La nutrition chez les végétaux • Réalisé par: Pr. KHAY WAFAE • Année universitaire: 2022-2023 Réalisé par: Pr. KHAY WAFAE Année universitaire: 2022-2023

Les plantes immobiles mode de vie fixe Le fonctionnement de l’organisme entier: les fonctions biologiques Stratégies adoptés à la vie fixée Exemple: influencé solution

La nutrition chez les végétaux La reproduction chez les végétaux (angiospermes) ➢La nutrition hydrique ➢La nutrition minérale ➢La nutrition carbonée La reproduction sexuée La reproduction végétative

La nutrition hydrique chez les végétaux

Introduction la survie et le fonctionnement normal de tout être vivant, à savoir sa croissance et son développement, exigent la présence d’eau. Cette importance de l’eau pour les plantes se reflète d’ailleurs dans leurs composition, en effet, la teneur en eau dans les tissus des végétaux sup en pleine végétation est de l’ordre de 80 à 9O%. Pourquoi l’eau est-elle si importante pour les végétaux? Quels sont les moyens utilisés par les plantes pour assurer leur approvisionnent en eau? 7

Importance de l’eau dans la plante • En général, la teneur en eau dans les tissus des végétaux superieur en pleine végétation est de l’ordre de 80 à 9O% • Rôles de l’eau dans la plante: ➢L’eau sert de véhicule aux aliments, aux déchets, aux hormones ( sève brute et sève élaborée). ➢Elle maintient les cellules en turgescences. ➢Elle intervient directement dans le métabolisme. ➢Elle intervient dans la photosynthèse.

1. Absorption de l’eau

Organes d’absorption de l’eau C/C: L’absorption de l’eau se fait par la racine au niveau de la zone pilifère: les poiles de cette région portent le nom de poils absorbants 10 Fig: Mise en évidence de la zone d’absorption d’eau

• Un poil absorbant est une cellule allongée à grande vacuole dont la concentration du suc vacuolaire est supérieure à celle du milieu extérieur. Fig: Coupe transversale d’une racine vue au microscope Fig: Schéma d’un poil absorbant Organes d’absorption de l’eau

2. Circulation de l’eau dans la plante Le transport de l'eau dans les plantes est un processus au cours duquel les plantes absorbent l'eau et les minéraux par leurs racines, les transmettent à travers les vaisseaux conducteurs du xylème et libèrent l'eau sous forme de vapeur par transpiration au travers des stomates sous les feuilles.

• Le transit horizontal dans la racine • Transit vertical dans les vaisseaux de xylème • Transit depuis les vaisseaux jusqu’aux tissus aériens 2. Circulation de l’eau dans la plante

2. Emission d’eau • L'eau est extraite par les racines des plantes, elle circule dans la tige et les feuilles puis elle est vaporisée à travers les stomates dans l'atmosphère. Le soleil fournit l'énergie nécessaire à la vaporisation de l'eau. • La transpiration des plantes permet l'évacuation d'eau sous forme de vapeur. Elle s'effectue au niveau des stomates des feuilles. Ce phénomène sert de « moteur » pour faire monter la sève.

Localisation de la transpiration 15 Fig: Structure d’un stomate

Structure des stomates • Un stomate est constitué par deux cellules, en forme de graine d’haricot, accolées sauf au niveau d’un orifice l’ostiole dont les dimensions peuvent varier. • Ouverture des stomates: dans des conditions optimales, permet les échanges gazeux. • Fermeture des stomates: dans le cas de déficit hydrique, permet de limiter les pertes en eau. 16

• La nutrition minérale concerne les éléments minéraux autres que C,O et H. • Les éléments minéraux indispensables à la plante sont deux types: ➢Macroéléments: toujours présents en grandes quantités: N, P, K, Ca,... ➢Oligoéléments: présents dans l’organisme à l’état de trace (petite quantité), mais sont indispensables au bon déroulement des réactions chimiques: Fe, Zn, Cu, Mo, .... Introduction

Les ions absorbés par les plantes proviennent de: • La décomposition de la roche mère. • La minéralisation de la matière organique par les bactéries et les champignons du sol. • Les précipitations. • Les engrais. 1. Origine des éléments minéraux absorbés par la plantes

➢ Carence: maladie physiologique généralement accompagnée d’un symptôme caractéristique de l’élément en cause. ➢ Déficience: cas moins accentué affectant la croissance. ➢ Consommation de luxe: l’élément en question est en abondance mais ne provoque pas d’effet bénéfique sur la croissance. ➢ Toxicité: au-delà d’une certaine accumulation d’un élément la toxicité apparait 1. Action de la concentration d’un ion sur la croissance Fig: effet de la concentration d’un élément minéral sur la croissance

L’influence du patrimoine génétique da la plante fait que deux plantes d’espèces différentes poussant sur une même solution nutritive n’auront pas au bout d’un certain temps la même composition minérale. Des préférences se manifestent également entre les espèces pour un tel ou tel minérale. Ainsi on distingue: ➢ Les espèces calcicoles: se développent sur des terrains calcaires. ➢ Les espèces calcifuges: se développent sur des terrains siliceux. ➢ Les halophytes: fréquentes les sols salés. ➢ Les glycophytes: poussent sur les sols doux. 3. Facteurs influençant la composition minérale

La photosynthèse est une série de processus durant lesquels l’énergie électromagnétique (lumière) est convertie en énergie chimique par les organismes photosynthétiques pour la biosynthèse de molécules organiques. Selon la réaction globale: INTRODUCTION

INTRODUCTION (suite) La photosynthèse se déroule en deux phases : ➢Une étape dépendante de la lumière , appelée phase claire ou photochimique: La lumière est absorbée grâce aux pigments photosynthétique, Cette énergie se transforme en énergie chimique (ATP et RH2). ➢Une étape dépendante du CO2, appelée phase obscure ou thermochimique: L’énergie chimique est pour finir, utilisée pour produire des composés organiques riches en énergie (glucide).

INTRODUCTION (suite)

I. Généralités

1. Nécessité de la chlorophylle pour la photosynthèse L’observation comparative du mode de la nutrition des végétaux montre que: ➢ les végétaux chlorophylliens sont autotrophes vis-à-vis du carbone; ➢Les végétaux non chlorophylliens sont hétérotrophes; ➢Certains végétaux ont des feuilles qui ne sont pas uniformément vertes, certaines plages sont dépourvues de chlorophylle. La photosynthèse ne se fait que dans les zones chlorophylliennes ( zones ou se fait précisément la synthèse de l’amidon. C/C: la synthèse de substances organiques chez les végétaux chlorophylliens exposés à la lumière est donc liés à la présence de la chlorophylle.

Existent-elles des plantes hétérotrophes?

2. localisation de la chlorophylle La chlorophylle n’est pas uniformément répartie dans toutes les cellule végétales. Une observation au microscope montre qu’elle est localisée dans des organites appelés chloroplastes abondants dans les cellules des parties vertes de la plantes, ils sont absents des parties non chlorophylliennes.

Au niveau du parenchyme chlorophyllien, les cellules chlorophylliennes contiennent des organites appelés chloroplastes. C’est à ce niveau cellulaire que se réalise la photosynthèse. Le chloroplaste est un organite composé de deux membranes séparées par un espace inter-membranaire . Il contient un réseau membraneux constitué de sacs aplatis nommés thylakoïdes qui baignent dans le stroma (liquide intra-chloroplastique). 2. localisation de la chlorophylle

2. localisation de la chlorophylle (suite) Fig: schéma montrant la localisation de la chlorophylle (http://www.thomasalbert.ca)

2. localisation de la chlorophylle (suite)

Définition de la chlorophylle La chlorophylle est une classe de pigments verts présents dans les chloroplastes des plantes, qui absorbe l’énergie lumineuse nécessaire à la photosynthèse. On distingue: • La chlorophylle a • La chlorophylle b et c • Les caroténoïdes….

La lumière blanche est un faisceau d’ondes électromagnétiques qui différent par leurs longueur d’onde . En envoyant un rayon de lumière blanche sur la surface d’un prisme , il se décompose donnant un spectre visuel , ensemble d’ondes lumineuses visibles par l’œil humain . 3. Propriétés des pigments Chlorophylliens a. La lumière blanche

a. Spectre de La lumière blanche La lumière blanche est composée d’une infinité de radiations colorées (ou lumières colorées) dont la décomposition (par un prisme ou un réseau) donne une figure colorée contenant une infinité de couleurs.

3. Propriétés des pigments Chlorophylliens b. Absorption des radiations lumineuses par la chlorophylle: Spectre d’absorption Un spectre d’absorption peut être obtenu à l’aide d’un spectromètre à main ou spectrophotomètre. Cet appareil dirige un faisceau lumineux polychromatique à travers une solution du pigment étudié et mesure la proportion de lumière transmise pour chaque longueur d’onde. La proportion de lumière absorbée peut donc être déduite.

3. Propriétés des pigments Chlorophylliens b. absorption des radiations lumineuses par la chlorophylle Fig: mise en évidence du spectre d’absorption de la chlorophylle a et b (http://mtkfr.accesmad.org)

Les couleurs violet, bleu et rouge disparaissent du spectre visuel, ils étaient absorbé par la chlorophylle On peut mesurer avec précision les ondes lumineuse absorbées par la chlorophylle, grâce à un spectrophotomètre, qui enregistre le spectre d’absorption des pigments chlorophylliens. b. absorption des radiations lumineuses par la chlorophylle

c. Spectre d’absorption de la chlorophylle brute Fig8: Spectre d’absorption de la chlorophylle a et b Les pics présentent les longueurs d’ondes de la lumière solaire absorbées par les chlorophylles a et b. Les chlorophylles absorbent principalement dans les bandes étroites du bleu-violet et du rouge, tandis qu’elles réfléchissent la lumière verte située vers le centre du spectre. Les caroténoïdes absorbent principalement le bleu et le vert et réfléchissent l’orange et le jaune.

II. La phase photochimique de la photosynthèse

41 1. La collecte de la lumière par Les pigments chlorophylliens Les pigments chlorophylliens se localisent au niveau de la membrane des thylakoïdes des chloroplastes , ils s’organisent en groupes appelés photosystèmes ( PS) , qui sont de deux types PSI et PSII . Chaque PS est composé d’une molécule de chlorophylle a , et d’une antenne collectrice formé d’un mélange des autres pigments chlorophylliens qui capte l’énergie lumineuse . a. Organisation des photosystèmes

1. La collecte de la lumière a. Organisation des photosystèmes Les photosystèmes sont les centres photorécepteurs de la membrane des thylacoïdes contenus dans les chloroplastes. Un photosystème est constitué d'un centre réactionnel et d'une antenne collectrice permettant d'optimiser l'absorption des photons déclenchant les réactions photochimiques. Un centre réactionnel est un emplacement spécialisé constitué de deux molécules de chlorophylle a capable de céder ses électrons à l‘accepteur primaire. Les autres molécules de chlorophylle a et b et les molécules de caroténoïdes forment une antenne collectrice (pigments accessoires) qui collectent l’énergie lumineuse et la transfère jusqu’aux centres réactionnels.

1. La collecte de la lumière a. Organisation des photosystèmes

2. Déroulement de la phase photochimique L'énergie des photons lumineux est captée par le photosystème et est transmise jusqu'aux molécules de chlorophylle (Chl a) ; cellesci vont perdre un électron et passer dans un état oxydé. • Les électrons arrachés parcourent toute une chaîne de transporteurs (séries de réactions d'oxydo-réduction) jusqu'à un accepteur final R qui est réduit en RH2 : les électrons riches en énergie sont donc mis en réserve dans RH2 . • Au cours de ce transfert, il y a formation d'adénosine triphosphate (ATP) à partir d'ADP (adénosine diphosphate) et d'un Pi (phosphate inorganique). Il y a phosphorylation.

protéine fer-soufre. ➢Des transporteurs mobiles d’électrons: plastoquinone, plastocyanine et la ferrédoxine

2. Transfères de l’énergie dans la chaine photosynthétique b. Les transports d’électrons fig: Schéma fonctionnelle de la chaine photosynthétique

) dans le thylakoïde. 2. Transfères de l’énergie dans la chaine photosynthétique d. Photolyse de l’eau

d. Photolyse de l’eau

est appelée gradient électrochimique, une ATP synthase se sert de cette force protomotrice pour phosphoryler l’ADP en ATP. La photophosphorylation: la synthèse de l’ATP dans les chloroplastes et qui est dépendante de la lumière