Cours de Physiologie végétale - fsnv.univ-setif.dz

1 1 DEPARTEMENT DES SCIENCES AGRONOMIQUES POLYCOPIE Cours de Physiologie v g tale Destin s aux tudiants de deuxi me ann e du Tronc commun, section Agronomie ; et aux tudiants de troisi me ann e Licence Gestion de l environnement du d partement d Ecologie et de Biologie v g tale Pr part par : Dr. CHENITI-ABED- Khalissa Ann e universitaire 2015/2016 Universit Ferhat Abbas S tif 1 Facult des Sciences de la Nature et de la Vie 1 2 Physiologie VEGETALE OBJECTIFS DU MODULE Ce module a pour objectifs: 1- L' tude des fonctions vitales de la plante 2 - Description de la fonction. 3 - M thodes de mesure de son intensit . 4- Description des m canismes physiques et biochimiques. 5- L' tude de l'influence des facteurs de l'environnement sur l'intensit des diff rentes fonctions = R ponses de la plante aux facteurs du milieu externe.

2 6 - L' tude de l'influence des facteurs internes ou endog nes sur l'intensit des diff rentes fonctions: Etat hydrique et nutritionnel - Facteurs hormonaux - Contr le g n tique. VOLUME HORAIRE TOTAL 60 heures de Cours + 42 heures de travaux pratiques + 18 heures de travaux diriges 3 Physiologie VEGETALE TABLE DES MATIERES INTRODUCTION A LA Physiologie VEGETALE Premi re partie : NUTRITION ET METABOLISME DE LA PLANTE CHAPITRE I : Nutrition hydrique Introduction : 1-Importance et R le de l eau dans la mati re v g tale 1-1-La teneur en eau des v g taux. 1-2- Les diff rents tats de l eau dans la mati re v g tale 2- P n tration de l eau dans la plante (Absorption) 2-1- L eau du sol 2-2-L absorption de l eau par les racines 2-2-1- Les facteurs contr lant l absorption de la l eau par les racines 2-2-2- M thodes de mesure de l absorption de l eau par les racines 2-2-3- M canismes de l absorption 3-Transit de l eau dans la plante 3-1-Dans les racines 3-2-Dans la tige et la s ve brute 4- Transpiration CHAPITRE II : Nutrition min rale Introduction 1-D termination des besoins nutritifs 1-1-Les l ments min raux et la fertilit du sol 1-2- L origine des min raux 2-Modalit s et m canismes d absorption.

3 3-R le des l ments min raux n cessaires. 3-1- R le physique 3-2-R le physiologique 3-3-Quelques particularit s CHAPITRE III : M tabolisme de la plante (nutrition carbon e) A-Photosynth se 1-G n ralit s 1-1-D finition 1-2-Formulation 1-3-Localisation 1-3-1-Le chloroplaste, si ge de la photosynth se 2-Mesure de l'activit photosynth tique. 2-1-Mesure des changes gazeux 2-2-Emploi d isotopes 3-Intensit de la photosynth se 4 4-Photosynth se et facteur du milieu. 5-R actions m taboliques. 5-1-Transport des lectrons dans la phase claire 5-2- Les m canismes de la phase sombre 5-2-1-Le cycle de Calvin 5-2-2-Synth se des sucres 5-2-3- Bilan 6-Rendement de la photosynth se B- Respiration cellulaire (Catabolisme nerg tique) 1- G n ralit s 1-1-Localisation 2. Formation d'ATP partir des glucides 3-D roulement de la Respiration cellulaire 3-1-Premi re tape : la glycolyse 3-2-Deuxi me tape : le Cycle de Krebs 3-2-1- tapes du cycle de Krebs 3-3-Troisi me tape : la cha ne respiratoire 3-4-Transport des mol cules d'ATP form es 4-Bilan de la respiration cellulaire Deuxi me partie : CROISSANCE ET DEVELOPPEMENT DE LA PLANTE.

4 1-Germination 1-1-D finition 1-2- D roulement du processus de germination 1-3-Conditions de r alisation de la germination 2- Croissance 2-1- M r se 2-2-Aux se 2-3-Diff renction 2-4-D finition 2-5-Valeurs de la croissance 2-6- Facteurs de croissance. 2-6-1- Facteurs de croissance externes 2-6-2- Facteurs de croissance internes 3-Tropisme 3-1-Phototropisme 3-2-G otropisme 3-3-Thermotropisme 4- Corr lations entre organes. 5- Dormance des semences. 6- Dormance des bourgeons. 7- Physiologie de la floraison. 8- Vernalisation. 9- Photop riodisme. 10- Thermop riodisme. 5 INTRODUCTIONA LA Physiologie VEGETALE La mati re vivante des cellules v g tales pr sente la m me composition l mentaire et les m mes cat gories mol culaires que toute autre mati re vivante ce qui traduit l unit profonde de l la biosph re qui est form e d tres vivants g n tiquement apparent s d riv s les uns des autres au Cours de l volution.

5 Cette unit se caract rise galement par : l identit des structures g n rales de toutes les cellules l existence des m mes m canismes fondamentaux de transformation de l nergie les m mes voies principales du m tabolisme interm diaire chez tous les tres vivants. Cependant, les plantes se distinguent du reste des tres vivants par deux caract ristiques : la cellule v g tale typique est entour e d une paroi rigide qui forme un v ritable squelette p ri cellulaire et vue sa composition tr s riche en glucide, ceci accentue la distinction des plantes du reste des tres vivants. La cellule v g tale typique est en plus dou e d un pouvoir de biosynth se tr s d velopp , ce qui la dote d une capacit de survie en autotrophie compl te C'est- -dire que dans un milieu purement min ral sans le moindre change avec aucun autre tre vivant ce qui signifie qu une plante sup rieure qui pousse dans l air, sur un sol riche en nitrates, pourra utiliser les l ments suivants C, N, S, P, eau du milieu et.

6 Pour les int grer dans les mol cules organiques les plus vari es. L nergie n cessaire la r alisation de toutes ces biosynth ses sera tir e directement partir du soleil : c est un cas de parfaite autotrophie totale. Ceci n est pas r alisable dans le r gne animal qui est en fait consid r comme parasite des v g taux. D finition de la Physiologie v g tale C est l tude des m canismes qui r gissent le fonctionnement et le d veloppement des v g taux. Elle se divise en deux grandes parties : Nutrition et m tabolisme : qui se r sument par L acquisition des l ments indispensables la vie La transformation de ces l ments et leur int gration dans la mati re organique (dans la biomasse) Croissance et d veloppement : M canismes pour le passage de la graine de l tat de vie ralentie l tat reproducteur (cycle de d veloppement). 6 PREMIERE PARTIE : NUTRITION ET METABOLISME DE LA PLANTE 7 CHAPITRE I : NUTRITION HYDRIQUE DES VEGETAUX Introduction : L eau est pond ralement le constituant le plus important des tissus physiologiquement tr s actifs et c est pour cela que les possibilit s d alimentation en eau d terminent largement la r partition des v g taux la surface du globe : la v g tation est abondante sur les terres bien arros es, mais pratiquement absente des terres peu ou pas du tout arros e (d serts).

7 1-Importance de l eau dans la mati re v g tale : L eau est un constituant tr s important deux niveaux de la plante : a- au niveau cellulaire, c est le milieu g n ral d imbibition de tous les collo des protoplasmiques, le liquide au sein duquel s effectuent toutes les r actions du m tabolisme, le milieu de diffusion de tous les ions ou m tabolites. b- au niveau de l organisme entier, l eau est tout aussi importante ; c est le fluide circulant dans les vaisseaux conducteurs, formant avec les mati res en solution les s ves brute et labor e. C est par ailleurs le liquide responsable de la turgescence de toutes les cellules et donc du port dress des v g taux non ligneux. 1-1-La teneur en eau des v g taux : La quantit d eau contenue par une plante est toujours le r sultat d un quilibre entre l alimentation hydrique d une part (le plus souvent au d pend de l eau du sol) et la d perdition d eau par transpiration, d autre part.

8 Cet quilibre entre la plante et le milieu est toujours pr caire ; malgr certains m canismes de r gulation, la plante d pend troitement de l eau qui lui est fournie et le moindre d ficit dans le bilan de l eau entraine la fanaison, le fl trissement et plus long terme la mort de la plante. Pour mesurer la teneur en eau des v g taux, on effectue g n ralement la dessiccation du mat riel v g tal. La quantit d eau contenue est donn e par la diff rence de poids entre la mati re fraiche et la mati re s che. La dessiccation peut tre r alis e en tuve temp rature lev e (70-110 C) sous vide jusqu ce que le mat riel garde un poids constant. On peut aussi entrainer l eau de la mati re v g tale broy e par des bains successifs de xyl ne ou de tolu ne mais ces solvants ont l inconv nient de dissoudre d autres constituants que l eau notamment des lipides. Une autre m thode, aujourd hui tr s utilis e, est la cryo-dessication ou Lyophylisation La grande vacuole des cellules v g tales leur sert de r servoir d eau qui circule dans la plante dans les vaisseaux conducteurs des s ves ; xyl me (s ve brute) et phlo me (s ve labor e).

9 La mesure de la teneur en eau d un v g tal est donn e par la formule suivante : Tel que : : teneur en eau en % = (MF MS) /MF*100 8 MF et MS : Mati re fraiche et Mati re s che Le d ficit en eau est donn par : Tel que : m : teneur maximale : teneur r elle 1-2- Les diff rents tats de l eau dans la mati re v g tale : Il n est jamais facile de dess cher totalement une mati re v g tale, on distingue donc trois sortes d eau a- L eau li e : C est l eau immobilis e dans la cellule par des liaisons hydrog nes autour des groupements alcooliques, amin s ou carboxyliques ; la cellulose notamment fixe une quantit consid rable de mol cules d eau le long des r sidus glucidiques de ces chaines mol culaires. b- L eau libre : S opposant la pr c dente, c est l eau d imbibition g n rale, facilement circulante ou stagnante dans les vacuoles.

10 C- L eau de constitution : C est l eau qui stabilise la structure tertiaire de certaines macromol cules prot iques et ne peut tre enlev e de ces prot ines sans en entrainer la d naturation. Eau li e et eau de constitution ne sont g n ralement pas entrain es hors de la mati re v g tale par les proc d s de dessiccation. Ces deux cat gories forment 3 5 % de l eau totale d un tissu. 4- P n tration de l eau dans la plante : C est avant tout dans le sol que les plantes puisent l eau qui leur est n cessaire. 4-1- L eau du sol : Un sol peut contenir de l eau libre circulante et de l eau plus ou moins retenue soit par capillarit dans les petites canalisations entre les roches, soit par adsorption la surface des min raux (c est l eau d hygroscopie). Les quantit s d eau ainsi immobilis es sont tr s variables d un sol l autre 4-2-L absorption de l eau par les racines : D = ( m ) / m 9 Figure n 1: Point d absorption des racines L entr e de l eau dans la plante s effectue par les poils absorbants des racines essentiellement ( ) ; Les poils absorbants sont des cellules g antes de 1 mm sur m de dimensions qui forment un chevelu visible l il nu un peu en arri re de l apex ; tr s nombreux ( 200 500/ cm2 jusqu 2000/cm2 chez les gramin es, au total souvent plus d un milliard par plante ; chez le seigle environ 14 milliards).