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Fiche explicative de la leçon: Sensibilité chez la plante Mimosa Biologie

Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à décrire les réactions d’une plante de mimosa au toucher et à l’alternance jour/nuit.

Bien que tous les organismes vivants soient intéressants à leur manière, Mimosa pudica, également appelé mimosa pudique ou sensitive, est un organisme unique et fascinant. Le nom d’espèce pudica vient du mot latin qui signifie « timide » ou « rétrécissement ». Le mimosa réagit à des stimuli tels que le toucher et la chaleur en repliant rapidement ses pinnules et en s’affaissant en quelques secondes!Ceci est illustré sur la photo ci-dessous. Le mimosa présente également la même réaction en réponse à l’alternance jour/nuit:il se replie et s’affaisse la nuit et se rouvre en journée. Dans cette fiche explicative, nous allons comprendre la science qui explique ce processus et comment différents stimuli déclenchent cette réaction.

Réaction de repli
Figure 1

Définition : Stimulus

Un stimulus est tout changement dans l’environnement interne ou externe d’un organisme vivant, qui peut influencer son activité.

Commençons par étudier plus en détail la structure du mimosa.

Les feuilles des mimosas sont des feuilles composées, ce qui signifie que chaque feuille est composée de plusieurs pennes, comme vous pouvez le voir sur la photo ci-dessus.

Définition : Feuille composée

Une feuille composée est une feuille constituée de plusieurs pennes ou folioles.

La tige de la feuille, appelée le pétiole, se ramifie en des prolongements minces appelés rachis. La figure 2 montre le pétiole se divisant en quatre rachis. Le long de chaque rachis se trouvent plusieurs petites feuilles appelées pinnules. Chaque rachis, avec ses pinnules, compose une seule penne ou foliole. Sur la figure 2, vous pouvez voir quatre pennes constituant la feuille composée. Ce type de feuille s’appelle une feuille pennée. Comme indiqué sur la figure, chaque feuille est constituée d’un seul pétiole et de quatre pennes, chacune d’elles ayant plusieurs pinnules.

Figure 2 : Schéma montrant la composition d’une feuille composée pennée chez une plante de mimosa.

Terme clé : Rachis

Le rachis est une ramification du pétiole dans une feuille composée. Chaque rachis porte des pinnules.

Terme clé : Penne

Une penne ou foliole est composée de plusieurs petites feuilles ou pinnules attachées à un rachis central.

Terme clé : Feuille composée pennée

Une feuille pennée est une feuille dans laquelle plusieurs pennes sont attachées à une seule tige.

Exemple 1: Structure d’une feuille de mimosa

Quelle forme prennent les feuilles des mimosas?

  1. deltoïde
  2. pennée
  3. circulaire
  4. rosette
  5. trifoliée

Réponse

Les feuilles des mimosas sont des feuilles composées, ce qui signifie que chaque feuille est composée de plusieurs pinnules. La tige de la feuille, appelée le pétiole, se ramifie en des prolongements minces appelés rachis. La photo ci-dessous montre le pétiole se divisant en quatre rachis. Le long de chaque rachis se trouvent plusieurs petites feuilles appelées pinnules. Chaque rachis, avec ses pinnules, compose une seule penne. Sur la photo ci-dessous, vous pouvez voir quatre pennes formant la feuille composée. Ce type de feuille s’appelle une feuille composée pennée.

Les feuilles des mimosas ont donc une forme pennée.

Les feuilles des mimosas possèdent des structures évoquant des articulations appelées pulvini (coussinets foliaires). Un pulvinus (coussinet foliaire) est une structure élargie ou enflée située à la base d’une feuille, d’une pinnule ou d’un pétiole. Le rôle principal des pulvini est de contrôler le mouvement des feuilles d’une plante en réaction à certains stimuli, comme nous allons le savoir.

Chaque pulvinus est composé d’un cœur de tissu vasculaire, entouré d’une couche de cellules de collenchyme à paroi épaisse. Cette couche est entourée de cellules de parenchyme flexibles à paroi mince. Chaque pulvinus est divisé en deux côtés. Le côté supérieur du pulvinus, sur le côté externe de la pinnule, est constitué de cellules extensor. Le côté inférieur du pulvinus, orienté vers le bas sur la face interne de la pinnule, est constitué de cellules flexor.

Terme clé : Pulvinus

Un pulvinus ou coussinet foliaire est une structure enflée évoquant une articulation qui se trouve à la base d’une feuille, d’une pinnule ou d’un pétiole et est responsable du mouvement des feuilles en réaction aux stimuli.

Terme clé : Parenchyme

Le parenchyme est un tissu végétal composé de cellules aux parois minces. Il constitue la plus grande partie de l’intérieur des structures végétales telles que les feuilles, les tiges et les racines.

Terme clé : Collenchyme

Le collenchyme est un tissu végétal composé de longues cellules aux parois épaisses. Il fournit une structure et un support à la plante.

Chez les mimosas, les pulvini se trouvent à trois endroits différents, comme le montre la figure 3.

Figure 3 : Schéma montrant les emplacements des pulvini primaire, secondaire et tertiaire chez une plante de mimosa.

Les pulvini primaires se trouvent à la base du pétiole, à l’endroit où celui-ci rejoint la tige de la plante. Les pulvini secondaires sont situés à l’endroit où le pétiole se ramifie en rachis. Enfin, les pulvini tertiaires sont situés à la base de chaque pinnule le long des rachis.

Exemple 2: La fonction du pulvinus chez une plante de mimosa

Quel est le rôle principal du pulvinus dans les feuilles et les pinnules du mimosa?

  1. de fournir des nutriments essentiels aux pinnules
  2. de replier les pinnules en réaction à un stimulus
  3. de libérer des hormones en réaction à un stimulus interne
  4. de coordonner les réponses nerveuses de la plante

Réponse

Le mimosa réagit à des stimuli tels que le toucher et la chaleur en s’affaissant et en repliant rapidement ses pinnules. Le mimosa présente également la même réaction en réponse à l’alternance jour/nuit:il se replie et s’affaisse la nuit et se rouvre en journée.

Les feuilles des mimosas possèdent des structures évoquant des articulations appelées pulvini ou coussins foliaires. Un pulvinus (coussin foliaire) est une structure élargie ou enflée située à la base d’une feuille, d’une pinnule ou d’un pétiole. Chaque pulvinus est divisé en deux côtés. Le côté supérieur du pulvinus est constitué de cellules extensor, tandis que le côté inférieur est constitué de cellules flexor. Le rôle principal des pulvini est de contrôler le mouvement des feuilles d’une plante en réaction à certains stimuli.

Le rôle principal du pulvinus dans les feuilles et les pinnules du mimosa est donc de replier les pinnules en réaction à un stimulus.

En journée ou en l’absence de contact, les pinnules sont maintenues ouvertes en position horizontale. La nuit ou lorsque la plante est touchée, chauffée ou secouée, les pinnules se ferment ou se replient, et les rachis et le pétiole s’affaissent, comme le montre la figure 4.

Figure 4 : Schéma montrant le repliement des pinnules et l’affaissement du pétiole quand une plante de mimosa est touchée.

Voyons comment les pinnules du mimosa se replient en réponse aux stimuli.

Comme nous le savons, toutes les cellules végétales contiennent de l’eau. La pression exercée par l’eau sur la membrane plasmique de chaque cellule aide à maintenir sa forme et sa rigidité. C’est ce qu’on appelle la pression de turgescence.

Définition : Turgescence

La turgescence est la pression exercée par l’eau, qui pousse la membrane de la vacuole contre la paroi de la cellule et maintient sa forme et sa rigidité.

Il existe plusieurs théories qui expliquent le mécanisme de fermeture des pinnules de mimosa lorsqu’il est stimulé par le toucher. Voyons une explication communément admise de ce processus.

Lorsqu’une feuille est touchée, cette stimulation mécanique est reconnue par la plante et est convertie en signal électrique. Ce signal est transmis aux pulvini et provoque le mouvement des ions comme le potassium et le chlorure hors des cellules extensor. Cela modifie la concentration en ions dans les cellules extensor et augmente leur pression osmotique. Les cellules flexor dans la partie inférieure des pulvini, en revanche, ont une pression osmotique inférieure. La différence de volume entre les cellules flexor et les cellules extensor est due au déplacement des ions en même temps que le déplacement osmotique de l’eau. Cela fait que l’eau s’écoule rapidement des cellules extensibles vers les cellules fléchisseuses par osmose, comme le montre la figure 5.

Terme clé : Osmose

L’osmose est le mouvement de l’eau d’une zone de faible concentration de soluté vers une zone de forte concentration de soluté.

Terme clé : Pression osmotique

La pression osmotique est le potentiel de l’eau à passer d’une région de faible concentration de soluté à une région de forte concentration de soluté.

La pression osmotique est causée par des solutés dissous dans la sève et est directement proportionnelle à la concentration de soluté et inversement proportionnelle au volume d’eau.

Figure 5 : Le flux de l’eau, indiqué par les flèches bleues, des cellules extensor aux cellules flexor dans le pulvinus tertiaire d’une pinnule de mimosa.

Les cellules extensor perdent rapidement leur turgescence à cause de la perte d’eau. Les cellules flexor, en revanche, maintiennent leur turgescence et se dilatent sous l’afflux d’eau. Pour cette raison, le pulvinus agit comme une structure articulaire en provoquant le repliement des pinnules, comme le montre la figure 6.

Figure 6 : Le repliement des pinnules dans une plante de mimosa dû aux changements de turgescence dans un pulvinus.

À mesure que le signal se propage, les cellules extensor dans les pulvini secondaires suivies des pulvini primaires perdent également leur turgescence. Cela provoque l’affaissement du pétiole, comme nous le voyons sur la figure 4. Ce type de mouvement de la plante, en réaction au toucher ou au secouement, est appelé thigmonastie. La thigmonastie est un type de nastie, ce qui signifie que la direction dans laquelle la plante bouge est indépendante de la direction du stimulus. Peu importe la direction dans laquelle le mimosa est touché ou secoué, ses pinnules s’affaissent et se replient toujours de la même manière!C’est pourquoi nous disons que la thigmonastie est une réponse non directionnelle.

Définition : Thigmonastie

La thigmonastie est le mouvement non directionnel d’une plante en réaction à un stimulus tactile.

Exemple 3: Comment les pinnules du mimosa s’ouvrent et se ferment

Complétez la phrase suivante:le repliement et l’ouverture des pinnules de mimosa dépendent des variations de turgescence.

  1. du flux
  2. du transport
  3. de la pression
  4. des ions

Réponse

Toutes les cellules végétales contiennent de l’eau. La pression exercée par l’eau sur la membrane plasmique de chaque cellule aide à maintenir sa forme et sa rigidité. Cela permet à la plante de rester droite et aux pinnules de rester ouvertes.

Lorsqu’une feuille est touchée, cette stimulation mécanique est reconnue par la plante et est convertie en signal électrique. Ce signal est transmis aux pulvini et provoque le mouvement des ions comme le potassium et le chlorure hors des cellules extensor. Cela modifie la concentration en ions dans les cellules extensor et augmente leur pression osmotique. Les cellules flexor dans la partie inférieure des pulvini, en revanche, ont une pression osmotique inférieure. Cela fait que l’eau s’écoule rapidement des cellules extensor aux cellules flexor par osmose.

Les cellules extensor deviennent flasques à cause de la perte d’eau. En effet, l’eau n’exerce plus de pression sur la membrane plasmique des cellules. On dit que ces cellules ont perdu leur pression de turgescence. Les cellules flexor, en revanche, restent turgescentes, car elles contiennent encore de l’eau qui exerce une pression de turgescence.

Le repliement et l’ouverture des pinnules des mimosas dépendent donc des variations de la pression de turgescence.

En plus de réagir au toucher, le mimosa réagit de la même manière à l’alternance jour/nuit. Ce type de mouvement est appelé nyctinastie ou mouvement de veille et de sommeil:la plante replie ses pinnules et s’affaisse la nuit et les rouvre à la lumière du jour.

Définition : Nyctinastie

La nyctinastie, ou mouvement de veille et de sommeil, est le mouvement des feuilles en réponse à l’alternance jour/nuit.

Les mouvements uniques des mimosas leur donnent également des avantages évolutifs intéressants. Une théorie dit que ces plantes replient leurs pinnules en réponse au toucher afin de paraître plus petites ou flétries, pour dissuader les herbivores de les consommer!Le mouvement de repli rapide peut également aider à déloger les insectes qui tentent de se poser sur les pinnules.

Exemple 4: L’avantage évolutif des plantes de mimosa

Lorsqu’elles sont touchées, les pinnules de mimosa se replient. Quel avantage évolutif cela représente-il?

  1. La surface qui capte la lumière est augmentée.
  2. Cela empêche l’entrée d’agents pathogènes et de parasites.
  3. Une plus grande quantité de dioxyde de carbone est absorbée lorsque la plante n’effectue pas de photosynthèse.
  4. Cela donne à la plante un aspect flétri et dissuade les herbivores de la manger.

Réponse

Le mimosa réagit à des stimuli tels que le toucher et la chaleur en s’affaissant et en repliant rapidement ses pinnules. Le mimosa présente également la même réaction en réponse à l’alternance jour/nuit:il se replie et s’affaisse la nuit et se rouvre en journée.

Les mouvements uniques des mimosas leur donnent également des avantages évolutifs intéressants. Une théorie dit que ces plantes replient leurs pinnules en réponse au toucher afin de paraître plus petites ou flétries, pour dissuader les herbivores de les consommer!Le mouvement de repli rapide peut également aider à déloger les insectes qui tentent de se poser sur les pinnules.

Un avantage évolutif possible du mimosa est donc que le repliement de ses feuilles donne à la plante un aspect flétri et dissuade les herbivores de la manger.

Résumons tout ce que nous avons appris sur la sensibilité chez les plantes de mimosa.

Points clés

  • Mimosa pudica est une plante qui peut replier ses pinnules et s’affaisser en réponse à certains stimuli.
  • Le mimosa a des feuilles composées pennées, faites de plusieurs pinnules appelées pennes.
  • Des structures enflées évoquant des articulations, appelées pulvini, sont responsables du mouvement des pinnules de la plante en réaction aux stimuli.
  • Le repliement et l’ouverture des pinnules de mimosa dépendent des variations de la pression de turgescence.
  • Les mimosas replient leurs pinnules en réaction au toucher ou au secouement, ce que l’on appelle la thigmonastie, et en réaction à l’alternance jour/nuit, ce que l’on appelle la nyctinastie.

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