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Vidéo de la leçon : Mouvement chez les plantes Biologie

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à décrire les tropismes qui contrôlent le mouvement des plantes.

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Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à décrire les mouvements de croissance orientés, aussi appelés tropismes, qui permettent aux plantes de réagir à leur environnement. Nous examinerons également quelques exemples de mouvements non directionnels appelés nyctinastie, par exemple en réponse aux cycles jour-nuit et au toucher.

Bien que les plantes semblent immobiles, elles sont en fait capables de plusieurs types de mouvement en réponse à de nombreux stimuli. Rappelez-vous qu’un stimulus est un changement de l’environnement interne ou externe d’un organisme vivant pouvant influencer l’activité de cet organisme. Les plantes peuvent bouger en réponse à des stimuli tels que la lumière, le toucher, la gravité et même la chaleur. Certains de ces stimuli, comme la lumière ou le toucher, déclenchent chez certaines plantes une réponse de croissance en direction ou à l’opposé du stimulus.

Ces mouvements de croissance orientés sont appelés tropismes. Prenons un exemple de tropisme végétal en réponse au toucher appelé thigmotropisme, ou encore haptotropisme. Les plantes grimpantes, comme cette plante de pois de jardin, possèdent des structures spécialisées appelées vrilles. Les vrilles sont des structures minces qui aident les plantes grimpantes à s’enrouler autour d’objets avec lesquels elles entrent en contact. Dans le cas du pois, elles leur procurent un soutien, mais cette réponse peut également permettre aux plantes parasitaires, comme cette vigne, de s’enrouler autour d’un arbre hôte pour absorber ses nutriments essentiels.

En regardant de plus près l’une de ces vrilles, nous pouvons voir comment elles agissent. Les vrilles des plantes grimpantes s’étendent dans l’air jusqu’à ce qu’elles entrent en contact avec un objet solide, ce qui provoque la libération de certaines hormones végétales. La croissance des cellules du côté de la vrille en contact avec l’objet est inhibée, alors que les cellules du côté opposé sont stimulées à se développer plus rapidement. Cela provoque l’enroulement de la vrille autour de l’objet. La vrille va également s’épaissir d’un tissu mécanique, ce qui fournira aux plantes grimpantes un support stable pour les maintenir à la verticale.

Les thigmotropismes, comme la plupart des tropismes, peuvent être négatifs ou positifs, ce qui correspond respectivement à un éloignement ou à un rapprochement vers un stimulus. Dans l’exemple des plantes grimpantes, les vrilles qui entrent en contact avec un objet solide externe leur permettent de s’en rapprocher, ce que l’on appelle thigmotropisme positif. Chez certaines plantes comme les légumineuses, qui comprennent les haricots et les pois, les racines dépendent de leur sens du toucher pour pousser dans le sol en évitant les points de résistance. Lorsque les racines de ces plantes entrent en contact avec des objets solides qui se trouvent dans la terre tels que des roches ou des pierres, elles seront stimulées à s’en éloigner. Dans ce cas, comme la direction du mouvement est à l’opposé du stimulus tactile, on parlera de thigmotropisme négatif.

Curieusement, certaines plantes, comme cette plante de Mimosa pudica, sont extrêmement sensibles au toucher. Alors que les exemples que nous venons d’explorer présentent une croissance directionnelle assez lente, les folioles de Mimosa pudica, comme celle entourée ici, sont capables de se fermer en quelques secondes en réponse à un stimulus tel que le toucher. Cette réponse est appelée thigmonastie.

Le suffixe -nastie fait référence au fait qu’il s’agit d’une réponse non orientée. Et le préfixe thigmo-, comme dans le thigmotropisme, désigne le toucher. Il s’agit d’une réponse non directionnelle, les folioles se plient toujours vers le haut à partir de leur position horizontale d’origine, quelle que soit la direction dans laquelle le mimosa est touché. Et le pétiole, qui relie la tige aux folioles, s’incline toujours vers le bas lorsque la plante est stimulée de cette manière.

Voyons brièvement comment les plantes de mimosa referment leurs folioles si rapidement. Comment cette foliole non perturbée représentée sur la gauche peut-elle se replier comme celle représentée sur la droite? Allons découvrir cela. Cette figure présente une vue simplifiée et agrandie d’une partie de cette foliole. En zoomant sur l’une des cellules de cette foliole, nous pouvons voir qu’elle contient de l’eau à l’intérieur d’une structure appelée vacuole. La pression de turgescence est la pression exercée par l’eau sur les parois des cellules à la base des folioles. Si la cellule contient une grande quantité d’eau, on dit qu’elles ont une pression de turgescence élevée, ce qui rend les cellules turgescentes et les aide à conserver leur forme.

Un contact avec la plante induit un signal qui provoque la perte d’eau de ces cellules, ce qui fait diminuer la pression de turgescence. La turgescence des cellules sera plus faible, ce qui provoque la fermeture des folioles. Les scientifiques suggèrent que cette réponse de thigmotropisme chez le mimosa représente un avantage évolutif de la plante. Le fait d’être touché ou secoué peut l’alterter qu’un herbivore est à proximité ou qu’un insecte herbivore, comme cette coccinelle, a atterri sur cette foliole et est sur le point de le manger. La fermeture rapide des folioles et leur affaissement peuvent rendre les plantes plus petites et plus flétries aux yeux des grands herbivores, et déloger les petits herbivores comme les insectes pour les empêcher de manger la plante.

Le mimosa et plusieurs autres espèces de plantes peuvent également bouger leurs feuilles selon les cycles jour-nuit en réponse à un autre stimulus, l’intensité lumineuse. Par exemple, les folioles du mimosa sont ouvertes en journée, mais elles se referment la nuit. Les photorécepteurs, qui sont sensibles à la lumière, détectent la diminution de l’intensité lumineuse à tombée de la nuit et génèrent un signal électrique qui conduira à la fermeture des folioles de mimosa. En journée, les photorécepteurs détectent l’augmentation de l’intensité lumineuse et déclenchent la réouverture des folioles. Ce type de mouvement est appelé nyctinastie, ou mouvement de veille et de sommeil.

Le préfixe nyct- signifie nuit. Comme pour la thigmonastie, il s’agit d’une réponse non orientée. Un processus similaire se produit dans les feuilles d’autres plantes, comme celles des légumineuses, qui s’abaissent la nuit et reviennent à leur position verticale le matin. Les avantages des mouvements de sommeil ne sont pas entièrement établis, mais une théorie suggère que le relâchement des feuilles la nuit aide à réduire la surface de la plante afin d’éviter une perte d’eau excessive liée à la transpiration. Les mouvements de sommeil peuvent rendre une plante plus petite ou flétrie pendant la nuit, ce qui a conduit les scientifiques à penser que cela pourrait, comme pour la thigmonastie, être un mécanisme servant à dissuader les herbivores de manger ces plantes.

Certaines plantes, comme les cormes, les bulbes ou les rosettes, ont des racines spécialisées appelées des racines contractiles. Les racines contractiles sont des structures épaisses dans les racines capables de se rétrécir lors de conditions environnementales difficiles comme la sécheresse saisonnière. Voici un agrandissement d’une racine contractile, alors voyons comment elle fonctionne à mesure que la plante grandit.

À mesure de la croissance ascendante d’une plante, le rétrécissement de ces racines exerce sur la tige une forte traction vers le bas, ce qui aide à positionner la plante plus profondément dans le sol. Cela protège la plante, par exemple, contre la lumière et la chaleur qui peuvent lui nuire en période de sécheresse.

Maintenant que nous avons compris les différents types de mouvement des plantes impliquant des organes entiers, examinons de plus près les mouvements au niveau cellulaire.

Ceci est un dessin de ce à quoi certaines cellules végétales typiques d’une feuille de plante aquatique pourraient ressembler lorsqu’elles sont observées au microscope avec un fort grossissement. Vous remarquerez peut-être que certaines structures subcellulaires sont visibles, telles que les chloroplastes; le cytoplasme, qui est un fluide dans lequel baignent des organites tels que les chloroplastes; et la vacuole, bien que cette dernière ne soit pas forcément facile à voir sur une microphotographie.

Une caractéristique clé du cytoplasme est qu’il est dans un flux rotatif unidirectionnel constant à l’intérieur de la cellule. Cela s’appelle la cyclose, dont le mouvement entraine avec lui les organites et d’autres structures subcellulaires. La cyclose est responsable du mouvement des organites, des nutriments et des métabolites dans les cellules des organismes multicellulaires, qui ne peuvent pas les déplacer par simple diffusion.

Testons ce que nous avons appris en essayant de répondre à quelques questions pratiques.

Laquelle des affirmations suivantes sur les plantes est correcte? Les plantes sont des organismes totalement 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 réagir aux stimuli comme la lumière et le toucher. Ou les différentes structures des plantes communiquent entre elles à l’aide d’un système nerveux central.

Tous les organismes vivants sont capables de bouger et de réagir aux changements de leur milieu interne et externe. Ces changements sont appelés des stimuli. Les plantes sont capables de bouger en réponse à plusieurs types de stimuli, tels que l’intensité lumineuse, le toucher, la chaleur et la gravité. Certaines plantes sont incroyablement sensibles au toucher et peuvent bouger en réponse à un stimulus tactile via un processus appelé thigmotropisme. Par exemple, lorsque les racines de certaines légumineuses percutent des roches dans le sol, elles sont stimulées à changer la direction de leur croissance afin de s’éloigner de cet obstacle.

Certaines plantes, y compris les légumineuses, ont des photorécepteurs qui peuvent détecter les changements d’intensité lumineuse. Pendant la journée, leurs feuilles sont ouvertes et droites, mais à mesure que la nuit approche et que l’intensité lumineuse diminue, leurs feuilles peuvent se refermer et leurs tiges s’affaisser. Lorsque l’intensité lumineuse augmente à nouveau au lever du jour, leurs feuilles reviennent à leur position verticale initiale après un cycle de veille-sommeil, parfois appelé nyctinastie.

Analysons les différentes propositions fournies dans la question. La première affirmation dit que les plantes sont complètement immobiles et que l’orientation de leur croissance ne peut pas être modifiée. C’est faux, car nous avons déjà vu deux des nombreux exemples de la façon dont les plantes peuvent s’orienter. La seconde affirmation dit que les plantes n’ont aucune forme de cycle veille-sommeil pour répondre aux cycles jour-nuit. Cependant, comme nous le savons, la lumière est l’un des stimuli auxquels les plantes peuvent réagir, donc c’est également incorrect.

La troisième option suggère que les plantes peuvent bouger pour répondre à des stimuli tels que la lumière et le toucher. Cette proposition est correcte puisque les plantes sont capables de répondre aux stimuli ou aux changements de leur environnement en se réorientant. Vérifions juste que la dernière proposition est fausse avant de confirmer notre réponse. La quatrième proposition suggère que les plantes communiquent en utilisant un système nerveux central. Les différents organes des plantes communiquent généralement par le biais de signaux électriques et de composés chimiques tels que les hormones végétales, mais elles n’ont pas de système nerveux central. Nous pouvons donc confirmer que cette proposition est fausse.

Par conséquent, la proposition correcte est celle qui stipule que les plantes peuvent bouger pour répondre à des stimuli comme la lumière et le toucher.

Essayons ensemble une seconde question pratique.

Si, lors de leur croissance, les racines d’une pousse de haricots touchent un objet, tel qu’une pierre enfouie sous terre, des signaux vont être transmis afin d’encourager la racine à s’éloigner de cet objet. De quel type de tropisme s’agit-il? De gravitropisme positif, thigmotropisme ou haptotropisme négatif, hydrotropisme négatif, chimiotropisme positif ou phototropisme négatif.

Le mouvement de croissance orientée d’une plante en réponse à un stimulus est appelé tropisme. Les tropismes peuvent être négatifs s’ils conduisent à s’éloigner d’un stimulus, ou positifs, s’ils favorisent la croissance vers le stimulus.

Examinons de plus près la question et les options proposées. La question décrit les racines d’une pousse de haricots incitées à s’éloigner d’un objet présent dans le sol avec lequel elles entrent en contact. La croissance ou le mouvement à l’opposé d’un stimulus est appelé tropisme négatif. D’après les différentes propositions, deux d’entre elles décrivent des tropismes positifs, ces options peuvent donc être immédiatement exclues.

Décomposons le nom des trois tropismes restants afin de déterminer le bon. Les préfixes thigmo- et hapto- signifient tous deux le toucher, ce qui indique que les racines de certaines plantes, telles que les légumineuses, dépendent de leur sens du toucher pour pousser dans le sol en évitant les points de résistance. Lorsque les racines de ces plantes entrent en contact avec des objets solides tels que des roches ou des pierres, des signaux sont transmis afin d’inciter la racine à s’en éloigner. Cela permet aux racines de trouver des zones libres dans le sol où se développer et d’augmenter leur capacité à absorber des minéraux et de l’eau.

Ce processus semble illustrer parfaitement l’exemple donné dans notre question, mais examinons les autres types de tropisme pour nous assurer que cette proposition est correcte. Le préfixe hydro- signifie eau, donc cette proposition ne décrit pas la réponse d’une plante au toucher. Et le préfixe photo- signifie lumière, donc cette proposition ne fait pas non plus référence à un stimulus tactile. Par conséquent, nous pouvons en déduire que cette question décrit en fait un thigmotropisme ou un haptotropisme négatif.

Passons en revue certains des points clés que nous avons abordés dans cette vidéo. Nous avons appris comment les plantes peuvent s’orienter en réponse à une multitude de stimuli différents tels que la lumière, le toucher et la gravité. Le mouvement de croissance d’une plante en réponse à un stimulus tactile est appelé thigmotropisme. Le thigmotropisme positif définit le mouvement vers un stimulus, alors que le thigmotropisme négatif représente l’éloignement à l’opposé du stimulus.

Certaines plantes, comme les légumineuses, peuvent bouger en réponse aux cycles jour-nuit. C’est ce qu’on appelle la nyctinastie ou le mouvement de veille et de sommeil. Nous avons également appris que les plantes, telles que les bulbes et les rosettes, ont des racines contractiles qui rétrécissent et tirent la tige plus profondément dans le sol lorsqu’elles sont confrontées à des conditions difficiles. Enfin, nous avons appris que le cytoplasme des cellules végétales est perpétuellement soumis à un mouvement de rotation via un processus appelé cyclose.

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