Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à décrire les tropismes qui contrôlent le mouvement chez les plantes.
Tous les organismes vivants sont capables de se déplacer et de réagir à des changements du milieu interne et externe. Ces changements sont appelés des stimuli. C’est pourquoi nous disons que le mouvement et la réponse aux stimuli représentent deux des caractéristiques des êtres vivants, y compris des plantes ! Bien que les plantes semblent immobiles, elles sont capables de réaliser différents types de mouvement en réponse à des stimuli tels que la lumière, le toucher, la chaleur et la gravité.
Définition: Stimulus
Un stimulus est tout changement dans le milieu interne ou externe d’un organisme vivant pouvant influencer son activité.
Certains stimuli peuvent déclencher une réaction d’orientation chez les plantes. Cela signifie que la réponse peut être de se diriger vers le stimulus ou de s’en éloigner. Ce type de mouvement s’appelle le tropisme.
Définition: Tropisme
Un tropisme est une réaction de croissance orientée ou de mouvement qui s’éloigne ou qui se dirige vers un stimulus.
Les plantes ont-elles le sens du toucher ? Certaines plantes sont extrêmement sensibles au toucher. Lorsqu’elle entrent en contact avec un objet solide, elles peuvent interpréter cela comme un stimulus et peuvent réagir à celui-ci en se déplaçant. D’ailleurs, certaines plantes sont bien plus sensibles au contact que les Hommes ! La plante sensitive, Mimosa pudica, est une plante fascinante capable de mouvements en réponse à un stimulus tactile, ce que l’on appelle thigmonastie. Le mot thigmo vient du grec qui signifie « toucher ». Ce type de mouvement n’est pas orienté, car la direction du mouvement ne dépend pas de la direction du stimulus !
Définition: Thigmonastie
La thigmonastie est le mouvement non orienté d’une plante en réponse à un stimulus tactile.
La plante Mimosa répond au toucher en repliant rapidement ses folioles et en se relâchant en quelques secondes ! Lorsque la plante Mimosa n’est pas perturbée, les folioles sont maintenues ouvertes en position horizontale. Lorsque l’on touche ou secoue la plante, les folioles se referment ou se replient, comme indiqué sur la photo ci-dessous.
L’ouverture et la fermeture des folioles chez la plante Mimosa se fait en fonction des variations dans la pression de turgescence des cellules végétales. La pression de turgescence est la pression exercée par l’eau sur les parois internes d’une cellule, ce qui permet de maintenir la forme et la rigidité de la cellule. Lorsque la plante Mimosa n’est pas perturbée, les cellules sont toutes turgescentes car elles contiennent de l’eau. C’est cette turgescence qui maintient la plante en position verticale, et les folioles ouvertes. Lorsque l’on touche les folioles, des signaux sont transmis, ce qui entraîne un transfert d’eau vers les tissus environnants. À cause de la perte d’eau, la pression de turgescence diminue et les folioles de la plante se referment et se relâchent.
Définition: Pression de turgescence
La pression de turgescence est la pression exercée par l’eau, ce qui plaque la membrane plasmatique contre la paroi de la cellule, et maintient ainsi la forme et la rigidité de la cellule.
Alors que les plantes Mimosa sont capables de bouger en réponse au toucher, d’autres plantes peuvent même croître en réponse à un stimulus tactile. Cela s’appelle le thigmotropisme ou l’haptotropisme. Voyons quelques exemples intéressants de thigmotropisme.
Définition: Thigmotropisme (Haptotropisme)
Le thigmotropisme est le mouvement de croissance orientée d’une plante en réponse à un stimulus tactile.
Les plantes grimpantes, comme les pois, ont des structures spécialisées appelées des vrilles. Les vrilles sont des structures filiformes qui donnent un support aux plantes grimpantes en s’enroulant autour d’objets avec lesquels elles entrent en contact. La photo ci-dessous montre les vrilles d’une plante s’enroulant autour de la tige d’une autre plante, qui sert de support.
Terme clé: Vrilles
Les vrilles sont des structures filiformes et spécialisées qui donnent un support aux plantes grimpantes en s’enroulant autour d’objets avec lesquels elles entrent en contact.
Les vrilles de ces plantes s’étirent dans l’air jusqu’à ce qu’elles percutent un objet solide. Lorsque cela se produit, une libération d’hormones végétales et de protéines se déclenche, ce qui entraîne l’enroulement de la vrille autour de l’objet. Les cellules du côté de la vrille en contact avec l’objet vont croître lentement, tandis que les cellules du côté opposé sont stimulées pour croître plus rapidement, comme représenté sur la figure 3. De cette manière, la vrille s’enroule et se serre fermement autour de l’objet. La vrille s’épaissie également d’un tissu mécanique, qui fournit aux plantes grimpantes un support externe solide, leur permettant de rester en position verticale.
Exemple 1: La réponse d’une plante à un stimulus tactile
Comment appelle-t-on la réaction des plantes à un stimulus tactile ?
- le traumatotropisme
- le géotropisme
- le chimiotropisme
- l’hydrotropisme
- le thigmotropisme / l’haptotropisme
Réponse
Tous les organismes vivants sont capables de se déplacer et de réagir aux changements de milieu interne et externe. Bien que les plantes semblent immobiles, elles sont capables de réaliser différents types de mouvement en réponse à des stimuli tels que la lumière, le toucher, la chaleur et la gravité. Le tropisme est un mot utilisé pour décrire les mouvements des plantes vers ou loin d’un stimulus.
La question demande comment est appelé la réponse d’une plante à un stimulus tactile. Passons en revue les réponses proposées et voyons si nous pouvons repérer la bonne.
Si nous analysons l’option A, le traumatotropisme, nous pouvons voir que ce mot est composé de deux parties : trauma et tropisme. Comme nous le savons, le tropisme est le mouvement des plantes en direction ou à l’opposé d’un stimulus. La partie du mot trauma désigne une blessure ou une lésion. En assemblant les deux parties, nous pouvons en déduire que le traumatotropisme signifie le mouvement d’une plante en réponse à une blessure, et non au toucher, ce qui signifie que l’option A est fausse.
La partie du mot géo est un préfixe qui signifie « sol » ou « terre ». Vous reconnaîssez peut-être ce préfixe dans les mots tels que géographie et géologie ! La Terre exerce une force, la gravité, sur tous les objets, en les maintenant à sa surface. L’option B, le géotropisme, décrit le mouvement des plantes en réponse à la gravité et est donc également fausse.
Passons à l’option C, le chimiotropisme, et décomposons-le en différentes parties. La partie chimio est associée à des composés chimiques. Le mot chimiotropisme décrit le mouvement ou la croissance des plantes en réponse à des composés chimiques. Par exemple, lorsque les racines d’une plante détectent des nutriments et des minéraux utiles dans le sol, elles poussent dans leur direction ! Cette option est également fausse car elle ne décrit pas la réponse d’une plante au toucher.
L’option D, l’hydrotropisme, est également incorrecte. La partie du mot hydro est utilisée pour décrire l’eau, comme vous le savez peut-être déjà avec les mots hydratation ou hydrolyse ! L’hydrotropisme décrit la réaction de croissance des plantes à la présence d’eau.
La dernière option est le thigmotropisme ou l’haptotropisme. La partie thigmo vient du mot grec qui signifie toucher, et la partie du mot hapto est utilisée en chimie et en biologie pour décrire la fixation. Le thigmotropisme et l’haptotropisme décrivent le mouvement ou la fixation d’une plante en réponse à un stimulus tactile.
La réponse d’une plante à un stimulus tactile est donc l’option E, le thigmotropisme / l’haptotropisme.
Les tropismes peuvent être négatifs ou positifs, donc soit s’éloigner ou se diriger vers un stimulus. Regardons l’exemple de notre plante grimpante pour mieux comprendre cela. Dans ce type de thigmotropisme, les vrilles entrent en contact avec un objet solide externe et sont stimulées à grandir dans sa direction. C’est ce qu’on appelle le thigmotropisme positif.
Un thigmotropisme négatif peut aussi être utile aux plantes. Chez certaines plantes comme les légumineuses, les racines de la plante dépendent de leur sens du toucher pour les aider à pousser dans le sol en évitant les points de résistance. Lorsque les racines de ces plantes percutent des objets solides sous terre, tels que des roches ou des pierres, elles sont stimulées à s’éloigner d’elles. Étant donné que la direction du mouvement dans ce cas est à l’opposé du stimulus tactile, on l’appelle le thigmotropisme négatif.
Exemple 2: Le tropisme dans les racines des légumineuses
Si les racines d’un haricot touchent un objet en se développant (comme une pierre sous terre), des signaux sont transmis pour inciter la racine à s’éloigner de cet objet. Quel est le tropisme représenté ici ?
- le gravitropisme positif
- le thigmotropisme / l’haptotropisme négatif
- l’hydrotropisme négatif
- le chimiotropisme positif
- le phototropisme négatif
Réponse
Le mouvement d’une plante en réponse à un stimulus s’appelle le tropisme. Les tropismes peuvent être négatifs ou positifs, donc soit s’éloigner ou se diriger vers un stimulus. Regardons de plus près la question et les options proposées.
La question décrit les racines d’une pousse de haricot qui sont stimulées pour s’éloigner d’un objet sous terre avec lequel elles sont entrées en contact. La croissance ou le mouvement en direction opposée d’un stimulus est appelé le tropisme négatif. Si nous regardons les options, nous pouvons voir que les options A et D décrivent des tropismes positifs. Ces options peuvent donc être directement éliminées.
Les trois autres options, B, C et E, décrivent toutes une forme de tropisme négatif. En décomposant les mots des différents tropismes en plusieurs parties, l’option B utilise les préfixes thigmo- et hapto-, qui signifient « toucher ». L’option C utilise le préfixe hydro-, qui signifie « eau », et l’option E, le préfixe photo-, qui signifie « lumière ».
Si nous assemblons les différentes parties de l’option B, nous pouvons voir que le thigmotropisme ou l’haptotropisme négatif signifie la croissance d’une plante dans la direction opposée d’un stimulus tactile. Cela décrit parfaitement la croissance des racines d’une pousse de haricot qui s’éloigne d’un objet souterrain !
Chez certaines plantes comme les légumineuses, les racines de la plante dépendent de leur sens du toucher pour les aider à pousser dans le sol en évitant les points de résistance. Si les racines d’un haricot entrent en contact avec un objet solide sous terre, comme des rochers ou des pierres, des signaux sont transmis pour inciter la racine à s’éloigner de cet objet. Cela les aide à trouver des zones disponibles dans le sol où elles peuvent se développer et augmenter leur capacité à absorber les minéraux et l’eau.
Le type de tropisme des racines de la pousse de haricot est donc l’option B, le thigmotropisme / l’haptotropisme négatif.
Un mouvement en réponse aux cycles jour-nuit représente un autre type de mouvement des plantes, et dépend de l’intensité de la lumière disponible pour la plante, qui change au cours de la journée ou de la nuit. Par exemple, les plantes Mimosa ferment leurs folioles la nuit. Chez certaines autres plantes, comme les légumineuses, les feuilles se relâchent la nuit et se rigidifient le jour. Ce type de mouvement est appelé la nyctinastie ou le mouvement de veille et de sommeil. Ici, le stimulus est l’intensité de la lumière du jour.
Définition: Nyctinastie (mouvement de veille et de sommeil)
La nyctinastie, ou mouvement de veille et de sommeil, est le mouvement des plantes en réponse aux cycles jour-nuit.
Sur la photo ci-dessous, vous pouvez voir une plante dormeuse, Maranta leuconeura, qui est connue pour ses mouvements de veille et de sommeil. L’image à gauche montre à quoi ressemble cette plante la nuit, avec ses feuilles qui retombent, tandis que l’image à droite montre la plante avec ses feuilles qui se sont raidies pendant la journée.
Les plantes qui présentent un mouvement de sommeil ont des photorécepteurs sensibles à la lumière. Lorsque l’intensité de la lumière du jour est faible, les photorécepteurs génèrent un signal électrique, ce qui provoque le relâchement des feuilles de la plante pendant la nuit. Pendant la journée, les photorécepteurs détectent l’augmentation de l’intensité lumineuse et déclenchent le redressement des feuilles de la plante en position verticale.
On ne comprend pas encore très bien les avantages des mouvements de veille et de sommeil. Une théorie suggère que le relâchement des feuilles la nuit permet de réduire la surface de la plante pour éviter une perte d’eau excessive par transpiration. Une plante peut paraître plus petite ou fannée avec ces mouvements de sommeil, ce qui a conduit les scientifiques à penser qu’ils représentaient un mécanisme de dissuasion contre les herbivores qui voudraient les manger.
Exemple 3: Les mouvements d’une plante en réponse aux cycles jour-nuit
Laquelle des affirmations suivantes explique le mieux comment les mouvements des légumineuses, un type de plante, varient selon les cycles jour-nuit ?
- Les légumineuses ferment leurs feuilles la nuit et les ouvrent pendant la journée.
- Les feuilles des légumineuses grandissent toujours vers le soleil.
- Les racines des légumineuses bougent activement pour trouver des zones plus lumineuses.
Réponse
Certaines plantes, comme les légumineuses, sont capables de bouger en réponse aux cycles jour-nuit. Ce type de mouvement est appelé la nyctinastie ou le mouvement de veille et de sommeil. Dans ce type de mouvement, le stimulus est l’intensité de la lumière du jour.
D’après les options de la question, nous pouvons immédiatement voir que l’option C est fausse. En effet, les racines d’une plante n’ont pas besoin de la lumière du soleil, puisqu’elles n’effectuent pas de photosynthèse ! Les plantes n’ont donc aucune raison de bouger leurs racines pour trouver des zones plus lumineuses.
Les plantes qui manifestent un mouvement de sommeil ont des photorécepteurs, qui sont sensibles à la lumière. Ces photorécepteurs détectent l’intensité de la lumière, puis transmettent des signaux à la plante pour qu’elle bouge en fonction de l’intensité lumineuse.
L’affirmation de l’option B prétend que les légumineuses bougeront leurs feuilles afin de s’assurer qu’elles grandissent toujours vers le soleil. C’est certainement un mécanisme de croissance des plantes utile, car il permet de s’assurer que les feuilles d’une plante reçoivent autant de soleil que possible pour la photosynthèse. Cependant, cette affirmation ne répond pas correctement à la question. La question mentionne spécifiquement les cycles jour-nuit, qui ne sont pas impliqués dans l’option B.
Alors, que sont les cycles jour-nuit et comment une plante les reconnaît-elle ? Pendant la journée, l’intensité lumineuse est élevée, et pendant la nuit, l’intensité lumineuse est très faible. Les cycles jour-nuit dans la question font allusion aux cycles de lumière et d’obscurité.
Lorsque l’intensité de la lumière du jour est faible, les photorécepteurs génèrent un signal électrique, ce qui engendre le repliement des feuilles de la plante la nuit. Pendant la journée, les photorécepteurs détectent l’augmentation de l’intensité lumineuse et déclenchent la réouverture des feuilles. C’est ce qu’on appelle le mouvement de veille et de sommeil ou la nyctinastie.
Si nous regardons l’option A, elle correspond parfaitement à la description du mouvement de veille et de sommeil : les légumineuses ferment leurs feuilles la nuit et les ouvrent pendant la journée.
La bonne réponse est donc l’option A.
Certaines plantes, comme les cormes, les bulbes ou les rosettes, ont des racines spécialisées appelées les racines contractiles. Les racines contractiles sont des structures racinaires épaisses capables de se rétrécir dans des conditions environnementales difficiles, comme la sécheresse saisonnière. Ce type de mouvement est aussi appelé mouvement de traction. La photo ci-dessous montre un bulbe de jacinthe avec des racines contractiles.
À mesure que la plante se développe, le rétrécissement de ses racines exerce sur la tige une forte traction vers le bas, ce qui aide à positionner la plante plus profondément dans le sol. Cela permet de protéger la plante des effets néfastes de la lumière et de la chaleur en cas de sécheresse.
Terme clé: Racines contractiles
Les racines contractiles sont les structures racinaires épaisses et spécialisées des cormes, bulbes et rosettes, qui servent à tirer la tige de la plante plus profondément dans le sol.
Maintenant que nous avons compris certains des différents types de mouvement impliquant les organes entiers d’une plante, regardons de plus près ces mouvements au niveau cellulaire.
Chaque cellule vivante contient un cytoplasme, le liquide dans lequel baignent tous les organites de la cellule. Une caractéristique clé du cytoplasme est qu’il est constamment en mouvement. Cela se voit clairement lorsque les cellules de certaines plantes aquatiques, comme Elodea canadensis ou Hydrilla verticillata, sont observées au microscope. Au sein de la cellule, le cytoplasme semble être dans un flux en rotation constante et dans une seule direction. Ce mouvement constant est appelé la cyclose.
Terme clé: Cyclose
La cyclose est le flux constant et unidirectionnel du cytoplasme au sein de la cellule.
La photo ci-dessous montre la surface des cellules foliaires d’Hydrilla verticillata grâce à un microscope à fort grossissement. Les structures vertes que vous pouvez voir dans ces cellules sont les chloroplastes. Lorsqu’ils sont observés au microscope, les chloroplastes de chaque cellule semblent se déplacer le long de la paroi cellulaire, dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens contraire. Nous pouvons en conclure que les chloroplastes se déplacent de cette manière car ils sont entraînés par le flux constant de rotation du cytoplasme au sein de chaque cellule.
Dans les cellules plus petites, telles que celles des bactéries, les nutriments se déplacent par diffusion à travers le cytoplasme d’une cellule. La taille de ces cellules est généralement inférieure à 5 μm, ce qui ne représente que 0,005 mm ! Cependant, chez les organismes plus complexes, comme les plantes, la taille des cellules est comprise entre 10 μm et 100 μm, ce qui signifie que la diffusion des nutriments prendrait trop de temps. Au lieu de cela, c’est la cyclose qui est responsable du mouvement des nutriments, des métabolites et des organites à l’intérieur de ces cellules. En maintenant le fluide en mouvement constant, le flux cytoplasmique fait en sorte que les organites de la cellule sont alimentés avec les molécules dont ils ont besoin pour fonctionner.
Exemple 4: Comprendre le mouvement des plantes
Laquelle des affirmations suivantes à propos des plantes est correcte ?
- Les plantes sont des organismes entièrement immobiles, et l’orientation de leur croissance ne peut pas être modifiée.
- Les plantes ne présentent aucune forme de cycle veille-sommeil pour répondre aux cycles jour-nuit.
- Les plantes peuvent bouger pour répondre aux stimuli, comme la lumière et le toucher.
- Les différentes structures d’une plante communiquent entre elles à l’aide d’un système nerveux central.
Réponse
Tous les organismes vivants sont capables de se déplacer et de réagir à des changements de leur milieu interne et externe. Les plantes sont capables de différents types de mouvement en réponse à des stimuli tels que la lumière, le toucher, la chaleur et la gravité.
Regardons les différentes affirmations proposées dans la question.
La première affirmation dit que les plantes sont des organismes entièrement immobiles et que l’orientation de leur croissance ne peut pas être modifiée. C’est faux, car les plantes sont capables de changer l’orientation de leur croissance en réponse aux changements de leur milieu interne ou externe, que l’on appelle des stimuli. Certaines plantes sont extrêmement sensibles au toucher, et elles peuvent bouger en réponse à un stimulus tactile. C’est ce qu’on appelle le thigmotropisme. Par exemple, lorsque les racines de certaines légumineuses rentrent en contact avec des roches sous terre, elles sont stimulées à changer la direction de leur croissance.
La deuxième affirmation dit que les plantes ne présentent aucune forme de cycle veille-sommeil pour répondre aux cycles jour-nuit. Cependant, l’un des stimuli auxquels les plantes peuvent répondre est la lumière. Certaines plantes, y compris les légumineuses, ont des photorécepteurs qui peuvent détecter les changements dans l’intensité lumineuse. Ces plantes se replient ou ferment leurs feuilles la nuit et les rouvrent le jour. Ce type de mouvement est appelé nyctinastie, ou mouvement de veille et de sommeil. Cette affirmation est donc incorrecte.
La troisième affirmation dit que les plantes peuvent bouger afin de réagir aux stimuli, comme la lumière et le toucher. Cette affirmation est bonne : les plantes sont capables de bouger pour répondre aux stimuli, ou aux changements de leur milieu.
La quatrième affirmation dit que les plantes communiquent à l’aide d’un système nerveux central. Cette affirmation est également incorrecte, car les plantes n’ont pas de système nerveux centralisé. Les différents organes d’une plante communiquent entre eux généralement par le biais de signaux électriques et de composés chimiques tels que les hormones végétales. Par exemple, lorsque la vrille d’un plant de pois percute un objet solide, les hormones végétales stimulent la vrille à s’enrouler autour de l’objet.
Par conséquent, l’affirmation correcte à propos des plantes est que les plantes peuvent bouger pour répondre aux stimuli, comme la lumière et le toucher.
Passons en revue les points clés de cette fiche explicative.
Points clés
- Les plantes sont capables de bouger en réponse à des stimuli tels que la lumière, le toucher et la gravité.
- La réponse des plantes à un stimulus tactile est appelée le thigmotropisme. Le thigmotropisme positif est un mouvement dirigé vers le stimulus, et le thigmotropisme négatif est un mouvement à l’opposé du stimulus.
- Certaines plantes, comme les légumineuses, bougent en réponse aux cycles jour-nuit. C’est ce qu’on appelle la nyctinastie ou le mouvement de veille ou de sommeil.
- Les plantes comme les cormes, les bulbes et les rosettes, ont des racines contractiles qui se rétrécissent et tirent la tige plus profondément dans le sol lorsque les conditions sont difficiles.
- Au sein des cellules végétales, le cytoplasme est constamment en mouvement, c’est ce que l’on appelle la cyclose.
