Retour à Partie 3 : De la plante sauvage à la plante domestiquée

Chapitre 3 – La reproduction de la plante, entre vie fixée et mobilité

Les plantes à fleurs également appelées Angiospermes disposent de deux modes de reproduction : la reproduction asexuée, s’effectuant sans l’intervention de gamètes et la reproduction sexuée, reposant sur une fécondation entre un ovule et un spermatozoïde. Dans le cas de la reproduction sexuée, la rencontre entre les gamètes peut nécessiter des adaptations chez les végétaux puisque ces derniers sont fixés, limitant donc les possibilités de contact et de fusion entre gamètes de plantes différentes.

I. La reproduction asexuée

La reproduction asexuée est un processus naturel qui se réalise chez de nombreuses plantes et qui permet la formation de nouveaux individus sans l’intervention de gamètes.

Même si la reproduction asexuée peut s’effectuer à partir de presque tous les organes (tiges, feuilles, racines), elle s’effectue surtout à partir de tiges « spécialisées », comme les tubercules (tiges souterraines de réserves; exemple : pommes de terre), les stolons (tiges aériennes; exemples : fraisiers, violettes, framboisiers) ou les bulbes (tiges souterraines de réserve; exemple : iris, tulipes …). Ce mode de reproduction correspond donc à du clonage puisque les nouveaux individus produits sont génétiquement identiques à l’individu parental.

La reproduction asexuée chez les végétaux est possible grâce à certaines propriétés des végétaux :

la totipotence cellulaire : elle correspond à la capacité des cellules végétales, même spécialisées, à se dédifférencier et retrouver ainsi les propriétés des cellules méristématiques. Ces cellules peuvent ainsi donner naissance à une diversité de cellules et donc à un nouvel individu (remarque : chez les animaux, seules certaines cellules embryonnaires possèdent cette propriété de totipotence cellulaire. Cette situation limite donc les possibilités de clonage et de reproduction asexuée qui n’existe que chez de très rares espèces).

la capacité de croissance infinie : si les conditions environnementales le permettent, les méristèmes ont la capacité de produire indéfiniment de nouvelles cellules végétales qui elles-mêmes peuvent croître et assurer ainsi la croissance permanente des organes végétaux.

La capacité des végétaux à réaliser la reproduction asexuée est exploitée par l’Homme qui peut ainsi produire des plantes identiques entre elles en utilisant différentes techniques comme le bouturage (technique de production de nouveaux individus à partir d’organes isolés de la plante mère : feuilles, tiges, racines …) ou le marcottage (technique de production de nouveaux individus essentiellement à partir de tiges « artificiellement » enterrées).

Bilan Reproduction Asexuée – Bordas, 2020

II. La reproduction sexuée des Angiospermes

A. La fleur des Angiospermes : un organe adapté à la fécondation

La fleur est l’organe spécialisé des plantes dans la reproduction sexuée. En général, une fleur est constituée d’un ensemble de pièces florales dont les pièces centrales contiennent les gamètes : c’est le pistil (généralement central) qui produit et contient les ovules (gamètes femelles) et ce sont les étamines (généralement positionnées autour du pistil), qui produisent les grains de pollen, contenant chacun un spermatozoïde (gamète mâle). La grande majorité des fleurs d’Angiospermes contiennent ainsi un pistil et des étamines et sont donc hermaphrodites.

Dans la majorité des fleurs, il existe deux autres pièces florales : les pétales (pièces souvent très colorées) et les sépales (pièces de couleur verte) situées en périphérie de la fleur.

B. La fécondation et ses modalités

La fécondation consiste en l’union entre un spermatozoïde apporté par un grain de pollen et un ovule et elle se déroule au sein du pistil. Comme de très nombreux grains de pollen peuvent se déposer sur un même pistil, de très nombreux ovules peuvent être fécondés simultanément. A l’issue de la fécondation, chaque ovule se transforme en une graine alors que la fleur se transforme en un fruit.

Chez certaines espèces, la fécondation peut, voire doit, s’effectuer au sein d’une même fleur : on parle alors d’auto-fécondation. Ce phénomène est par exemple obligatoire chez des espèces dont certaines fleurs ne s’ouvrent pas (exemple : violette, blé) ou dont les étamines et le pistil restent enfermés (exemple : pois). L’autofécondation produit des individus génétiquement proches entre eux ce qui limite donc la diversité génétique de la descendance.

Remarque : on utilise aussi le terme d’auto-pollinisation pour indiquer que le pistil d’une plante reçoit le pollen de la même fleur ou de la même plante.

Même si la majorité des Angiospermes possèdent des fleurs hermaphrodites, la pollinisation ne se fait pas toujours au sein d’une même plante. Ainsi, dans de nombreuses espèces, la fécondation s’effectue entre des fleurs de plantes différentes. Ce phénomène, appelé fécondation croisée, est même obligatoire pour certaines espèces (exemple : sauge, orchidées, maïs, …). Cette obligation peut avoir différentes origines : mécanismes d’incompatibilité génétique (empêchant le grain de pollen d’aboutir à une fécondation de l’ovule), maturité décalée du pistil et des étamines (les gamètes d’une même fleur ne sont pas produits simultanément). La mise en place de la fécondation croisée chez des plantes possédant des fleurs hermaphrodites est considérée comme une adaptation contribuant à la diversité génétique puisque ce mode de fécondation impose un brassage génétique au cours de la fécondation entre deux individus génétiquement différents.

C. Les conditions de la fécondation croisée

Chez les plantes dont la fécondation se réalise entre individus différents et compte tenu de l’immobilité des plantes, le pollen doit obligatoirement se déplacer d’une plante à une autre. Ce transport peut être assuré par des éléments naturels comme le vent (= anémogamie ou pollinisation par le vent) ou l’eau (= hydrogamie ou pollinisation par l’eau). Dans ces deux situations, les grains de pollen possédent des caractéristiques favorisant ce transport : grains de pollen de petite taille et très nombreux pour une pollinisation par le vent (exemple : graminées) ou grains de pollen résistants à l’eau pour la pollinisation par l’eau.

Chez la grande majorité des Angiospermes, la pollinisation est assurée par des animaux (= zoogamie), et en particulier par les insectes (les autres animaux pollinisateurs étant les oiseaux et les chauve-souris). La collaboration entre la plante et l’animal pollinisateur est une forme d’interaction appelée mutualisme, c’est-à-dire une relation temporaire et non obligatoire entre deux individus de deux espèces différentes, dans laquelle chaque partenaire tire profit de cette relation. Cette interaction repose sur des adaptations des deux partenaires favorisant leur interaction : ainsi, les fleurs peuvent présenter différentes caractéristiques, comme des pétales colorés, la production de nectar (liquide sucré) ou de substances olfactives (parfum), ces différents éléments exerçant un effet attractif sur l’animal pollinisateur. Les animaux sont parfois dotés d’organes adaptés à la récolte et au transport du pollen (exemple : abeille).

Il arrive que des adaptations se soient développées conjointement chez les deux partenaires. Ce phénomène d’évolution conjointe entre deux espèces est appelé coévolution et peut conduire à une collaboration totalement spécifique entre une plante et son insecte pollinisateur (exemple : orchidée + papillon sphinx).

D. Le devenir et le transport des graines

A l’issue de la fécondation, la fleur se transforme donc en fruit qui contient 1 ou plusieurs graines provenant de la fécondation d’un ou plusieurs ovules.

Diversité des fruits

La graine produite est constituée d’une enveloppe résistante, de réserves, qui sont des molécules organiques variées issues de la photosynthèse et accumulées dans la graine et d’un embryon. Au cours de la germination, cet embryon utilise les réserves de la graines et se développe en une nouvelle plante.

La dispersion (ou dissémination) des graines est un mécanisme favorisant la reproduction des plantes. En effet, cette dispersion permet non seulement de coloniser de nouveaux espaces, mais aussi de limiter la compétition entre les futures plantes, favorisant ainsi la survie de ces nouveaux individus.

La diversité des fruits et des graines reflète en partie leur mode de dissémination et donc leur agent de transport :

– transport par le vent : graines ou fruits légers et/ou munis de structures portantes facilitant leur transport (exemples : « ailes » des fruits d’érables ; « plumeau » des fruits de pissenlit)

– transport par l’eau : graines ou fruits légers et flottants (exemple : noix du cocotier)

– transport par les animaux : graines ou fruits munis de structures s’accrochant dans le pelage des animaux (exemple : fruits de la grande bardane) ; fruits contenant des sucres attirant les animaux (exemples : pulpe sucrée du raisin, des mures, des cerises ..), ces derniers rejetant aux alentours les graines dans leurs excréments. Ces interactions plantes-animaux disséminateurs sont aussi des exemples de mutualisme.

– dispersion par le fuit lui-même : projection des graines lors de l’ouverture du fruit arrivé à maturité (exemple : effet « catapulte » des fruits du genêt à balai).

Bilan Reproduction Sexuée – Bordas, 2020