Video Transcript
Dans cette vidéo, nous allons discuter d’un processus important qui se déroule tout le temps à l’intérieur des plantes, le transport. Nous allons découvrir ce qu'il est, comment il fonctionne et comment les différents types de cellules de la plante sont adaptés pour le soutenir. Nous analyserons également certaines expériences clés qui ont conduit à notre compréhension actuelle du transport. Alors asseyez-vous, détendez-vous, et commençons.
Tout comme les humains ont des vaisseaux sanguins pour transporter des substances dans le sang à travers l’organisme, les plantes ont également des vaisseaux pour le transport. Vous vous rappelez peut-être que les plantes effectuent la photosynthèse, une réaction chimique au cours de laquelle l'énergie lumineuse est utilisée pour convertir le dioxyde de carbone et l'eau en glucose et en oxygène. L'eau nécessaire à la photosynthèse est absorbée par les racines, puis transportée vers le haut de la plante dans le xylème, tandis que le glucose produit par la photosynthèse est principalement converti en saccharose et transporté à travers la plante dans le phloème. Le transport par le phloème est appelé par anglicisme translocation, il fournit à toutes les parties de la plante les sucres dont elles ont besoin pour la respiration cellulaire.
Lorsque nous décrivons le transport, nous parlons souvent du mouvement du saccharose d'une source vers un puits. Mais qu’est-ce que cela signifie réellement? La source est la partie de la plante d'où provient le saccharose, et le puits est l'endroit où il est transporté. La source et le puits pour le transport sont différents selon la période de l'année. En été, les plantes bénéficient de longues heures de lumière. Cela signifie que beaucoup de photosynthèse peut avoir lieu dans les feuilles, produisant ainsi beaucoup de glucose. Les feuilles sont donc la source et les racines le puits, car elles peuvent stocker les sucres excédentaires sous forme d'amidon.
En hiver, c’est une autre histoire. Comme la durée du jour est désormais courte, il y a peu de lumière disponible pour la photosynthèse. Les plantes s'appuient donc sur les sucres qui ont été stockés dans les racines pendant les mois d'été, ce qui signifie que les racines deviennent plutôt la source. Et en supposant que la plante garde ses feuilles pendant l'hiver, elles deviennent le puits. Comme vous pouvez le voir, la translocation permet de déplacer du saccharose à la fois vers le haut et vers le bas de la plante. C’est donc un processus bidirectionnel.
Voyons maintenant les différentes structures qui constituent le phloème. Le principal organe de transport du phloème est le tube criblé, qui est constitué de cellules criblées, aussi appelées éléments criblés, empilées bout à bout. Les cellules criblées sont des cellules vivantes dont les noyaux et les organites se sont dégradés, laissant un espace creux à l'intérieur. Cet espace permet aux substances dissoutes comme le saccharose de couler facilement à travers le tube criblé. Les parois terminales des cellules criblées sont partiellement dégradées, formant ce que l'on appelle des parois criblées. Les parois criblées ont des pores à travers lesquels le saccharose dissous peut passer, ce qui lui permet de se déplacer facilement d’une cellule criblée à l’autre.
Une cellule spécialisée, appelée cellule compagne, est étroitement associée à chaque cellule criblée. Entre autres adaptations, les cellules compagnes contiennent de nombreuses mitochondries. Cela leur permet d'effectuer une respiration cellulaire à un rythme élevé et, par conséquent, de libérer beaucoup d'énergie. Comme nous le verrons plus tard, le transport nécessite de grandes quantités d'énergie car c'est un processus actif.
Vous pouvez remarquer que les cellules compagnes sont reliées aux cellules criblées par des canaux étroits. Ces canaux sont appelés plasmodesmes. Les plasmodesmes forment un lien cytoplasmique entre les cellules compagnes et les cellules criblées. Et leur rôle est d’aider le mouvement du saccharose dans le tube criblé.
Alors, comment fonctionne le transport? Imaginons que nous soyons au milieu de l'hiver et que notre plante ne puisse pas produire suffisamment de glucose par photosynthèse pour subvenir à tous ses besoins énergétiques. Elle va devoir transporter les sucres des racines, où ils sont stockés sous forme d'amidon, jusqu'aux feuilles, à condition que la plante ait conservé ses feuilles pendant l'hiver, comme c'est le cas ici. Ainsi, les racines sont la source du transport, et les feuilles sont le puits. Dans les cellules sources des racines, le gros amidon insoluble est transformé en saccharose soluble plus petit afin qu'il puisse être transporté dans le phloème. Le saccharose passe alors d'une forte concentration dans les cellules sources à une faible concentration dans les tissus entourant le phloème. Lorsqu'il atteint ces tissus, le saccharose est activement transporté dans les cellules compagnes.
Le transport actif nécessite de l'énergie, c'est pourquoi les cellules compagnes ont besoin de tant de mitochondries. Comme la concentration de saccharose est maintenant plus élevée dans les cellules compagnes que dans les cellules criblées, il diffuse dans le tube criblé, aidé par les plasmodesmes. Cela montre bien le rôle si important des cellules compagnes dans le transport. Elles maintiennent un gradient de concentration de saccharose élevé, non seulement entre les cellules sources et les tissus entourant le phloème, mais aussi entre les cellules compagnes et les cellules criblées, ce qui signifie que le saccharose peut passer en continu des cellules sources au tube criblé.
L'augmentation de la concentration en saccharose à l'intérieur du phloème entraîne une diminution du potentiel hydrique dans ces cellules, ce qui permet à l'eau d'un vaisseau de xylème voisin de passer dans le phloème par osmose. Lorsque les cellules contiennent beaucoup d'eau, les molécules d'eau exercent une forte pression sur les parois cellulaires. C’est ce qu’on appelle la pression de turgescence. Et comme une grande quantité d'eau s'est déplacée par osmose dans les cellules criblées, la pression de turgescence à l'intérieur de celles-ci est très élevée. La pression de turgescence élevée permet au tube criblé de transporter le saccharose par transfert de matière. Le transfert de matière est simplement le nom donné au mouvement des fluides le long d'un gradient de pression, dans ce cas d'une zone de haute pression de turgescence dans la source vers une zone de basse pression de turgescence dans le puits.
Voyons maintenant ce qu’il se passe quand le saccharose atteint le puits. Dans notre exemple, les feuilles sont le puits. Lorsque le saccharose arrive, il est à une concentration beaucoup plus élevée dans les cellules criblées que dans les cellules compagnes et les cellules puits. Par conséquent, il diffuse dans ces cellules depuis le tube criblé. Il sera ensuite soit transporté vers d'autres cellules foliaires adjacentes, soit converti en glucose pour la respiration cellulaire. Au fur et à mesure que le saccharose sort des cellules criblées, le potentiel hydrique à l'intérieur de celles-ci augmente. L'eau accompagne donc le saccharose hors du phloème et dans les cellules puits environnantes par osmose.
Comme nous l'avons vu, le transport est assez compliqué, alors récapitulons brièvement le processus. Tout d'abord, les sucres produits par les cellules sources sont convertis en saccharose, qui diffuse dans les cellules entourant le phloème. Puis le saccharose est activement transporté dans les cellules compagnes, où il peut ensuite diffuser dans les cellules criblées via les plasmodesmes. Le faible potentiel hydrique généré dans les cellules criblées entraîne le passage de l'eau dans le phloème par osmose. Cela génère une pression de turgescence élevée, qui fait monter ou descendre le saccharose dans le tube criblé par transfert de matière.
Lorsqu'il arrive au puits, le saccharose diffuse hors des tissus du phloème, où il peut finalement être utilisé pour la respiration ou le stockage. La perte de saccharose augmente le potentiel hydrique dans le tube criblé, ce qui entraîne la sortie de l'eau par osmose. Il arrive aussi que l'eau retourne dans le xylème pour être transportée vers le haut de la plante.
Voyons maintenant quelques-unes des expériences qui ont permis de mieux comprendre le transport.
La première expérience a été réalisée en 1945 par deux scientifiques appelés Rapeden et Bohr. Dans cette étude, ils ont fourni à la feuille d'un haricot vert du dioxyde de carbone contenant du carbone 14. Le carbone 14 est une version radioactive du carbone, qui peut être facilement repérée à l'aide d'un détecteur. Lorsque la feuille effectue la photosynthèse, les sucres qu'elle produit contiennent du carbone radioactif. Les scientifiques ont retracé le mouvement subséquent des sucres dans la plante, et ont constaté que les sucres étaient transportés à la fois vers le haut et vers le bas de la tige. Rapeden et Bohr pouvaient donc conclure de cette expérience que la translocation est bidirectionnelle. Elle peut transporter du saccharose dans les deux sens.
La prochaine expérience que nous allons examiner a été réalisée par un autre scientifique Mittler. Mittler voulait savoir quelles substances exactement étaient transportées par le tube criblé du phloème. Pour ce faire, il a utilisé de petits insectes appelés pucerons, qui se nourrissent directement des sucres du phloème. Ils peuvent se nourrir de cette façon en insérant leur partie buccale pointue, appelée stylet mandibulaire, dans la tige de la plante et en utilisant la pression de turgescence élevée du phloème pour extraire leur nourriture.
Dans son expérience, Mittler a séparé le stylet d'un puceron de son corps pendant qu'il se nourrissait. Il a ensuite analysé le contenu du stylet mandibulaire et examiné la région de la plante où il avait été inséré par le puceron. Mittler a découvert que l'échantillon contenait du saccharose ainsi que des acides aminés, qui sont les éléments constitutifs de toutes les protéines. Il a donc conclu que le transport implique le déplacement du saccharose et des acides aminés dans le tube criblé.
Maintenant que nous savons tout sur le transport dans le phloème, essayons de répondre à quelques questions d’entraînement.
Utilisez les termes «sources» et «puits» pour compléter la phrase suivante. Le transport correspond principalement au mouvement des sucres des … vers les ….
Vous vous rappelez peut-être que les plantes produisent des sucres sous forme de glucose pendant la photosynthèse. La photosynthèse a lieu principalement dans les feuilles des plantes. Mais les sucres produits sont essentiels à toutes les parties de la plante pour des processus tels que la respiration cellulaire, la construction de parois cellulaires solides et le stockage. Ces sucres doivent donc être transportés dans la plante. Et ils le sont par un processus appelé transport, ou translocation.
Toute partie d'une plante qui produit ou libère des sucres pour le transport est appelée source. Et un puits est toute partie de la plante vers laquelle ces sucres sont transportés. Bien que nous considérions souvent la photosynthèse dans les feuilles comme la source et le stockage dans les racines comme le puits, c'est principalement le cas pendant les mois d'été lorsque la plante reçoit beaucoup d'énergie lumineuse. En hiver, lorsque la plante a beaucoup moins de lumière, les sucres stockés dans les racines deviennent la source et les organes qui respirent, comme les feuilles, en supposant qu'elles aient été conservées pendant l'hiver, deviennent le puits.
Nous pouvons maintenant répondre à la question. La phrase complétée serait «Le transport correspond principalement au mouvement des sucres des sources vers les puits».
Essayons une autre question.
Lequel des énoncés suivants décrit le mieux la structure du phloème? (A) Le phloème est composé de cellules criblées vivantes qui forment un long tube continu. (B) Le phloème est composé de nombreuses cellules criblées mortes dont les parois sont percées de pores pour permettre le mouvement des substances à travers la plante. (C) Le phloème est composé de cellules criblées mortes qui forment un long tube continu. Ou (D) le phloème est composé de nombreuses cellules criblées vivantes dont les parois sont percées de pores pour permettre le mouvement des substances à travers la plante.
Oublions pour l’instant les options, et concentrons-nous sur la structure du phloème. Rappelez-vous que le transport est le processus par lequel des substances comme le saccharose sont déplacées à travers une plante dans le phloème. La structure du phloème peut être représentée par ce schéma simple. Le principal vaisseau de transport du phloème s'appelle le tube criblé. Le tube criblé est constitué de cellules vivantes criblées, également appelées éléments du tube criblé. Elles sont empilées bout à bout pour former un tube continu.
Les parois des cellules criblées sont appelées parois criblées. Elles contiennent des pores qui permettent aux substances de passer d'une cellule criblée à l’autre. Les cellules criblées contiennent également des plasmodesmes. Les plasmodesmes sont des pores étroits situés entre chaque cellule criblée et sa cellule compagne associée. Et ils permettent aux substances de diffuser plus facilement dans le tube criblé pour leur transport dans le phloème.
Nous avons maintenant assez d'informations pour répondre à la question. L’affirmation qui décrit le mieux la structure du phloème est (D). Le phloème est constitué de nombreuses cellules criblées vivantes dont les parois cellulaires sont percées de pores pour permettre le mouvement des substances à travers la plante.
Résumons ce que nous avons appris dans cette vidéo en revoyant les points clés. Le transport, ou translocation, est le mouvement du saccharose dans une plante, d'une source vers un puits. Il est bidirectionnel, ce qui signifie qu'il peut transporter des substances à la fois vers le haut et vers le bas de la plante. Le transport a lieu dans un tissu spécialisé appelé phloème, composé de cellules criblées et de cellules compagnes. Les cellules compagnes contiennent de nombreuses mitochondries qui fournissent l'énergie nécessaire au transport actif. Les cellules criblées sont reliées aux cellules compagnes par des prolongements cytoplasmiques appelés plasmodesmes. Enfin, le saccharose est transporté dans le phloème par un processus appelé transfert de matière.
