Chapitre 1 : généralités

Chapitre 1 : Généralités

 

 

I.  Introduction

I.1.       Caractères généraux des végétaux

        faculté de synthèse

Les animaux ont besoin pour se nourrir de manger des végétaux ou d’autres animaux, les végétaux eux utilisent directement les sels minéraux du sol et le carbone de l’air. Ils sont donc autotrophes . Ces autotrophes sont capables notamment de fabriquer des glucides grâce à l’énergie solaire c'est-à-dire d’élaborer leur propre matière,  on dit que se sont des producteurs.

En fixant l’énergie solaire et en transformant cette énergie en énergie chimique les végétaux élèvent ainsi le niveau d’énergie des écosystèmes (s’il n’y avait pas de végétaux sur la planète, les écosystèmes ne pourraient pas fonctionner puisque leur niveau énergétique chuterait) et qui permet ainsi leur fonctionnement. Toute vie sur la planète dépend de ce niveau de producteurs. Les végétaux constituent donc le support de toute vie animale, sans les végétaux les animaux ne pourraient vivre puisqu’ils sont incapables de fabriquer eux même toute ou partie de leurs constituants. Cette faculté de synthèse chez les végétaux se traduit au niveau cellulaire par la présence d’organites particuliers, appelés des plastes (dont la cellule animale est dépourvue). La captation de l’énergie solaire lors de la photosynthèse est rendue possible chez les végétaux par la présence de pigment assimilateur qu’on appelle des photorécepteurs dont entre autre les chlorophylles responsables de la couleur verte des végétaux.

 

        présence autour de chaque cellule d’une paroi rigide de nature glucidique.

Chez les algues la paroi glucidique est composée de polymère de mannose et de xylose , chez les autres végétaux c’est la cellulose qui est le constituant majeur de la paroi. Cette enveloppe rigide de cellulose empêche la cellule végétale de se déformer et de se mouvoir, il en résulte donc l’immobilité et la fixation au sol de la plupart des végétaux. Chez les groupes moins évolués c'est-à-dire chez les algues, les mousses et les fougères les cellules reproductrices capables de se déplacer dans l’eau grâce à des flagelles sont dépourvues de parois. La plante est donc prisonnière de son milieu de vie, ce qui oblige son organisme à avoir une plus grande souplesse, une grande facilité d’adaptation face à des conditions défavorables. Toute fois la dispersion des organes de dissémination qu’on appelle des diaspores (n’importe quel forme de dissémination végétale : spores sexuels, graines, fruits, boutures, etc…) par divers processus se faisant souvent à de grandes distances permet aux plantes de coloniser des régions étendue ou éloignées.

De plus lors de la formation d’embryon, on n’observe pas chez les végétaux de déplacement, de mouvements cellulaires caractéristiques de l’embryogénèse animale.

 

Les végétaux constituent des organismes peu différenciés. On distingue chez les végétaux certains organes (racines, tige, feuilles, fleurs) mais aucune appareil ni nerveux, ni respiratoire, ni circulatoire. Au maximum, on observera chez les espèces de plantes les plus évoluées un système conducteur de sève ou par exemple des organes de réserves. Cette faible différenciation des végétaux est à mettre en relation avec une grande plasticité de la plante à son environnement et avec une grande facilité de régénération.

 

        La plasticité des végétaux

Elle vient du fait que l’individu se réalise par une construction continue d’éléments nouveaux (racine, tige, feuilles, fleurs) au type limité. Ces éléments nouveaux ont des structures voisines par exemple les feuilles ont des structures de tiges aplaties. Et la forme et le rôle de ces structures sont sans cesse accommodés aux conditions extérieures. La facilité de régénération se traduit par le fait qu’un fragment de tige voir de feuilles ou de racine dans certains cas soit capable de redonner un nouvel individu, on peut dire ainsi que la multiplication végétative est particulièrement répandu chez les végétaux alors que chez les animaux elle est exceptionnelle.

Les recherches sur les cultures de cellules végétales isolées ont montré la totipotence de la cellule végétale (capables dans certaines conditions de régénérer une plante entière). Cette totipotence cellulaire s’accompagne d’une possibilité de multiplication indéfinie, c’est le cas des cellules des méristèmes (zones qui assurent la croissance des plantes). Chez les animaux, ils cessent de croître une fois adulte et ont une durée de vie limitée (probablement que cette durée de vie est programmée dans leur génome), au contraire les végétaux ont une croissance dite indéfinie et se sont souvent les circonstances extérieures (climatique) qui peuvent mettre fin à leur existence. Cette totipotence cellulaire explique également qu’il n’y ait pas chez les végétaux de séparation des cellules sexuelles (alors que chez les animaux on va distinguer une lignée germinale è dès l’embryon les cellules sexuelles sont isolées)

 

I.2.     Signification et importance de la systématique

 

La systématique est généralement définie comme la science qui s’intéresse à la diversité des organismes et à son histoire évolutive.

Ceci implique qu’il faille tout d’abord découvrir, décrire, et interpréter la diversité biologique puis synthétiser les informations sur cette diversité et les présenter sous forme de système de classification. La systématique est aujourd’hui de plus en plus évolutive, son objectif fondamental est la découverte de toutes les ramifications de l’arbre phylogénétique, c'est-à-dire l’étude de toutes les modifications qui se sont produites au cours de l’évolution dans les différentes lignées et elle consiste également en la description de toutes les espèces qui représentent les extrémités de ces ramifications. On peut donc dire que la biologie évolutive joue un rôle central en systématique. Il faut bien considérer que l’évolution biologique est intervenue et intervient encore en permanence. Au point de départ, il y a eu séparation d’une lignée en 2 voir en plusieurs zones, il est donc admis que des modifications évolutives se sont produites et se produisent encore dans ces lignes. La reconstruction par le systématicien de l’histoire évolutive des organismes en établit la phylogénie. Met en évidence les relations phylogénétiques existantes entre les organismes. Les recherches sur la vitesse d’évolution ainsi que sur l’âge et le mode de diversification des lignées reposent directement sur la connaissance de leur relation phylogénétique.

 

Exemple : 3 membres de la famille des rosacées

Framboisier, cerisier, ronce

 

 

 

 

 

 

 


Ronce et framboisier sont toutes les 2 des espèces qui ont de nombreux petits fruits charnus à noyau è polydrupe

Alors que le cerisier à des drupes plus grosses et isolées

A partir du simple caractère fruit nous estimons que la ronce et le framboisier sont étroitement apparentés alors que le cerisier est plus éloigné

Ronce et framboisier sont des groupes frères

On obtient le même arbre si on s’appui sur d’autres caractères des rosacées tels que des caractères structuraux, sur la composition chimique et sur la comparaison des séquences ADN

 

La classification et l’identification (ou détermination) sont deux activités importantes des systématiciens.

        La classification consiste à placer une entité biologique dans un système de relation logiquement organisé et hierarchisé.

Exemple : quel est la place du hêtre dans un système de classification hiérarchisé

 

 

 

 

 

Il appartient aux plantes vasculaires (trachéophytes), aux plantes à fleurs,…

 

La classification peut être également utilisée de manière prédictive.

Exemple : igname

Chez certaines espèces d’igname on a trouvé des précurseurs biochimiques de la cortisone, ce qui à entraîné la recherche dans toutes les espèces du genre puis la découverte de cette substance chez d’autres espèces.

Une classification est d’autan plus prédictive qu’elle représente bien la phylogénie

 

        L’identification consiste à déterminer si une plante inconnue appartient à un groupe de plantes connues et nommées. Il existe 3 moyens principaux de déterminer une plante :

-         interroger un botaniste qui connaît les plantes de la région

-         consulter des livres qui permettent d’identifier des plantes è les flores

-         consulter un herbier de référence (= installation destinée à conserver les collections scientifiques de plantes séchées) è ainsi on peut comparer notre plante à identifier à un spécimen déterminé se trouvant dans l’herbier

 

La systématique regroupe un grand nombre de discipline

 

 

 


Nous dépendons de nombreuses espèces de plantes, tout d’abord pour notre nourriture, pour notre protection (vêtement, construction, …), pour les fibres nécessaires aux vêtements et au du papier, pour les médicaments, pour les outils, pour les colorants et de multiples d’autres usages.

C’est en parti grâce à notre connaissance systématique des végétaux que nous pouvons utiliser des espèces

La connaissance de la systématique oriente par exemple la recherche de plante pouvant potentiellement avoir une importance industrielle.

Exemple : dans les années 1960, au cours de ses études des plantes des Andes au Pérou, le botaniste Dioscoride à découvert et récolter une espèce sauvage de tomate è importation de nouveau gènes è croisement è amélioration du goût des tomates

De tels progrès ont amélioré la productivité, la résistance aux maladies et d’autres caractères utiles chez les plantes cultivées.

De plus la systématique est essentielle et indispensable pour les sciences biologiques qui s’intéressent à la diversité comme l’écologie, la biologie de la conservation

 

I.3.     Place des grands groupes végétaux

 

Traditionnellement, le vivant a été divisé en 2 règnes : Animal et végétal, à cette époque les bactéries et les champignons été considérer comme faisant parti des végétaux. En s’appuyant sur les séquences de l’ARN ribosomique on distingue aujourd’hui 6 grands ensembles : Eubactéries, Archebactéries, Protistes, Champignons (incluant aujourd’hui les lichens), Animaux et Végétaux.

Les Eubactéries et Archebactéries possèdent une cellule procaryote (cellules réduite à une paroi externe, une membrane plasmique et un ADN circulaire incluse dans le cytoplasme). Les 4 autres ensembles possèdent des cellules eucaryotes (membrane plasmique protégée ou non par une paroi externe, cytoplasme comportant un noyau véritable, cytosquelette, système endomembranaire, éventuellement des flagelles locomoteurs et dotées d’un ensemble d’organites résultant d’endosymbiose)

 

 

 

  

 

Arbre phylogénétique simplifié du vivant

 

L’incorporation de Eubactéries pourpres à une cellule eucaryote qui est à l’origine des mitochondries.

L’incorporation par endosymbiose de cyanobactéries (bactéries photosynthétiques) est à l’origine des chloroplastes qui ont donné la lignée verte. Cette lignée verte comprend d’une part les algues rouges (rhodophytes è pigment accessoire masque la couleur verte ) et d’autre part les chlorobiontes qui sont caractérisés par en plus de la chlorophylle a par de la chlorophylle b qui fonctionne comme pigment accessoire. Ces chlorobiontes comprennent les algues vertes et les végétaux terrestres (ou embryophytes).

Il y a eu une endosymbiose secondaire par l’ingestion d’un eucaryote unicellulaire issue d’algues rouges par une autre cellule eucaryotique qui a conduit à la lignée brune

 

Les champignons qui été autrefois considérés comme étant les cousins des algues rouges ayant perdus leur chlorophylle. Des études de phylogénie moléculaire ont montré que les champignons former un groupe frère de groupes animaux qui sont les coanoflagellés (éponges). Donc les champignons sont plus proches des animaux que des végétaux. Les lichens eux résultent d’une symbiose ave une cyanobactérie et/ou une algue verte unicellulaire avec un champignon et sont donc classés dans les champignons.

 

II.                    Evolution historique de la pensée botanique

 

Pendant des milliers d’années les hommes n’avaient qu’une connaissance pratique et utilitaire des végétaux (aliments, médicaments, matières premières, danger …). Les animaux herbivores savent également reconnaître et trier les plantes en fonction de leurs besoins.

 

        Evolution historique de la pensée botanique scientifique

Dans l’antiquité, il y avait une connaissance empirique de nombreuses plantes et c’est à cette époque que c’est développé l’art horticole, on savait donc cultiver, multiplier, propager les plantes. La connaissance de certaines préparations médicinales remonte à environ 3000 ans avant JC. Mais qu’en était-il des plantes qui n’avaient aucune utilité et sans danger ?

Si les animaux étaient représentés dans l’antiquité dans les arts antiques avec réalisme au contraire bien peu de végétaux sont identifiables selon les critères botaniques : les détails étaient négligés.

Chez les grecs, notamment Platon et Aristote, la connaissance des plantes reste du domaine utilitaire et mythique. Ce n’est qu’au premier siècle après JC que Dioscoride rédigea le traité de matière médicale. A peu près à la même époque en Italie, Pline l’ancien a rédigé son ouvrage qui s’appelle ‘histoire naturelle’. Ces ouvrages manifestent que très peu de compréhension des plantes en tant que système biologique. Les plantes y sont nommées et décrites de façon sommaire et fantaisiste. Les travaux de Dioscoride et de Pline l’ancien était inspirait de ceux d’Aristote qui est considéré comme étant le ‘père de la logique’. Les utilisations des plantes sont explicitées mais leur reconnaissance semble rester du pure domaine des traditions è ouvrages de base pendant près de 15 siècles.

Le regard de l’homme sur la nature et en particulier sur les végétaux vînt à changer à l’approche de la Renaissance progressant vers une rigueur et une méthode qui permettront l’avènement d’une véritable pensée botanique scientifique.

Au 15ème siècle, la vulgarisation de l’imprimerie fait paraître des ouvrages de la botanique illustrés avec des gravures sur bois. Ces ouvrages s’appelaient des Hortus Sanitatis (‘jardins de santé’)

 

Il fau attendre le 16ème siècle pour voir apparaître des ouvrages naturalistes où les plantes ont toutes ou presque étaient dessinées d’après la nature. Peu à peu la botanique devient réellement une science d’observation et on peut ainsi dire que la botanique scientifique est une invention du 16ème siècle avec des noms célèbres comme De Lobel, Charles de l’Ecluse, Fuchs

 

Les 2 frères Bauhin publient la description méthodique de plusieurs millier de plantes dont beaucoup comme la pomme de terre sont exotiques et alors encore inconnues en Europe. Dans les travaux des frères Bauhin les diverses parties du végétal sont étudiées, des homologies sont établies entre organes d’aspect différents dans diverses espèces.

 

Au 17ème, on voit apparaître de nombreux documents sur lesquels la botanique moderne s’édifiera. Les botanistes sont envoyés loin en exploration è découverte, étude, description, et nomination de plantes tropicales.

Joseph Piton De Tournefort est parti explorer la flore du levant en 1700-1702 accompagné de Claude Aubriet (peintre) et ils ont rapporté des graines qui ont été mise en culture au jardin du roi à Paris. Tournefort mis au point une nouvelle classification qui se base sur les caractères de la fleur et les espèces sont alors groupées en genre (on peut dire que c’est de la systématique moderne).

 

18ème siècle : è Linné

Classification basée sur le nombre d’organes reproducteurs contenus dans les fleurs.

è nom double è nom de genre + nom d’espèce

- principe de fécondation s’installe dans la pensée scientifique ce qui a permis aux contemporains de prendre conscience de l’unité biologique fondamentale des êtres vivants 

1789 : A.L de Jussieu introduit la notion de famille toujours utilisée aujourd’hui

1800 : Lamarck exposa pour la première fois devant l’académie des sciences l’hypothèse selon laquelle les espèces peuvent dans leur descendance subir des transformations et être à l’origine d’autres espèces. Lamarck fut ridiculisé par ses collègues et la notion de fixité des espèces qui était solidement établie par Aristote subissait là sa première atteinte.

En 1859 : Darwin exposait ses travaux évolutionnistes

La variabilité et la plasticité du monde du vivant permettent l’émergence de formes plus efficaces mieux adaptées à un contexte donné è c’est ainsi que se différencient les espèces è la notion d’évolution s’intégra alors à la pensée scientifique

 

III.              La nomenclature botanique

 

Il existe environ 250-270 000 plantes à fleurs connues dans le monde. Afin d’éviter les confusions il est indispensable de pourvoir les nommer par un nom rigoureusement unique et constant.

 

Les noms vulgaires ou vernaculaires

Dans toutes les civilisations humaines les plantes connues utilisées ont été nommées, les noms ainsi donnés ne recouvrent pas forcément les espèces au sens naturaliste. D’autre part une même plante peut recevoir selon les langues, les traditions … des noms différents.

Exemple : populage des marais (Caltha palustris)

 90 noms anglais

 

140 noms allemands

 

60 noms français

 

 

 

 

 

 

Exemple : digitale pourpre (Digitalis purpurea)

 

 

è 23 noms différents rien qu’en Normandie

 

 

 

 

 

 

Il arrive également qu’on retrouve sous le même nom des espèces différentes

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