Fiche explicative de la leçon: Tissus végétaux Biologie • Première secondaire

Dans cette fiche explicative, nous allons apprendre à décrire la structure et la fonction des différents tissus présents dans les plantes.

Vous êtes-vous déjà demandé en mangeant une branche de céleri pourquoi il est si croquant ? Ou vous êtes-vous déjà demandé en savourant une poire pourquoi elle était un peu granuleuse ? Tout cela est dû aux différents types de cellules des tissus végétaux spécifiques, ainsi qu’aux composants chimiques et structurels qu’ils contiennent.

Un tissu est un groupe de cellules spécialisées qui remplissent une fonction particulière. Dans le céleri, de nombreuses cellules se regroupent pour former les tissus que l'on trouve dans la tige, qui se termine par des feuilles dans l’image ci-dessous.

La pression de l'eau sur les parois cellulaires du tissu de la tige est responsable de ce craquement caractéristique qui se produit lorsqu'on le mange. La lignine est un polymère organique qui se dépose dans les parois cellulaires de certaines cellules végétales pour fournir un soutien mécanique résistant aux diverses pressions, et c’est ce qui donne aux poires sa texture granuleuse. La structure interne des plantes est extrêmement diversifiée, mais la plupart d’entre elles ont certaines propriétés et certains tissus en commun.

Il existe deux types principaux de tissus chez les plantes : les tissus simples et les tissus complexes (ou composés). La micrographie ci-dessous montre une coupe transversale d’une tige de citrouille révélant certaines des différences entre les tissus simples et composés.

Les tissus simples sont généralement composés d’un seul type de cellule. Il existe trois types différents de tissus simples, également appelés tissus de base, illustrés dans la micrographie ci-dessus : le sclérenchyme, le collenchyme et le parenchyme. La majorité des cellules de ces tissus simples ont une structure similaire et remplissent généralement des fonctions similaires. Les tissus simples se trouvent dans chaque partie de la plante et ont de nombreux rôles différents. Regardons de plus près certains de ces différents tissus dans la micrographie ci-dessus en allant des couches de la tige les plus externes aux plus internes.

La couche bleu foncé des cellules sur le bord extérieur de la tige de la plante s’appelle l’épiderme.

L’épiderme des plantes est la couche la plus externe des cellules qui recouvre la tige, les feuilles, les racines et d’autres parties de la plante.

Juste en dessous de l’épiderme, en se dirigeant vers l’intérieur, se trouve une couche de cellules bleu clair qui ressemblent à des rectangles ou des polygones allongés. Ce sont des cellules du collenchyme. Sous cette couche de collenchyme se trouve une couche de cellules circulaires rouge violacé appelée sclérenchyme. Vous pouvez même reconnaître les cellules du sclérenchyme dans la micrographie par leur paroi cellulaire légèrement plus épaisse.

La partie inférieure gauche de la micrographie originale a été agrandie dans l'image ci-dessous, qui montre une coupe transversale plus nette de ces trois couches : l'épiderme le plus externe (à gauche), les cellules du collenchyme bleu clair (au milieu) et les cellules du sclérenchyme encerclées d’un rouge violacé (à droite).

En continuant vers l’intérieur, on aperçoit les cellules du parenchyme. Les cellules du parenchyme sont reconnaissables par leurs cellules bleu violacé de forme généralement ovales, constituant la majorité de la région centrale de la micrographie. La taille des cellules du parenchyme varie, mais la majorité d’entre elles, comme vous pouvez le voir sur cette micrographie, sont assez grandes par rapport aux autres cellules. Certaines cellules du parenchyme sont non spécialisées dans leur structure et sont capables de se différencier pour remplir diverses fonctions. Cette micrographie a été agrandie pour ne montrer que les cellules du parenchyme.

Les grandes formes ovales encerclées de rouge qui sont regroupées en régions distinctes entourées de diverses autres cellules dans la micrographie originale, font partie des tissus complexes de cette tige végétale. Ces tissus complexes, le xylème et le phloème, forment les faisceaux vasculaires de la plante, qui jouent le rôle de tissus de transport. Les tissus complexes sont constitués de différentes cellules, qui varient à la fois sur le plan structurel et fonctionnel. Vous pouvez voir un faisceau vasculaire agrandi de la micrographie originale dans l'image ci-dessous.

Les cellules du sclérenchyme sont également situées autour de chaque faisceau vasculaire, que vous pouvez voir ci-dessus à proximité des grands ovales rouges.

Nous allons maintenant détailler la structure et la fonction des trois tissus simples que nous avons vus dans les micrographies : le parenchyme, le collenchyme et le sclérenchyme. Un schéma simplifié de leurs structures est illustré dans la figure 6 ci-dessous.

Commençons par les tissus du parenchyme.

Les tissus du parenchyme sont composés de cellules qui occupent la plupart des tissus mous et charnus à l’intérieur de diverses parties d’une plante, telles que les feuilles, la tige et les racines. Les pommes de terre sont un exemple de tubercules, qui poussent à partir de parties souterraines de la tige chez certaines plantes, et qui sont charnus puisqu’ils sont principalement composés de cellules du parenchyme stockant des sucres sous forme d’amidon. Certaines cellules du parenchyme varient dans leur forme : elles sont carrées ou rectangulaires lorsqu’elles se trouvent dans certains tissus du xylème, mais la plupart sont rondes ou ovales, comme vous pouvez le voir dans la micrographie ci-dessous. Chacune des formes ovales bleues est une cellule individuelle du parenchyme.

De nombreuses cellules du parenchyme ne sont pas encore spécialisées, elles ont donc le potentiel de se différencier en n’importe quel type de cellule. Ces cellules partagent des caractéristiques de base similaires. Par exemple, la plupart des cellules du parenchyme ont de nombreux chloroplastes et des parois minces constituées principalement de cellulose. Les cellules du parenchyme ont également de grandes vacuoles remplies d’eau, d’amidon et de minéraux.

Les cellules du parenchyme sont des cellules vivantes qui remplissent un certain nombre de fonctions : la photosynthèse, le stockage des nutriments et de l’eau, la sécrétion de sève et l’aération. Cette dernière fonction dépend des grands espaces intercellulaires qui se forment entre certaines cellules du parenchyme spécialisées, de sorte que les gaz peuvent facilement diffuser à travers ces espaces et s’échanger avec l’atmosphère pour la photosynthèse.

Un excellent exemple de cellules collenchymateuses se trouve dans une branche de céleri, qui est en fait la tige de la plante en croissance qui se termine en feuilles. Le céleri est croquant, car le rôle principal du collenchyme est de fournir un soutien mécanique et une flexibilité à ces régions en croissance.

Les tissus du collenchyme sont constitués de cellules plus longues que celles du parenchyme. Ils se trouvent généralement sous l’épiderme des nervures des feuilles ainsi que des tiges, en particulier les jeunes tiges, et sont essentiels dans les zones de croissance de la plante. La micrographie ci-dessous montre une coupe transversale de certaines cellules du collenchyme dans une tige de plante.

Les tissus du collenchyme sont constitués de cellules vivantes et sont facilement reconnaissables à leur forme allongée, rectangulaire ou polygonale et à leur paroi cellulaire épaisse et irrégulière en cellulose, hémicellulose et pectine. Les tissus du collenchyme fournissent non seulement une certaine résistance mécanique, mais aussi une élasticité et une flexibilité aux zones en croissance de la plante. Vous avez peut-être remarqué que les cellules ne sont pas de forme régulière dans la micrographie, car elles sont sectionnées soit sur leur largeur, soit sur leur longueur.

Les tissus du sclérenchyme sont les plus résistants des trois types de tissus simples. Le cortex des tiges et des feuilles, qui est la paroi externe juste en dessous des couches d’épiderme et de collenchyme, est généralement rempli de cellules du sclérenchyme. Les cellules du sclérenchyme ont tendance également à renforcer les faisceaux vasculaires dans les tissus végétaux, elles se trouvent donc souvent dans les tissus du xylème et du phloème. Les cellules du sclérenchyme peuvent également se trouver dans diverses autres parties de la plante, comme dans le fruit. Les cellules du sclérenchyme arrivent à maturité en même temps que les tissus environnants et ont tendance à fournir un support plus permanent que celui des cellules du collenchyme.

La micrographie ci-dessous montre une coupe transversale agrandie de cellules du sclérenchyme dans une tige de plante.

Les couches supérieures rouge-orange dans la micrographie ci-dessus sont les cellules de l'épiderme et du collenchyme. Juste en dessous de cette couche se trouvent de nombreuses cellules sclérenchymateuses encerclées de rouge.

Les tissus du sclérenchyme sont composés de cellules rigides, car leur fonction est de fournir une grande résistance mécanique à la plante. Les cellules matures du sclérenchyme sont en général techniquement mortes, et elles fournissent cette résistance mécanique grâce à leur paroi cellulaire très épaisse en cellulose, hémicellulose et un élément chimique appelé lignine, qui rend les cellules étanches. La texture granuleuse des poires est aussi due à cette lignine.

Les cellules du sclérenchyme sont généralement reconnaissables par leur paroi cellulaire épaisse, surtout comparée aux cellules du parenchyme. Les cellules du collenchyme ont également des parois épaisses, mais elles peuvent être plus minces et plus irrégulières que celles des cellules du sclérenchyme. Vous pouvez également repérer des cellules du collenchyme colorées en bleu juste sous la couche de tissu sclérenchymateux. Les colorants appliqués aux tissus lors de la microscopie sont attirés par différents polymères. Les colorants les plus couramment utilisés (qui ont servi à produire la micrographie ci-dessus) donnent une couleur rose rougeâtre à la lignine des parois cellulaires du sclérenchyme, et une couleur vert bleuté à la cellulose des parois cellulaires du collenchyme et du parenchyme.

Le tableau 1 résume les emplacements, les structures et les fonctions des trois tissus simples que nous avons abordés.

Nous allons maintenant détailler la structure et la fonction des deux tissus composés que nous avons vus dans la première micrographie examinée : le xylème et le phloème.

La figure 10 ci-dessous donne quelques informations détaillées sur ces deux tissus. Le xylème et le phloème sont deux tissus vasculaires. Cela signifie qu’ils sont impliqués dans le transport de substances dans la plante. Le système vasculaire est constitué de faisceaux vasculaires contenant ces tissus du xylème et du phloème. Ils longent les racines, la tige et les feuilles pour transporter les nutriments, l'eau et les minéraux dissous vers les différentes parties de la plante où ils sont nécessaires.

Comme vous pouvez le voir dans la figure 10, le rôle des tissus du xylème est de transporter l’eau et les ions minéraux dissous. Ces substances sont transférées des racines, où elles sont absorbées du sol, vers les autres parties de la plante qui en ont besoin. Par exemple, les feuilles ont besoin d’eau pour la photosynthèse. C’est pour cela que la circulation du xylème ne se fait que dans une seule direction, des racines vers le reste de la plante.

Les tissus matures du xylème se composent de trois principaux types de cellules : le parenchyme du xylème, les vaisseaux du xylème et les fibres du xylème, les deux dernières étant illustrées dans la figure 11 ci-dessous. Les vaisseaux du xylème sont faits de cellules du sclérenchyme qui sont lignifiées et mortes. La lignine contenue dans leur paroi cellulaire les imperméabilise et fournit un soutien structurel supplémentaire à la plante. Ces cellules sont empilées bout à bout et les extrémités de leur paroi sont décomposées pour former un tube creux. Cette structure en forme de tube permet à l’eau et aux minéraux dissous de la traverser en continu comme dans une paille. Les fibres de xylème sont également lignifiées, et leur rôle principal est de fournir un support mécanique.

Comme vous pouvez le voir dans la figure 12, le rôle des tissus du phloème est de transporter les produits de la photosynthèse. Ce sont des solutés organiques sous forme de sucres dissous et d’acides aminés, requis dans différentes régions de la plante. Ces substances sont principalement transportées à partir des feuilles, car c'est là que se déroule la majeure partie du processus de photosynthèse, mais le phloème peut distribuer les substances aussi bien vers le haut que vers le bas de la plante, puisque les sucres et les acides aminés sont nécessaires dans toute la plante.

Le phloème est constitué de membres du tube criblé (ou éléments du tube criblé), de cellules compagnes (qui sont un type de tissu parenchymateux), de fibres et de scléréides (qui sont deux types de tissus du sclérenchyme).

Comme vous pouvez le voir sur la figure 12, les membres du tube criblé sont de longues colonnes creuses de cellules fusionnées bout à bout, mais contrairement aux vaisseaux du xylème, leur paroi à l’extrémité ne sont pas entièrement décomposées. Entre chaque élément adjacent du tube criblé se trouvent des parois criblés qui, comme un tamis, ont des pores pour permettre le passage de solutés. Pour que les tubes criblés soient creux, la majorité de leurs organites se décomposent, et les tubes criblés matures n'ont pas de noyau.

Les cellules compagnes sont liées aux membres du tube criblé par des pores dans leur paroi cellulaire appelés plasmodesmes, qui relient le cytoplasme, la membrane plasmique et le réticulum endoplasmique des deux cellules, comme le montre la figure 12. Les cellules compagnes sont des exemples de cellules du parenchyme spécialisées. Les fibres et les scléréides, qui sont des exemples de cellules du sclérenchyme, ont des parois cellulaires épaisses et fournissent principalement un soutien structurel aux vaisseaux du phloème.

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