Fiche explicative de la leçon : Reproduction chez les plantes à fleurs Biologie

Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à identifier les structures d’une fleur et à décrire les processus de formation des gamètes, de pollinisation, de fécondation et de formation des fruits et des graines.

Plus de des plantes vertes sur Terre appartiennent à un groupe appelé angiospermes. Les angiospermes sont des plantes à fleurs, qui ont évolué pour la première fois il y a environ 140 à 160 millions d’années ! Les angiospermes sont le plus grand groupe de plantes hautement adaptées à la vie terrestre, par opposition à la vie dans l’eau, grâce à leurs graines. Les graines permettent aux plantes à fleurs de se disséminer facilement sur terre ou à d’autres endroits par l’air, l’eau ou les animaux pour les aider à diffuser leurs informations génétiques.

Afin de mieux comprendre comment les angiospermes se reproduisent, analysons d’abord la structure caractéristique d’une angiosperme.

Les angiospermes sont des plantes à fleurs. Les fleurs sont des tiges courtes entourées de feuilles modifiées qui se forment généralement à partir de structures en forme de feuilles, parfois appelées bractées. Certaines fleurs sont uniques (fleurs solitaires) comme la tulipe. D’autres plantes ont leurs fleurs groupées en rameaux appelées inflorescences. Certaines fleurs sont soutenues par de petites tiges appelées pédicelles, tandis que d’autres n’ont pas de tige et sont donc appelées sessiles.

Les fleurs contiennent les organes reproducteurs spécialisés mâles et femelles de la plante. Les ovules des angiospermes, qui contiennent les cellules reproductrices femelles (gamètes femelles ou oosphères chez les végétaux), sont enfermés dans un ovaire. L’ovaire est l’organe reproducteur femelle. L’ovule (oosphère) se transforme généralement en graine lorsqu’il est fécondé, alors que l’ovaire se transforme souvent en fruit.

Le schéma de la figure 1 montre la structure élémentaire d’une angiosperme en coupe transversale, y compris l’emplacement des ovules dans les ovaires de la plante.

Les angiospermes peuvent être mâles, femelles ou souvent les deux. C’est parce qu’ils sont capables d’avoir à la fois des organes reproducteurs mâles et femelles.

Vous pouvez voir les organes reproducteurs femelles, ou carpelle, annotés en rouge sur la figure 1. Le carpelle comprend le stigmate, un organe souvent collant sur lequel les grains de pollen, qui contiennent le gamète mâle, sont déposés lors d’un processus appelé pollinisation. Le carpelle comprend le style, qui relie le stigmate à l’ovaire de la fleur. L’ovaire renferme des ovules, qui contiennent les cellules reproductrices femelles de la plante, ou gamètes. L’ensemble des organes reproducteurs femelles d’une angiosperme, autrement dit l’ensemble des carpelles comprenant les styles, les stigmates et les ovaires, est appelé gynécée (ou pistil).

Vous pouvez voir les organes reproducteurs mâles, ou étamines, annotés en bleu sur la figure 1. L’étamine comprend l’anthère, où les grains de pollen (gamétophytes mâles), qui contiennent les gamètes mâles de la plante, sont produits. L’étamine se compose de deux parties : une anthère et un filet pour la soutenir. La plante de la figure 1 a 6 étamines qui entourent un carpelle central, mais le nombre d’étamines varie selon les espèces de plantes à fleurs. L’ensemble des organes reproducteurs mâles dans une plante est appelé androcée.

Les fleurs sont disposées en verticilles. Les verticilles sont des arrangements circulaires des feuilles, des sépales, des pétales, des étamines ou des carpelles d’une fleur autour de la tige. Les angiospermes possèdent quatre types de verticilles, que vous pouvez voir sur la figure 2.

Le calice est l’organisation en verticille la plus externe, composé de sépales. Les sépales sont des feuilles vertes modifiées qui servent à protéger la jeune fleur en développement lorsqu’elle est au stade de bouton. Lorsque la fleur s’épanouit (s’ouvre), les pétales et autres structures reproductrices émergent du calice de sépales. Le calice sert toujours à protéger les parties internes de la fleur après sa floraison. Vous pouvez voir ces sépales verts relativement petits sur la figure 1.

À l’intérieur du calice se trouve la corolle, le deuxième verticille le plus externe, composé de pétales. Les pétales sont également des feuilles modifiées qui sont souvent de couleurs vives et parfois parfumées. Ceci est utile pour attirer les pollinisateurs qui ont pour fonction de disséminer le pollen, idéalement d’une plante à l’autre. Ce verticille se trouve plus au centre de la fleur que le calice, car les sépales protègent les pétales de la corolle et les organes reproducteurs pendant leur développement.

Chez certaines plantes, les feuilles du calice et de la corolle sont très similaires, et les deux verticilles sont donc regroupés en un seul verticille externe appelé périanthe. Chaque feuille individuelle modifiée d’un périanthe est appelée tépale.

Les deux autres verticilles d’une angiosperme sont le gynécée et l’androcée, qui se trouvent tous les deux encore plus au centre de la fleur que la corolle. L’androcée entoure le plus souvent le verticille du gynécée, qui se trouve généralement au centre d’une fleur.

Exemple 1: Identifier les différentes structures d’une fleur

Identifiez les éléments sur la figure.

1. 1 : corolle, 2 : stigmate, 3 : anthère
2. 1 : pétale, 2 : corolle, 3 : stigmate
3. 1 : sépale, 2 : anthère, 3 : stigmate
4. 1 : sépale, 2 : style, 3 : stigmate
5. 1 : corolle, 2 : anthère, 3 : stigmate

Réponse

Les fleurs contiennent les organes reproducteurs des angiospermes, comme illustré sur l’image ci-dessus. Les fleurs d’angiosperme sont disposées en quatre verticilles principaux qui rayonnent autour de la tige de la plante. Analysons ces différents verticilles, en commençant par l’extérieur de la fleur.

Le verticille le plus externe est le calice, qui comprend les sépales, comme indiqué sur la figure par un 1. Les sépales sont de petites feuilles modifiées qui protègent la fleur lorsqu’elle est en bouton.

Le deuxième verticille est la corolle, qui comprend les pétales. La corolle n’est pas annotée sur le schéma, mais comprend plusieurs pétales aux couleurs vives et souvent parfumés qui attirent les pollinisateurs.

Le troisième verticille est l’androcée, qui est la partie mâle de la fleur. Il se compose d’étamines, qui sont de longs filets avec des anthères sur le dessus. L’anthère est responsable de la production du pollen renfermant les gamètes mâles, et est annoté sur le schéma par un 2.

Le verticille le plus interne est le gynécée, qui correspond aux parties femelles de la fleur. Le gynécée se compose de l’ovaire, qui contient les ovules renfermant les gamètes femelles, les oosphères. Il comprend également le style, qui part de l’ovaire, et le stigmate collant sur le dessus, annoté sur le schéma par un 3. Le stigmate est la partie de l’organe femelle qui reçoit les grains de pollen renfermant le gamète mâle.

Annotons ces différentes structures sur le schéma.

Les annotations sont donc les suivantes : 1 : sépale, 2 : anthère, 3 : stigmate.

Voyons comment les parties reproductrices femelles et mâles d’une fleur produisent leurs gamètes.

Les gamètes sont formés par méiose. Le gamète femelle d’une angiosperme est l’oosphère. L’oosphère est produite dans un ovule à l’intérieur de l’ovaire de la plante.

Elle provient des cellules mères des spores, parfois appelées mégasporocytes ou cellules mères des mégaspores, qui se développent à l’intérieur de l’ovule. Les cellules mères des spores sont diploïdes et possèdent un ensemble complet de chromosomes, représenté par «  ». Vous pouvez voir le processus par lequel une cellule mère de spore produit une oosphère sur la figure 3.

Une structure appelée funicule se développe dans l’ovule. Le funicule est similaire au cordon ombilical chez l’Homme, car il s’agit d’une structure en forme de tige qui relie l’ovule en développement à la paroi de l’ovaire. On pense que le funicule a pour rôle de fournir à l’ovule des nutriments pendant la maturation des graines, car c’est le seul canal de communication entre la graine et la plante mère. Ceci aiderait la graine à croître, mais les détails sur la façon dont le funicule fournit ces nutriments sont un domaine de recherche en cours.

L’ovule est entouré de téguments (dans ce cas, deux téguments) qui forment une couche externe que vous pouvez voir sur la figure 3. Cependant, vous remarquerez peut-être qu’il y a un petit orifice dans ces couches. Cet orifice est appelé micropyle et c’est par là que le tube pollinique d’un grain de pollen pénètre, permettant aux gamètes mâles d’accéder et de féconder l’oosphère une fois qu’il est formé.

La cellule mère des spores se divise par méiose, formant quatre cellules haploïdes appelées mégaspores . Ces cellules sont haploïdes : elles possèdent la moitié du nombre de chromosomes d’une cellule normale, représenté par «  ». Trois de ces cellules haploïdes dégénèrent, tandis que la quatrième se développe et se transforme en sac embryonnaire, parfois appelé mégaspore fonctionnelle ou mégagamétophyte. Le sac embryonnaire est contenu dans un tissu appelé nucelle. Habituellement, le nucelle se décompose après la fécondation pour fournir des nutriments à l’embryon en développement.

La mégaspore fonctionnelle haploïde dans le sac embryonnaire se divise ensuite par méiose trois fois. Cela signifie que huit noyaux sont produits. La figure 4 montre de plus près la dernière étape de la figure 3. Vous pouvez voir où se sont déplacés tous les noyaux et comment ils sont maintenant appelés.

Deux des huit noyaux se déplacent vers le centre du sac embryonnaire et sont appelés noyaux polaires.

Les six autres noyaux se déplacent vers les extrémités opposées, ou pôles, de l’ovaire. Un pôle se trouve à côté du micropyle, que vous pouvez voir en haut de l’ovaire sur la figure 4. L’autre pôle se trouve à la base de l’ovaire sur la figure 4. Les noyaux aux pôles de l’ovaire sont ensuite enveloppés de cytoplasme et d’une fine membrane, formant six cellules distinctes, trois en haut de l’ovaire et trois en bas. Les trois cellules au bas de l’ovaire, à l’opposé du micropyle, sont appelées cellules antipodales.

Les cellules de l’autre pôle, proches du micropyle, diffèrent par leur développement. La cellule au centre, la plus proche du micropyle, va grandir et se transformer en oosphère. Les deux cellules de chaque côté de l’oosphère deviennent des cellules appelées synergides. Lorsque l’oosphère a suffisamment grandi, elle est prête à être fécondée.

Nous examinerons de plus près le rôle des noyaux polaires et des synergides dans la fécondation mais, d’abord, voyons comment les gamètes mâles sont produits.

Le gamète mâle d’une angiosperme est contenu dans le pollen. Les grains de pollen sont produits dans les anthères de la plante, où la méiose se produit de la même manière que pour le développement de l’oosphère dans l’ovule. Chaque anthère contient généralement quatre sacs polliniques. Avant que les grains de pollen ne se forment pendant le développement des fleurs, ces sacs sont remplis de grandes cellules mères de spores, dont l’une est illustrée sur la figure 5 ci-dessous.

La figure 5 montre comment chacune de ces cellules mères de spores peut produire des noyaux spermatiques capables de féconder une oosphère. Chaque cellule mère de spores est diploïde et se divise par méiose pour former quatre cellules haploïdes appelées microspores .

Le noyau des microspores se divise ensuite par méiose de manière inégale en deux cellules de taille très différente. L’une de ces nouvelles cellules est appelée cellule générative, qui contient le noyau génératif, et l’autre est appelée cellule végétative, qui contient le noyau végétatif. Le noyau génératif se divise ensuite par méiose pour donner naissance à deux noyaux spermatiques qui peuvent féconder une oosphère. Le noyau végétatif contrôle le développement d’un tube pollinique une fois la pollinisation réussie, ce qui est utile dans le processus de fécondation, comme nous le verrons sous peu.

Les microspores sont maintenant appelées grains de pollen, et leurs parois s’épaississent pour protéger les cellules reproductrices contre les facteurs environnementaux tels que la dessiccation. À mesure que l’anthère arrive à maturité, les parois entre les sacs polliniques se désintègrent, ce qui provoque l’ouverture des sacs et la libération des grains de pollen.

Exemple 2: Identifier l’emplacement de la méiose dans une fleur

Où se produit la méiose sur la figure illustrée de la demi-fleur ? 

1. 2 et 4
2. 1 et 2
3. 2 et 3
4. 4 et 5
5. 1 et 4

Réponse

Les gamètes sont formés par méiose. Le gamète femelle d’une angiosperme est l’oosphère. L’oosphère est produite dans un ovule à l’intérieur de l’ovaire de la plante. Le gamète mâle d’une angiosperme est le grain de pollen. Les grains de pollen sont formés dans les anthères de la plante, où la méiose se produit de la même manière que pour le développement de l’oosphère dans l’ovaire.

Annotons le schéma pour identifier où se trouvent ces différentes structures.

La méiose se produit donc dans les structures 2 et 4 de la fleur.

Pour que la fécondation réussisse chez les angiospermes, la pollinisation doit d’abord avoir lieu. La pollinisation est le processus par lequel les grains de pollen sont transportés de l’anthère au stigmate d’une fleur.

Il existe deux types principaux de pollinisation : l’autopollinisation et la pollinisation croisée.

Analysons d’abord l’autopollinisation.

Comme déjà mentionné, les plantes sont souvent hermaphrodites, elles contiennent donc des organes reproducteurs mâles et femelles. Cela signifie qu’elles peuvent techniquement se reproduire avec elles-mêmes pour produire une progéniture presque identique à la plante mère. L’autopollinisation est le processus par lequel le pollen de la fleur d’une plante se déplace vers le stigmate de la même fleur ou d’une autre fleur de la même plante pour féconder l’oosphère de cette plante.

L’autopollinisation ne nécessite pas qu’une plante mère trouve une autre plante avec laquelle se reproduire. Cela élimine également la dépendance aux pollinisateurs pour transférer le pollen vers d’autres fleurs.

Le « but » des plantes est de transmettre leurs gènes à une progéniture qui survivra et transmettra à son tour ses gènes à de nombreuses autres générations. Cependant, l’autopollinisation ne produit pas de brassage du matériel génétique de la progéniture, qui sont donc techniquement des clones du parent. Cela peut être un désavantage pour une plante, car le brassage génétique rend toute espèce plus résistante aux changements dans son environnement.

Par exemple, si une plante mère peu résistante au froid s’autopollinise, elle produira une progéniture aussi peu résistante, car génétiquement identique à la plante mère. Cela signifie qu’en cas d’un hiver soudain extrêmement froid, la plante mère et sa progéniture ne survivront pas et toute la famille sera anéantie.

Les plantes ont une solution pour réduire les risques d’autopollinisation et augmenter le brassage génétique et la capacité de survie de leur progéniture. Cette solution s’appelle la pollinisation croisée ; analysons donc ce processus.

La pollinisation croisée se produit lorsque le pollen de l’anthère d’une fleur est transporté vers le stigmate d’une plante différente de la même espèce. C’est là que les pollinisateurs, tels que les insectes et d’autres modes de pollinisation à longue distance tels que le vent, sont utiles. La pollinisation croisée a une bien meilleure chance d’augmenter le brassage génétique, et donc la capacité de survie de la progéniture, en évitant l’autopollinisation.

Fait intéressant, différentes espèces végétales adaptent leurs structures en fonction de leur mode de pollinisation. Par exemple, la pollinisation par le vent peut provoquer une grande dispersion aléatoire du pollen sur une large zone. La pollinisation par les insectes est cependant beaucoup plus précise, car le pollen est transporté vers des fleurs spécifiques par de petits organismes. Par conséquent, la pollinisation par le vent peut entraîner la perte de nombreux grains de pollen, donc les plantes qui utilisent ce mode de pollinisation se sont adaptées pour produire un grand nombre de grains de pollen.

Vous vous demandez peut-être comment les plantes peuvent augmenter leurs chances de pollinisation croisée, par opposition à l’autopollinisation. Les fleurs peuvent s’adapter pour mieux convenir à la pollinisation croisée de plusieurs façons.

L’hermaphrodisme chez les plantes augmente les chances que le pollen d’une fleur puisse polliniser toute autre fleur avec laquelle il entre en contact. Si les fleurs d’une espèce végétale sont de sexes distincts, uniquement mâles ou uniquement femelles, il y a un risque que le pollen se dépose sur une fleur ne possédant que des organes sexuels mâles. Dans ce cas, il n’y aura pas d’oosphère à fertiliser, et la fécondation ne pourra pas avoir lieu. L’hermaphrodisme chez toutes les fleurs d’une même espèce augmente donc les chances de fécondation.

Chez certaines plantes, un ensemble d’organes sexuels se développe avant l’autre pour éviter la consanguinité ; ce processus est appelé hermaphrodisme successif (ou hermaphrodisme séquentiel). Par exemple, les organes femelles peuvent arriver à maturité et être réceptifs au pollen avant que les organes mâles ne deviennent matures. Chez certaines plantes, c’est l’inverse. Comme différentes plantes de la même espèce arrivent à maturité à différents moments, il peut être utile d’empêcher l’autopollinisation et d’accroître la pollinisation croisée.

Une autre adaptation pour éviter l’autopollinisation est le positionnement relatif différent des anthères et du stigmate, appelé herkogamie. Les anthères sont parfois situées plus profondément dans la fleur que le stigmate femelle, ce qui rend l’autopollinisation difficile. Cela signifie que les pollinisateurs doivent s’enfoncer plus profondément dans la fleur pour localiser la récompense nutritive du pollen ou du nectar. Le nectar est le liquide nutritif sucré produit par certaines plantes à fleurs que de nombreux pollinisateurs utilisent comme source de nourriture. Lorsque les pollinisateurs visitent une autre fleur pour se nourrir de nectar, ils sont très susceptibles de disséminer le pollen provenant de nombreuses fleurs différentes retenu sur leur corps, lorsqu’ils passent le stigmate. Parfois, le stigmate est enfoui plus profondément dans la fleur que l’anthère, ce qui peut être bénéfique pour une pollinisation par différentes espèces de pollinisateurs.

Maintenant que nous en savons plus sur la façon dont le pollen peut être transporté d’une fleur à l’autre par pollinisation, voyons ce qui se passe lorsque le pollen rencontre le stigmate. Ce processus mène à la fécondation et est résumé dans la figure 6 ci-dessous.

Lorsqu’un grain de pollen tombe sur le stigmate, on dit que le grain de pollen germe. Le noyau végétatif commence à former un tube pollinique qui traverse le stigmate le long du style comme le montre l’étape A de la figure 6. Il libère des enzymes qui facilitent son passage à travers le style jusqu’à ce qu’il atteigne le micropyle de l’ovule, comme vous pouvez le voir à l’étape B de la figure 6.

Le noyau végétatif pénètre dans l’ovule à travers le micropyle en allongeant un peu plus le tube pollinique, puis il arrête sa croissance, comme indiqué à l’étape C de la figure 6.

Les noyaux génératifs, qui ont suivi le noyau végétatif le long du tube pollinique, pénètrent maintenant dans l’ovule à travers le micropyle. Le noyau génératif se divise par méiose pour former deux noyaux spermatiques et un des noyaux spermatiques fusionne avec le noyau de l’oosphère lors d’un processus appelé fécondation. Cela produit un zygote , qui commence à se diviser par mitose pour former un embryon . Les deux noyaux des synergides de chaque côté de l’oosphère aident en théorie le noyau génératif à atteindre l’oosphère pour la féconder.

L’autre noyau spermatique fusionne avec la cellule centrale contenant deux noyaux polaires dans le sac embryonnaire . Cela forme le noyau de l’albumen, qui est maintenant décrit comme triploïde  ! Ce processus est appelé triple fusion, car trois noyaux fusionnent. Le noyau de l’albumen se divise ensuite de manière répétée et forme un tissu appelé albumen. Le rôle de l’albumen est de nourrir l’embryon en développement, et il entoure l’embryon pour former ensuite une partie de la graine. La figure 6 montre les étapes finales du développement des graines aux étapes D et E lorsque l’albumen et l’embryon deviennent visibles.

Comme le processus de fécondation chez les plantes implique deux évènements majeurs de fécondation - l’un, la fusion d’un noyau spermatique et de l’oosphère (pour former l’embryon de la graine) et l’autre, la fusion de l’autre noyau spermatique et des noyaux polaires (pour former l’albumen) - on parle de double fécondation (ou xénie). Ce processus est résumé dans l’encadré ci-dessous.

Exemple 3: Identifier le nombre de noyaux qui ne sont pas impliqués dans la double fécondation

Parmi les huit noyaux haploïdes à l’intérieur du sac embryonnaire (gamétophyte féminin), combien ne sont pas impliqués dans la double fécondation ? 

Réponse

Les gamètes sont formés par la méiose. Le gamète femelle d’une angiosperme, contenant un noyau haploïde, est l’oosphère. L’oosphère est produite dans un ovule à l’intérieur de l’ovaire de la plante à partir d’une seule cellule diploïde appelée cellule mère des spores. Sept autres noyaux haploïdes sont formés à partir de divisions successives de la cellule mère des spores dans l’ovaire pendant la formation de l’oosphère.

Vous pouvez voir les huit noyaux, dont certains ont formé des cellules, sur l’illustration d’un ovaire ci-dessous.

Deux des huit noyaux se déplacent vers le centre du sac embryonnaire et sont appelés noyaux polaires.

Les six autres noyaux se déplacent vers des extrémités opposées, ou pôles, de l’ovaire et deviennent des cellules indépendantes. Un pôle se trouve à côté du micropyle, que vous pouvez voir en haut de l’ovaire sur l’image ci-dessus. La cellule au centre, la plus proche du micropyle, deviendra une oosphère. Les deux cellules de chaque côté de l’oosphère deviennent des cellules appelées synergides.

L’autre pôle se trouve à la base de l’ovaire. Les trois cellules situées au bas de l’ovaire, du côté opposé au micropyle, sont appelées cellules antipodales.

Lorsque l’oosphère a suffisamment grossi, elle est prête à être fécondée.

Un des noyaux spermatiques mâles fusionne avec l’oosphère . Cela produit un zygote , qui commence à se diviser par mitose pour former un embryon . Les deux noyaux des synergides de chaque côté de l’ovule aident en théorie le noyau du pollen à atteindre l’oosphère pour la féconder, mais ne sont pas directement impliqués dans la fécondation elle-même.

L’autre noyau spermatique mâle fusionne avec les deux noyaux polaires dans le sac embryonnaire . Ceci forme le noyau de l’albumen qui est maintenant décrit comme triploïde  ! 

Comme le processus de fécondation chez les plantes implique deux évènements majeurs de fécondation, l’un entre le noyau spermatique et l’oosphère et l’autre entre l’autre noyau spermatique et les noyaux polaires, on parle de double fécondation. Ce processus est résumé ci-dessous : 

Sur les huit noyaux femelles haploïdes, trois (les deux noyaux polaires et le noyau de l’oosphère) sont impliqués dans la double fécondation. Les cinq autres (deux synergides et trois cellules antipodales) ne sont pas directement impliqués.

Par conséquent, le nombre de noyaux du sac embryonnaire qui ne sont pas impliqués dans la double fécondation est 5.

Exemple 4: Décriver l’ordre de croissance du tube pollinique

Quelle est l’ordre correct des structures que traverse le tube pollinique lorsqu’il se développe ? 

1. Stigmate style tégument ovule
2. Style filet micropyle ovule
3. Stigmate style micropyle ovule
4. Stigmate filet micropyle ovule
5. Style stigmate micropyle ovule

Réponse

Le pollen contient le gamète mâle des angiospermes. Son « but » est d’atteindre et de féconder une oosphère, le gamète femelle. L’oosphère est contenue dans l’ovule d’une angiosperme. Lorsqu’un grain de pollen se pose pour la première fois sur la partie femelle d’une fleur à polliniser, il entre en contact avec une structure collante appelée stigmate, comme vous pouvez le voir sur l’image ci-dessous.

Un tube pollinique se développe à partir du stigmate, à travers le style et vers l’ovule, qui contient l’oosphère. Les noyaux mâles entrent dans le tube pollinique. Lorsque le tube pollinique atteint l’ovule, il pénètre par un petit orifice appelé micropyle. Le tube pollinique fournit maintenant un point d’entrée pour que le noyau spermatique (gamète mâle) pénètre dans l’ovule femelle et féconde l’oosphère.

La séquence des structures à travers lesquelles un tube pollinique se développe est donc la suivante : Stigmate style micropyle ovule.

Une fois que l’embryon s’est formé, comment va-t-il se retrouver au sol pour germer et former une nouvelle plante ? Voyons comment les graines et les fruits peuvent devenir de nouvelles angiospermes.

Une angiosperme peut former deux principaux types de graines : une graine monocotylédone ou une graine dicotylédone. Le cotylédon est une structure qui finira par former les premières feuilles de l’embryon. Vous pouvez voir les principales différences entre les graines de monocotylédones et de dicotylédones dans la figure 7 ci-dessous.

Les graines monocotylédones ont un cotylédon, car mono signifie un. Les monocotylédones ont aussi en général un albumen proéminent qui fournit les nutriments à l’embryon en développement et aux jeunes plantules en germination avant qu’elles ne puissent effectuer la photosynthèse. Par conséquent, on les appelle parfois « graines albuminées ». Des exemples courants de monocotylédones sont l’orge, le maïs et le blé, des espèces qui fournissent une grande partie de l’alimentation humaine. L’apport nutritionnel que les humains en tirent est obtenu de l’albumen des graines de monocotylédones ! 

Les graines de dicotylédones ont deux cotylédons, car di signifie deux. Les dicotylédones communs sont des plantes comme les haricots et les pois. Les deux cotylédons des embryons de dicotylédones stockent directement les réserves de nutriments et l’albumen est alors très réduit. Par conséquent, les dicotylédones sont parfois appelés « graines exalbuminées ».

Chez les monocotylédones et les dicotylédones, les téguments de l’ovule se transforment en paroi de graine dure, parfois appelée testa, qui aide à protéger l’embryon contre la dessiccation ou les dommages mécaniques, entre autres stress.

Maintenant, nous savons comment les graines sont formées. Voyons comment les fruits se développent autour d’eux.

Les fruits sont très utiles, car ils incitent les herbivores affamés à manger les graines d’une plante, puis à les déposer dans un autre endroit par leurs excréments pour que les graines puissent germer.

En cas de fécondation, chez de nombreuses angiospermes, le calice (les sépales), la corolle (les pétales), l’androcée (les étamines), le style et le stigmate se flétrissent et tombent. Ceci ne laisse que l’ovaire, contenant l’embryon en développement et ses réserves à l’intérieur. Le schéma de la figure 8 montre une comparaison entre l’ovaire contenant un embryon en développement et ses structures internes qui changent lorsqu’il va se convertir en fruit.

Des hormones, telles que les auxines, peuvent s’accumuler dans l’ovaire pour le faire mûrir et se transformer un fruit. La paroi de l’ovaire est transformée en une structure appelée péricarpe, qui entoure le fruit. L’ovule se transforme en graine dans le fruit et contient l’embryon en développement. Dans certains cas, les deux cellules synergides et les cellules antipodales de l’ovaire disparaissent. Dans d’autres cas, les cellules synergides fusionnent avec l’albumen après la fécondation. Le micropyle reste pour permettre à l’eau de pénétrer dans la graine pour qu’elle germe.

Certains fruits se développent légèrement différemment. La grenade, par exemple, conserve le calice et quelques étamines. Les aubergines et les dattes conservent également leurs calices, tandis que les fruits produits par les courges (appartenant à l’espèce Cucurbita pepo) conservent les pétales de la corolle au cours de leur développement.

Les vrais fruits, tels que les mangues, se développent à partir de l’ovaire. Chez les faux-fruits, également appelés pseudocarpes ou fruits accessoires, une partie de la plante autre que l’ovaire se transforme en fruit. Par exemple, dans le cas des pommes et des fraises, c’est le réceptacle floral situé sous l’ovaire qui se transforme en fruit au lieu de l’ovaire lui-même. D’autres exemples de faux-fruits incluent les figues et les poires.

Le pollen est nécessaire pour le développement des fruits, car il a été montré qu’il contient des auxines qui s’accumulent dans les ovaires, mais dans certains cas, la fécondation également causée par les grains de pollen n’est pas essentielle au développement d’un fruit. Le processus par lequel les fruits sont produits sans fécondation des ovules est appelé parthénocarpie, et il peut être induit naturellement ou artificiellement.

Par exemple, une solution artificielle d’extraits de pollen, d’acide indole 3-acétique parfois appelé AIA, ou d’acide 1-naphtalène acétique (ANA) peut stimuler la croissance des fruits même si aucune fécondation n’a eu lieu. Ces fruits ne contiennent pas de graines, car la graine est l’embryon en développement d’une plante qui a été fécondée. Les fruits sans graines, tels que la banane et l’ananas, peuvent être produits commercialement par ce processus, appelé parthénocarpie artificielle.

Si une fleur n’est ni pollinisée ni fécondée, elle tombera sans former de fruit. Les plantes vivaces (ou plante pérennes), comme les fraises, vivent pendant (parfois appelés saison de croissance), ou plus. Les plantes annuelles, telles que les pastèques achèvent leur cycle de vie en une saison de croissance. Cela signifie qu’après avoir produit des fleurs, des graines et des fruits, elles meurent. Par conséquent, il est très important que les graines soient dispersées dans des endroits appropriés pour transmettre le matériel génétique de la plante à la génération suivante, car cette plante n’aura pas de seconde opportunité de se reproduire ! 

Récapitulons certains des points clés que nous avons abordés dans cette fiche explicative.