Video Transcript
Dans cette vidéo, nous allons apprendre ce qu’est un tropisme. Nous explorerons quelques exemples typiques de tropismes chez les plantes et en quoi ils pourraient être avantageux pour ces organismes. Nous examinerons également quelques expériences simples qui peuvent être réalisées pour étudier certains de ces différents tropismes végétaux.
Avez-vous déjà vu un jeune tournesol réorienter sa tige et sa fleur pour suivre le mouvement du soleil dans le ciel d'est en ouest pendant la journée? Ce processus s’appelle héliotropisme, car le préfixe hélio vient du mot grec pour Soleil et un tropisme est une réponse de croissance orientée. Il a été suggéré que l’héliotropisme permet d’augmenter la température des fleurs en plus de la quantité de lumière à laquelle elles sont exposées. Ces changements peuvent augmenter la croissance des jeunes plantes. Des températures plus élevées favorisent la reproduction sexuelle d’une plante adulte par l’intermédiaire de pollinisateurs comme les abeilles.
Les abeilles et les autres insectes aiment se réchauffer au soleil aux heures fraîches du matin. Ils préfèreront se poser et donc polliniser les fleurs qui font face au soleil du matin au lieu de celles qui n’y sont pas exposées à l'ombre. Par conséquent, les plantes orientées vers le soleil de cette manière ont tendance à produire plus de graines que les plantes peu héliotropes de la même espèce. Ce n’est qu’un exemple des mouvements incroyables que les plantes peuvent présenter en réponse au monde qui les entoure.
Les tropismes comme l'héliotropisme décrivent un mouvement qui se rapproche ou s'éloigne d'un stimulus. Nombreux sont ceux qui pensent que les plantes sont des organismes statiques immobiles, alors qu’elles peuvent en réalité répondre à une multitude de stimuli. Rappelez-vous qu’un stimulus est tout changement détectable dans le milieu interne ou externe d’un organisme qui induit un effet sur cet organisme, comme un tropisme. Certains exemples de mouvement tropique chez les plantes peuvent se produire en réponse à des stimuli tels que l'eau, la lumière, la température et la gravité. Certaines plantes peuvent même répondre au toucher, comme cette vigne qui s’enroule autour d’un tuteur pour se stabiliser.
Cependant, les plantes bougent plus lentement que nous, car leurs mouvements impliquent qu’elles se développent, contrairement aux mouvements chez les animaux comme les hommes qui dépendent de contractions musculaires rapides. Le type de tropisme que manifeste cette vigne est le thigmotropisme. Le préfixe thigmo- signifie toucher, ce qui indique que la plante pousse en réponse à un stimulus tactile, comme toucher le tuteur. Les principaux tropismes sur lesquels nous allons nous concentrer dans cette vidéo sont le phototropisme, qui est une réponse à un stimulus lumineux; l’hydrotropisme, qui est une réponse à un stimulus de l’eau; et le géotropisme, parfois appelé gravitropisme. Vous aurez sans doute compris que ce mouvement est en réponse à la gravité.
Regardons d’abord le phototropisme. Le préfixe photo- signifie lumière. Donc, les phototropismes sont des mouvements de croissance d’une plante ou d’un autre organisme vers ou à l’opposé de la lumière. Vous avez probablement déjà entendu le préfixe photo- dans des mots comme la photosynthèse. La photosynthèse signifie littéralement fabriquer ou synthétiser des substances à l’aide de la lumière. De nombreux organismes photosynthétiques comme les plantes effectuent également le phototropisme. En effet, la photosynthèse est le processus par lequel les cellules des plantes convertissent l’énergie lumineuse, généralement du soleil, en énergie chimique, souvent sous forme de glucose. Il s’agit en fait de la source de nourriture produite par un organisme photosynthétique.
Ainsi, plus ils sont capables de croître vers la lumière par phototropisme, plus ils réalisent la photosynthèse et plus ils peuvent produire de glucose comme source de nourriture. Les plantes peuvent soit stocker ce glucose sous forme d’amidon, soit l’utiliser pour la respiration cellulaire, lors de laquelle il est décomposé pour produire de l’énergie.
Comme la photosynthèse est le seul moyen pour la plupart des plantes d’obtenir de la nourriture, il est essentiel que les plantes soient en présence de lumière pour survivre et grandir. C’est pourquoi la croissance des tiges et des feuilles des plantes se fait souvent vers la lumière par phototropisme. Cela permet aux cellules photosynthétiques de la plante d'absorber davantage de lumière pour la photosynthèse.
Analysons un mécanisme communément admis du phototropisme dans les cellules végétales. De nombreuses cellules végétales produisent des substances qui contrôlent leur croissance en réponse à certains stimuli, comme la lumière. Elles sont souvent appelées des régulateurs végétales de croissance ou parfois hormones végétales. L’auxine est un exemple d’hormone végétale. L’auxine est produite dans le coléoptile. Il s'agit d'une gaine recouvrant l'extrémité de la pousse dans les régions en croissance des plantes. Il a été suggéré également que les auxines peuvent être produites à partir des extrémités des racines des plantes. La présence d’auxine peut soit stimuler, soit inhiber l’élongation des cellules, selon l’endroit où elle agit et sa concentration.
Si la source de lumière est directement au-dessus de la pousse de la plante, alors l’auxine est produite à l’extrémité de la plante et diffuse de chaque côté de la tige. L’allongement cellulaire sera donc symétrique de chaque côté de la tige et entraînera la croissance de la tige directement vers la source de lumière. Cependant, si la source lumineuse arrive d'un côté, l'auxine produite par la pointe de la pousse s'accumulera dans les cellules du côté ombragé. Cela provoque l’allongement des cellules qui ne sont pas exposées directement au soleil contrairement au côté en plein soleil, ce qui amène la tige à s’incliner dans la direction de la lumière.
Les différents tropismes peuvent être positifs, soit une croissance vers un stimulus comme la lumière, ou ils peuvent être négatifs, soit une croissance à l’opposé d’un stimulus. La tige et les feuilles des plantes ont tendance à être phototropes, ce qui signifie qu’elles poussent vers la lumière. Mais quelles sont les régions de la plante qui sont phototropes négatives? Et quels pourraient en être les avantages? Il a été démontré que certaines racines de plante, en particulier celles des plantes aériennes, comme cette plante araignée, présentent un phototropisme négatif, c'est-à-dire qu'elles poussent vers le bas pour s'éloigner de la source de lumière qui se trouve directement au-dessus de la plante.
Les mouvements de croissance directionnels observés dans certaines racines des plantes, comme celles-ci, pourraient s’expliquer par le fait que les racines des plantes ont tendance à avoir des cellules dépourvues de chloroplastes, et par conséquent, n’ont pas besoin d’absorber la lumière puisqu’elles n’effectuent pas de photosynthèse. Par conséquent, il est logique que les racines des plantes poussent vers le bas, loin d’une source de lumière. Plus la racine pousse en profondeur, plus elle a de chances de trouver ce dont elle a réellement besoin, à savoir de l’eau et des sels minéraux. Cela dit, il est important de noter que le phototropisme n’est pas le seul facteur qui affectera la croissance des racines des plantes. Nous explorerons ces autres facteurs plus tard dans la vidéo.
Voyons comment les auxines influencent la croissance des racines, d’une manière qui diffère légèrement de celle des pousses. Cette racine de plante pousse près de la surface du sol, elle recevra donc de la lumière. Et nous pouvons voir que l'auxine s'accumule parfois dans les cellules du côté ombragé de la racine. Tandis que dans la pousse, une accumulation d’auxine dans ces cellules entraîne l’allongement cellulaire, dans la racine de la plante, une forte concentration d’auxine inhibe l’élongation cellulaire. Ainsi, les cellules situées sur le côté supérieur de la racine, qui reçoivent relativement plus de lumière et ont moins d’auxine, s’allongent beaucoup plus que les cellules situées sur le côté inférieur de la racine, qui reçoivent moins de lumière et qui ont accumulé plus d’auxine. Cet allongement asymétrique des cellules provoque la courbure de la racine et sa croissance vers le bas, à l’opposé de la lumière, ce qui correspond à un phototropisme négatif.
Une expérience simple permet d’étudier le phototropisme dans les pousses de plantes. Deux plantes semblables sont chacune placées dans une boîte, avec une source de lumière provenant d’une direction différente dans chaque boîte. Il s’agit de notre variable indépendante, qui est le seul facteur que nous voulons faire varier. Il est important que tous les autres facteurs qui pourraient affecter la croissance des plantes ne changent pas, mis à part la direction de la lumière. Celles-ci sont appelées variables de contrôle. Connaissez-vous d'autres facteurs qui pourraient affecter la croissance des plantes?
Par exemple, on peut maintenir la même température dans les deux boîtes, l'humidité ou la teneur en eau, et même l'intensité lumineuse. Nous devons donc faire attention à ce que les deux ampoules soient de même intensité et à la même distance de la boîte. Les observations se porteront alors sur la direction de la croissance de chaque plante, qui est notre variable dépendante. Après avoir laissé de côté nos plantes pendant trois semaines, nous pouvons maintenant faire ces observations.
Cette plante à gauche, avec la lumière directement au-dessus, pousse directement vers le haut, en direction de la source de lumière. Cela peut être dû à l’auxine qui aura diffusé de manière égale des deux côtés de la tige de la plante, provoquant un allongement équivalent des cellules de chaque côté. Dans la plante de droite, la lumière provient du côté droit et illumine les cellules à droite de la tige. Nous pouvons observer que dans ce cas la tige de la plante se plie et pousse vers la lumière du côté droit. En effet, l'auxine s'accumule plus sur le côté gauche ombragé de la plante que sur le côté droit éclairé, les cellules ombragées sont donc plus stimulées à s’allonger que celles de droite, provoquant la courbure de la tige.
Passons maintenant à l’hydrotropisme. Hydro- signifie eau, donc l’hydrotropisme est le mouvement de croissance d'un organisme, comme une plante, vers ou à l’opposé de l'eau. L’eau est un réactif de la photosynthèse. Donc, comme pour la lumière, il est essentiel qu’une plante puisse accéder à l’eau pour produire sa propre nourriture. L’eau est également un moyen de transport utile des substances au sein d’une plante, comme des ions minéraux. L’eau sert également au soutien physiologique des plantes en remplissant les vacuoles des plantes afin de maintenir la forme des cellules. L’eau est souvent obtenue par les plantes à partir du sol, absorbée dans leurs cellules racinaires par un processus appelé osmose. Par conséquent, les racines des plantes doivent présenter un hydrotropisme positif afin qu’elles poussent vers les zones du sol humides, où les molécules d’eau sont plus concentrées.
L’hydrotropisme est plus difficile à étudier que les autres tropismes. Les molécules d'eau se trouvent souvent en plus grande concentration dans les profondeurs du sol. Ainsi, l’hydrotropisme est étroitement lié et facilement confondu avec le gravitropisme, qui est la réponse de la plante à la gravité. La réponse gravitropique domine souvent la réponse hydrotrope. Il est toutefois possible de réduire les réponses gravitropiques d’une plante en stimulant l’hydrotropisme de ses racines par un gradient de potentiel hydrique élevé dans le sol.
Un exemple d’expérience que nous pouvons mener pour étudier l’hydrotropisme dans les racines des plantes est de placer une plante dans un sol avec un faible potentiel hydrique, à côté d’un pot poreux rempli d’eau. Les molécules d’eau s’écouleront des pores du pot, augmentant ainsi le potentiel hydrique dans le sol à droite de la plante. Dans ce cas, on observera certainement que les racines des plantes poussent à droite, vers le sol avec un potentiel hydrique plus élevé, ce qui montre un hydrotropisme positif.
Regardons ensuite le gravitropisme. Gravi- vient de l’abbréviation de gravité. Et le gravitropisme, parfois appelé géotropisme, est une réponse de croissance d’un organisme comme une plante vers ou contre l’attraction gravitationnelle. Le gravitropisme est utile à la plante pour deux raisons principales. L’attraction gravitationnelle, du moins sur Terre, s’effectue toujours vers le bas. La pousse de la plante est gravitrope négative, puisqu’elle pousse vers le haut contre l’attraction gravitationnelle. Cela signifie que la lumière, qui se situe généralement en haut, est plus accessible aux parties de la plante qui réalisent la photosynthèse, comme les pousses et les feuilles.
Les racines des plantes, cependant, sont gravitropes positives, et poussent vers le bas avec l’attraction de la gravité. Cette réponse signifie que les racines des plantes sont plus susceptibles d’entrer en contact avec l’eau et les ions minéraux, qui se trouvent généralement plus profondément dans le sol. Elle peut même ancrer la plante à sa place. En fait, le gravitropisme est si fort qu’il se produit même si une plante est renversée, puisque la pousse se pliera et grandira vers le haut, ce qui représente un gravitropisme négatif, tandis que les racines se plieront et se développeront vers le bas, ce qui représente un gravitropisme positif.
Il est difficile de démêler les effets des différents tropismes. On sait également que le gravitropisme est influencé par l’auxine, car lorsque l’auxine s’accumule en forte concentration sur le dessous de la racine, elle inhibe l’élongation des cellules, tandis que les cellules sur le dessus de la racine s’allongent, l’amenant à s’incliner vers le bas. C’est la même réponse que nous avons vue dans l’exemple du phototropisme.
Nous avons également déjà observé cette réponse dans la pousse, car l'auxine s'accumule dans la partie inférieure ombragée de la pousse, entraînant un allongement de ces cellules relativement plus important que celui des cellules de la partie éclairée de la pousse, ce qui fait que la pousse se courbe vers le haut. L’effet de l’auxine correspond à la réponse. Ce sont simplement les termes que nous utilisons pour décrire les mouvements en réponse à la lumière et à la gravité qui sont différents. Ainsi, la pousse est gravitrope négative, mais phototrope positive. Et la racine est phototrope négative, mais aussi gravitrope et souvent hydrotrope positives.
Voyons ce que nous avons retenu des tropismes des plantes en appliquant nos connaissances à une question pratique.
Les pousses des plantes sont phototropes positives. Qu’est-ce que cela signifie? (A) Elles poussent vers un stimulus de lumière. (B) Elles s’éloignent de la lumière du soleil. (C) Elles réfléchissent la majorité des longueurs d’onde de la lumière. Ou (D) elles poussent vers d’autres plantes colorées.
Quand une plante est décrite comme phototrope positive, cela signifie qu’elle présente un type de tropisme appelé phototropisme, où le préfixe photo- signifie lumière. Un tropisme est une réaction de croissance. Nous recherchons donc une option de réponse qui décrit une plante qui bouge en grandissant vers ou loin de quelque chose. Nous pouvons donc éliminer l’option (C), car elle ne décrit pas une réponse de croissance.
Comme le mouvement est en réponse à un stimulus de lumière, nous pouvons également éliminer l’option (D), car elle fait allusion à des plantes poussant en direction ou à l’opposé de plantes colorées et non pas de la lumière, ce que les plantes ne font pas habituellement. Les différentes parties d'une plante peuvent être soit phototropes positives, ce qui signifie qu'elles poussent vers un stimulus lumineux, soit phototropes négatives, ce qui signifie qu'elles s'éloignent d'un stimulus lumineux. Les pousses et les feuilles des plantes contiennent la majorité des cellules photosynthétiques dans une plante, ce qui permet aux plantes de produire leurs propres nutriments essentiels à leur survie.
La photosynthèse nécessite de la lumière. Il est donc bénéfique pour les pousses et les feuilles de croître vers la lumière afin d'en avoir davantage pour la photosynthèse. Par conséquent, les pousses pourraient être décrites comme phototropes positives, puisqu’elles poussent vers la lumière. Les racines de la plante, cependant, n'ont pas besoin de lumière car elles ne réalisent pas de photosynthèse. Elles sont donc phototropes négatives. Par conséquent, les racines poussent vers le bas, à l’opposé de la source de lumière, en direction de l’eau et des minéraux du sol. Nous pouvons en déduire que les pousses sont phototropes positives, car elles poussent vers un stimulus lumineux.
Concluons la vidéo en passant en revue les points clés que nous avons couverts sur les tropismes chez les plantes. Les tropismes sont des réponses de croissance directionnelle à un stimulus. Chez les plantes, ces réponses pourraient être le phototropisme, qui est la réponse de croissance d’une plante à la lumière; l’hydrotropisme, qui est une réponse de croissance à l’eau; ou le gravitropisme, qui est une réponse de croissance à la gravité. Les pousses et les racines d’une plante peuvent répondre différemment aux mêmes stimuli, ce qui est influencé par l’hormone de croissance des plantes appelée auxine.
