Vidéo de la leçon: Hormones végétales Biologie

Transcription de la vidéo

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à décrire l’importance de l’hormone végétale auxine dans la croissance des plantes. Nous explorerons l’action de l’auxine spécifiquement dans le mécanisme de croissance d’une plante dépendant de la lumière. D’autre part, nous mentionnerons certaines des autres fonctions de l’auxine dans la plante, telles que le développement des plantes et des fleurs et la maturation des fruits.

Avez-vous déjà remarqué que si vous placez une plante en pot près d’une fenêtre, elle s’incline naturellement vers la fenêtre pour absorber davantage de lumière du soleil? Savez-vous comment une plante réalise cela? Ou comment les plantes coordonnent leurs différents systèmes d’organes pour grandir, se développer et répondre à des stimuli? Ces fonctions sont contrôlées par les hormones végétales. Les hormones sont des messagers chimiques qui circulent dans le corps d’un organisme, généralement par le biais du sang ou d’un autre milieu de transport. Contrairement aux hormones des animaux, qui sont produites dans des glandes spécifiques, les hormones végétales peuvent être produites par des cellules situées dans la plupart des parties de la plante, souvent celles qui sont en croissance.

Pour atteindre leurs cellules cibles, les hormones végétales peuvent diffuser localement par gravité ou se déplacer via les tissus de transport de la plante. Comme nous allons le voir, certaines hormones ont des mécanismes de transport influencés par la lumière. Dans cette vidéo, nous allons examiner un de ces groupes d’hormones végétales clés, les auxines.

Les auxines sont nommées d’après le mot grecque, auxein, qui signifie «grandir» ou «croître». Elles constituent un groupe d’hormones dont l’un des rôles est de contrôler l’élongation des cellules. Elles jouent un rôle important et spécifique dans la stimulation de la croissance directionnelle, qui est un mouvement de croissance en direction ou à l’opposé d’un stimulus. Ce type de croissance s’appelle un tropisme. N’oubliez pas qu’un stimulus est un changement détectable dans le milieu interne ou externe d’un organisme qui affecte cet organisme. Un exemple de stimulus auquel la plupart des plantes peuvent répondre est la lumière.

La plupart des plantes ont besoin de lumière pour réaliser la photosynthèse afin de produire leurs propres nutriments. Une plante va donc généralement essayer de se développer vers la source de lumière afin d’augmenter son exposition à la lumière. La croissance en direction ou à l'opposé de la lumière est une réponse de la plante au stimulus lumineux. Ce processus correspond au terme phototropisme.

Regardons le mécanisme communément accepté du phototropisme dans les cellules végétales. Les auxines sont généralement produites par les cellules à l’extrémité des pousses et des racines. Nous savons, par exemple, que les auxines sont produites dans le coléoptile. Il s'agit d'une gaine qui recouvre l'extrémité de la pousse dans les régions de croissance des plantes. La présence d'auxine peut soit stimuler, soit inhiber l'élongation cellulaire en fonction de l'endroit de la plante où elle agit et de sa concentration. Si la source lumineuse est directement au-dessus de la pousse de la plante, l’auxine est produite dans la pointe de la plante et diffuse de manière égale sur les deux côtés de la tige. Les cellules de chaque côté de la tige s’allongeront alors de façon symétrique, provoquant une croissance directe de la tige vers la source lumineuse.

Cependant, si la source lumineuse arrive d'un côté, l'auxine produite dans l'extrémité de la pousse s'accumule sur le côté ombragé de la pousse. Cela provoque l’allongement des cellules qui ne sont pas exposées directement au soleil contrairement au côté ensoleillé, ce qui conduit la tige à se courber en direction de la lumière.

Vous vous demandez peut-être comment on a découvert que les auxines sont produites dans la pointe de la pousse et le rôle qu’elles jouent dans une plante en croissance. Les scientifiques ont effectué diverses expériences pour le prouver. L’un d’entre eux, Boysen-Jensen, a fait des recherches en 1913 sur la production d’auxine dans l’extrémité d’une pousse. Jetons un œil à ses expériences et essayons de comprendre ses conclusions.

Dans son expérience, Boysen-Jensen a coupé la pointe d’une pousse et placé une fine couche d’agar ou de gélatine sur l’une des pousses coupées. Il a ensuite replacé l’extrémité la pousse au-dessus de la couche, créant une séparation entre la pointe et le reste de la plante. Puis il a observé la croissance des plantes avec la source lumineuse provenant d'un côté de la plante, et a constaté que sans l’extrémité, les plantes s’arrêtaient de pousser. Même si l'extrémité est initialement coupée et séparée de la plante avec la couche d'agar ou de gélatine, il a observé que la plante continuait à croître et à s’incliner vers la source lumineuse.

Mais ses expériences ne s’arrêtent pas là. Dans une autre plante, Boysen-Jensen a créé une séparation similaire entre l’extrémité et le reste de la plante, mais cette fois, il a utilisé du beurre de cacao au lieu d'agar ou de gélatine. Le beurre de cacao ne permet la diffusion que de substances solubles dans les lipides. Lorsque ces plantes sont exposées au soleil, Boysen-Jensen a observé que la plante dotée d’une couche de beurre de cacao ne présente aucune réponse. Il n'a pas non plus observé de croissance en utilisant une feuille de mica au lieu d'une couche de beurre de cacao. Alors, qu’est-ce qui a changé? Pourquoi avons-nous obtenu ces différents résultats?

L’agar et la gélatine sont toutes deux perméables à l'eau, ce qui signifie qu'elles laissent passer les substances solubles dans l'eau. Le beurre de cacao et la feuille de mica forment tous deux des barrières imperméables à l’eau. Comme nous le savons, le beurre de cacao ne permet que la diffusion de substances solubles dans les lipides. Cette expérience prouve que la substance responsable de la réponse de croissance orientée d’une plante à un stimulus lumineux est une molécule soluble dans l’eau produite par la pointe de la pousse qui doit descendre dans la plante: l’auxine.

Observons d'un peu plus près le fonctionnement de l'auxine en examinant un exemple spécifique d'auxine. L’acide indole-3-acétique ou AIA est un type d’auxine produit principalement dans les feuilles en développement et dans le bourgeon supérieur d’une plante, souvent appelé bourgeon apical. L’AIA est responsable de la régulation de la division et de l’élongation cellulaire nécessaires à la croissance d’une plante. Avez-vous déjà remarqué que la plupart des plantes ont tendance à pousser davantage vers le haut que sur les côtés ou latéralement? Cela leur permet de grandir en hauteur et d'être plus exposées à la lumière. Par exemple, si des arbres dans une forêt dense ne grandissaient pas vers le haut, les autres arbres leur feraient de l’ombre, ils recevraient donc moins de lumière, réaliseraient moins de photosynthèse, produiraient moins de nourriture et auraient donc plus de mal à survivre.

Ce processus de croissance en hauteur plutôt qu’en largeur est appelé dominance apicale. Le bourgeon apical au sommet de la tige pousse verticalement vers le haut, tandis que les bourgeons latéraux sur le côté de la tige sont indirectement réprimés. La dominance apicale est maintenue par l’AIA. Nous avons déjà discuté du fait que les auxines produites par l’extrémité de la pousse diffusent le long de la tige, ce qui induit l’allongement des cellules et donc la croissance de la plante.

Les chercheurs se sont focalisés sur l’auxine spéciale AIA pour voir si elle faisait autre chose que de signaler aux cellules des pousses de s'allonger. En regardant de plus près le sommet de cette plante, nous pouvons voir plus clairement ce qu’ils ont trouvé. Ils ont constaté que lorsque l’AIA diffuse vers le bas de la pousse, elle s’accumule dans les nœuds entre les bourgeons latéraux. On pense que l’accumulation de l’AIA inhibe la croissance latérale en détournant les sucres ou les glucides nécessaires à la croissance des bourgeons latéraux vers le bourgeon apical. Ce flux de nourriture entraîne la dominance apicale. Comme les bourgeons latéraux ne reçoivent pas suffisamment de sucres pour se développer, la croissance du bourgeon apical est soutenue par l'apport supplémentaire de nourriture.

Une simple expérience peut prouver que le bourgeon apical est responsable de la dominance apicale. Lorsqu’une plante, dont l’extrémité a été retirée, se développe, la croissance latérale n’est plus inhibée et les bourgeons latéraux commencent à croître. Vous pouvez facilement vérifer cela de vous-même à la maison, si vous avez une plante que vous souhaitez faire grandir en largeur plutôt qu’en hauteur.

Découvrons ce qui se passe exactement dans la plante lorsque vous retirez l'extrémité de la pousse. Comme nous l'avons expliqué précédemment, l'auxine est produite à l'extrémité et diffuse vers le bas de la pousse, où elle détourne les sucres de la plante des bourgeons latéraux vers le bourgeon apical. En retirant l’extrémité, les cellules qui produisent l’AIA sont supprimées. L'absence d’AIA signifie que les sucres ne sont plus déviés vers le bourgeon apical, de sorte que les bourgeons latéraux reçoivent les sucres dont ils ont besoin pour se développer. La plante est donc plus large que haute.

Jusqu’à présent, nous avons beaucoup parlé du fonctionnement de l’auxine dans la pousse de la plante, mais nous avons également mentionné la production d’auxine dans la racine. Est-ce que l’auxine agit de la même manière à l’extrémité de la racine qu’à l’extrémité de la pousse? Il est intéressant de noter que différentes concentrations d’auxine peuvent avoir des effets différents selon l’endroit de la plante. Par exemple, une concentration élevée d’auxines dans les pousses de plante peuvent favoriser l’élongation des cellules, alors qu’il se produit le contraire dans les racines de certaines plantes. Une forte concentration en auxines peut en effet inhiber la croissance des cellules des racines. Voyons cela de plus près.

Dans les racines, les auxines s’accumulent sur le côté inférieur de la pointe de la racine. À une concentration élevée, les auxines inhibent la croissance des cellules du côté inférieur de la racine, tandis que les cellules du côté supérieur de la racine peuvent s’allonger normalement. La croissance asymétrique permet aux racines des plantes de s’éloigner de la lumière du soleil et de s’enfoncer dans le sol, et présente donc un effet phototrope. Alors que les pousses des plantes présentent un phototropisme positif en poussant vers un stimulus lumineux, les racines des plantes présentent un phototropisme négatif, en se développant à l’opposé d’un stimulus lumineux.

Notez que la lumière n’est pas le seul stimulus qui peut faire pousser la racine vers le bas. Deux autres stimuli qui influencent la direction de la croissance des racines sont la gravité et la teneur en eau. En fait, puisque la fonction principale des racines est de s’enfouir dans le sol pour absorber l’eau et les minéraux, elles poussent toujours loin de la source lumineuse pour s'enfoncer plus profondément dans le sol où elles peuvent trouver de l'eau et des minéraux.

Nous avons maintenant approfondis sur le rôle des auxines dans le contrôle de la croissance des plantes, en agissant comme un signal dans les différents tropismes des plantes et en maintenant la dominance apicale. Cependant, les auxines ont diverses autres fonctions. Ces hormones sont également essentielles pour la croissance et le développement de la plante dans son ensemble, le développement des fleurs et la production des fruits. Elles travaillent même avec d’autres hormones pour favoriser la maturation des fruits et la chute des feuilles en automne.

L’auxine commence à être utilisée dans l’embryon et dans les premiers stades de la vie d’une plante lorsqu’elle n’est encore qu’un semis. Elle aide à coordonner le bon développement des organes qui émergent, tels que les racines, les cotylédons et les feuilles. Et elle assure la médiation des signaux à longue distance entre eux, contribuant ainsi à l'architecture globale de la plante. En ce qui concerne le développement des fleurs, l’auxine joue un rôle dès le début de la floraison et du développement des organes reproducteurs de la plante. À faible concentration, elle peut retarder le flétrissement des fleurs. L’auxine est indispensable à la croissance et au développement des fruits, et elle retarde la mort cellulaire du fruit.

Pour démontrer le rôle de l’auxine dans la croissance des fruits, prenons l’exemple d’une fraise. Les fraises portent des graines sur leur peau. Si l’on retire les graines des fraises, la croissance du fruit est bloquée, tandis que les fraises qui contiennent encore des graines continuent à mûrir et à grossir. En effet, les graines produisent de l’auxine, impliquée dans la signalisation incitant les fruits à grandir. En retirant les graines, la source d’auxine est également supprimée et les fruits cessent de croître.

Appliquons ce que nous avons appris sur l'hormone végétale auxine dans quelques questions pratiques.

Les auxines constituent un groupe d’hormones présentes dans les plantes. Laquelle des propositions suivantes définit le mieux les hormones? (A) Les hormones sont des messagers chimiques qui circulent dans tout l’organisme pour agir sur les cellules ou les organes cibles. (B) Les hormones sont des signaux électriques qui circulent dans tout l’organisme via le système nerveux pour agir sur les cellules ou les organes cibles. (C) Les hormones sont des glucides solubles qui communiquent les variations de stimuli entre les environnements externe et interne d’un organisme. Ou (D) les hormones sont des catalyseurs biologiques qui accélèrent la vitesse des réactions chimiques sans être consommées.

Pour répondre à cette question, voyons ce qu’est une hormone et ce qu’elle fait. Pour ce faire, nous allons effacer les options de réponse pour le moment. Les hormones sont des messagers chimiques. Et, la question nous dit qu’elles se trouvent dans les plantes. Les plantes, comme celle-ci, n’ont pas de système nerveux, elles ont donc besoin d’une forme de messager chimique pour envoyer des signaux à travers l’organisme. Ces hormones peuvent provoquer des changements dans le corps de l'organisme en communiquant avec les organes et les tissus pour leur permettre de réagir à leur environnement extérieur.

Voyons quelques-unes de ces réponses chez les plantes. Les hormones sont chargées d’initier la floraison des fleurs, sont responsables de l’ouverture et de la fermeture des pores des feuilles appelées stomates et permettent les échanges gazeux. Les hormones peuvent même favoriser la croissance des racines et des autres parties de la plante. En fait, certaines hormones peuvent avoir de multiples effets dans différentes parties de la plante. C’est pour cela que les hormones doivent être capables de se déplacer dans le corps d’un organisme pour agir sur les cellules cibles qui les nécessitent.

Remettons toutes nos options de réponse afin d'éliminer celles qui ne sont pas correctes et de trouver la bonne réponse. Comme nous le savons maintenant, les plantes ne possèdent pas de système nerveux, mais contiennent à la place des hormones. Par conséquent, nous pouvons éliminer l’option (B), car si les plantes n’ont pas de système nerveux, les hormones ne peuvent pas être des signaux électriques qui transitent par le biais d’un système nerveux dans une plante. Le terme catalyseur biologique est utilisé pour décrire une structure appelée une enzyme, plutôt qu’une hormone. Donc, l’option (D) est également incorrecte.

Bien que l’option (C) décrive bien le fait que les hormones peuvent communiquer les changements entre l’environnement externe et interne d’un organisme, les hormones ne sont généralement pas des glucides. En fait, elles sont le plus souvent dérivées de protéines ou de lipides. Donc, l’option (C) est également fausse. Il ne reste donc que l'option (A), qui décrit précisément les hormones comme des messagers chimiques circulant dans l'organisme pour agir sur des cellules ou des organes cibles.

Tentons ensemble une autre question.

Laquelle des affirmations suivantes concernant les auxines n’est pas vraie? (A) Le rôle principal des auxines chez une plante est d’encourager la croissance en stimulant l’élongation des cellules. (B) L’acide indolacétique, AIA, est un exemple d’auxine. (C) Les auxines ne sont pas produites par la plante pendant les mois d’été. Ou (D) les auxines sont importantes dans la régulation des réponses phototropes.

Les auxines sont un groupe d’hormones ou de messagers chimiques dans les plantes qui jouent un rôle important dans l’élongation cellulaire. Un exemple d’auxine est l’acide indolacétique, autrement connu sous le nom d’AIA. L’AIA est principalement produite dans le bourgeon apical ou supérieur, ainsi que dans les très jeunes feuilles en développement des plantes. Dans ces régions, elle stimule et favorise l’élongation des cellules, ce qui permet à la plante de se développer vers le haut.

Comme la question nous demande de déterminer quelle affirmation sur les auxines n’est pas vraie, nous pouvons éliminer à la fois l’option (B), car nous savons que l’AIA est un exemple d’auxine, et l’option (A), car nous savons que l’AIA peut favoriser la croissance en stimulant l’élongation des cellules.

Les auxines jouent un rôle dans la stimulation des réponses de croissance directionnelle. Il s'agit de la croissance d'un organisme, comme une plante, en direction ou à l’opposé d'un stimulus dans son environnement, autrement appelé tropisme. Un exemple de tropisme est le phototropisme. Le préfixe photo- signifie la lumière, donc une réponse phototrope est le mouvement vers ou loin d’une source lumineuse.

Dans la pousse d'une plante, l'auxine produite dans l'extrémité de la pousse diffusera le long de la tige et s'accumulera du côté ombragé de la pousse. Lorsque l’auxine s’accumule dans les cellules du côté ombragé de la pousse, elle stimule l’élongation cellulaire dans ces cellules. Cela fait que les cellules du côté ombragé s'allongent plus par rapport aux cellules éclairées par la source lumineuse, ce qui amène la pousse à se diriger vers la source lumineuse en réponse à la lumière. Voici un exemple de réponse phototrope régulée par l’auxine.

Rappelez-vous, nous cherchons une affirmation sur les auxines qui n’est pas vraie, donc nous pouvons également éliminer l’option (D). En effet, les auxines servent à réguler les réponses phototropes, comme nous venons de l’observer dans la pousse. La production d’auxines n’est pas saisonnière, ce qui signifie qu’elles sont produites toute l’année. Par conséquent, nous pouvons en déduire que l’affirmation incorrecte est l’option (C), les auxines ne sont pas produites par la plante uniquement pendant les mois d’été, puisqu’elles sont produites toute l’année.

Résumons les points clés que nous avons appris dans cette vidéo. Les auxines sont des hormones végétales impliquées dans l’élongation cellulaire et dans le maintien de la dominance apicale. Le phototropisme est la croissance d’une plante en réponse à un stimulus lumineux et est également contrôlé par les auxines. Les expériences du scientifique Boysen-Jensen montrent que l’auxine est une molécule hydrosoluble produite par l’extrémité de la pousse qui doit descendre dans la plante pour lui permettre de se développer. L’AIA est un exemple d’auxine responsable du maintien de la dominance apicale. Les auxines sont également impliquées dans le développement des fleurs et des fruits, la maturation des fruits et la chute des feuilles.