétale. 2007 (Hermann)