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Réalisé par :
Dr Lilya BOUCELHA
liliaboucelha@yahoo.fr
Mars 2020
Origine et Evolution
des Plantes
Les plantes, comme la plupart des animaux, sont des eucaryotes
multicellulaires :
1- Alimentaires
3- Fourragères
7- Combustibles
9- Tinctoriales
2- Médicinales
4- Condimentaires
6- Aromatiques
8- Industrielles
10- Forestière
5- Textiles
Les plantes ont
de divers intérêts
Nous ne pourrions pas vivre sans les plantes
mais l’inverse n’est pas vrai !
Les plantes sont au cœur de la vie de tout écosystème, dans la mesure où elles sont à l'origine
de l'oxygène que nous respirons et la matière organique que nous consommons.
Joseph Priestley a constaté qu’un
animal ‘nuit’ à la qualité de l’air
par sa respiration. Un animal
maintenu dans une enceinte
fermée hermétiquement ne
survivra pas.
Priestley a aussi constaté que les
plantes ont la capacité de
restaurer la qualité de l’air. Nous
savons maintenant que cela est lié
à leur capacité de produire de
l’oxygène comme sous-produit de
la photosynthèse.
SANS oxygène Oxygène Produit
Se nourrir par les plantes
Les plantes transforment le CO2 contenu dans
l'atmosphère en matière organique, on les
retrouve à la base des chaines alimentaires.
Elles constituent ainsi la nourriture de millions
d'espèces vivantes grâce à leur capacité
spécifique de convertir l'énergie de la lumière
du soleil en énergie chimique par le phénomène
de photosynthèse.
Et depuis la nuit des temps, l'homme utilise intuitivement les plantes
non seulement pour respirer et pour se nourrir mais aussi pour se
soigner, vu que la majorité des plantes possèdent des substances à
intérêt médicinal et pharmacologique.
Se Soigner Par Les Plantes
Papyrus d'Ebers
Edwin S. Smith (1822-1906) a
découvert à Louxor en 1862 un
traité médical égyptien datant du
16ème siècle av. J.-C. qui décrit
plus de 700 substances
médicamenteuses, dont le pavot, la
saule, l'aloès, le safran, etc.
Dioscorides est un médecin grec
(60 ap J.-C.) qui a présenté les
usages médicinaux de 600 plantes dans
son ouvrage, De Mteria Medica, qui
fut l’œuvre principale sur les plantes
médicinales durant l’antiquité,
référence pendant 1500 ans.
Vers 1820, les pharmaciens français
Pelletier et Caventou isolèrent une
série des substances actives, qui
furent les premiers médicaments
purifiés utilisés en thérapeutiques:
Quinine (luter contre le Malaria) ,
caféine, strychnine, émétine, …
L'endosymbiose de cyanobactéries par des cellules eucaryotes
hétérotrophe aurait donné naissance à la "Lignée Verte"
a. Endosymbiose
primaire
b. Endosymbiose secondaire
Cellule hôte eucaryote
Primitive
Plantes terrestres
Cyanobactérie
Cellule hôte eucaryote secondaire
Chlorophytes
Rhodophytes
Glaucophytes
Plaste
Cryptophytes
Chlorarachniophtes
Les deux membranes de l'enveloppe du chloroplaste
sont différentes : la membrane interne ainsi que les
membranes des thylakoïdes présentent des analogies
avec les membranes des cyanobactéries.
Les mitochondries et les chloroplastes présents des eucaryotes ont une morphologie similaire à celle des bactéries.
Présence d’une double membrane
* La membrane externe dériverait de la cellule hôte.
* La membrane interne serait la membrane plasmique
de la bactérie phagocytée.
Les porines appartiennent à une famille de protéines membranaires intégrées.
On les trouve dans la membrane plasmique des bactéries (Gram – et certaines
Gram +), de la mitochondrie et du chloroplaste.
Arguments en faveur de la théorie
Au microscope électronique à transmission on observe, dans une cyanobactérie,
des grains d'amidon et des thylakoïdes libres contenant de la chlorophylle.
Le photosystème II (chaîne photosynthétique) est proche du photosystème des
cyanobactéries. Le génome de la cyanobactérie contient les gènes.
Chacun de ces organites possède
un ADN circulaire (sans histones)
qui leur sont propres (organites
semi-autonomes) comme les
bactéries.
Les ribosomes ont un coefficient
de sédimentation de 70S similaire
aux bactéries
“Rien n’a de sens, en biologie, si ce n’est à la
lumière de l’évolution.”
T.G. Dobzhansky, biologiste
Face à la diversité du monde végétal (environ 300 000 espèces) les biologistes ont de tout temps essayé de
regrouper les végétaux entre eux afin de comprendre, avec différentes méthodes, quelles étaient les grandes
divisions de cette lignée verte et quels sont les processus de son évolution.
Carl Van Linnée
(1707-1778)
Classification phylogénétique
Au milieu
aquatique
Cyanobactéries
(Procaryotes)
Les algues vertes
« Chlorophytes »
Les algues rouges
« Rhodophytes »
Les algues brunes
« Chromophytes »
Origine des
plantes terrestres
« Emergence »
Le premier naturaliste
qui a proposé une
classification fixiste des
plantes et la mise en
place d’une nomenclature
universelle.
Algues
Bryophytes
Ptéridophytes
MousseHépatique Anthocerophyta
Lycopediella FougèreSphenophyta
Spermaphytes
Plantes à graine
Embryophytes-Cormophytes
Gymnospermes
Grainesnues
Angiospermes
Plantes à fleurs
Graines cachées
DicotylédonesMonocotylédones
Cryptogames
Trachéophytes
(plantesvasculaires)
Phanérogames
Aumilieuterrestre
Tout caractère
d’adaptation au
milieu terrestre
est considéré
comme critère
d’évolution
Les plantes ont acquis la
capacité de pousser dans
des milieux très divers,
selon différentes
stratégies adaptatives
D’aller chercher l’eau dans le sol par le développement du
système racinaire
L’évolution des plantes se reposaient sur la formation
de tissus et d’organes permettant:
Contrôler l’évaporation en développant des tissus de
revêtement comme l’épiderme (cuticule) et le suber (subérine)
Développement de la reproduction sexuée indépendante de l’eau
Assurer la dispersion de l’espèce grâce à la pollinisation et
la dessiccation de la graine
Rigidité de la plante grâce au tissus de soutien formant
un squelette tels que sclérenchyme et le collenchyme
Développement des tissus conducteurs de la sève brute (Xylème
et le bois) et la sève élaborée (Phloème et liber)
Développement des parties aériennes (tige et feuilles) et la
structure des stomates afin d’assure une bonne photosynthése
Réduction du gamétophytes en favorisant le
Spermatophytes avec une totale protections
des organes reproducteurs
“Rien n’a de sens, en biologie, si ce
n’est à la lumière de l’évolution.”
T.G. Dobzhansky, biologiste
L’échelle des temps géologiques divise l'histoire de la Terre en unités plus courtes en se
basant sur l'apparition et la disparition de différentes formes de vie. Elle commence il y a 4,6
milliards d'années et se poursuit jusqu'à aujourd'hui.
Précambrien
(-4,6 Milliards à -542 Millions d’années)
Période d’Hadéen (-4,6 à -3,8 milliards d'années)
Naissance de la terre et apparition des première formes de la vie
Période d’Archéen (-3.8 à -2,5 milliards d'années)
Apparition des cyanobactéries et formation des stromatolithes
(premiers microfossiles)
Période de Protérozoïque (-2.5 milliards à -540 millions d'années)
Apparition des premiers organismes uni et pluricellulaire Eucaryotes notamment
les différents groupes d’Algues ainsi que les premiers fossiles à coquille
• Vie uniquement dans les
océans
• Premières traces de vie
sur terre
• Ère marquée par l’apparition des
cyanobactéries et la formation des
stromatolithes
Stromatolithes actuels
en champignons
(Australie)
Planète riche en CO2 extrêmement soluble dans l’eau
Facilite la dissolution des minéraux riches en calcium
Enrichissement des eaux en bicarbonate de calcium soluble
Consommation du CO2 pour le phénomène de la photosynthèse
Appauvrissement de l’eau en CO2 et bicarbonate de calcium
Dépôt du carbonate + piégeage des particules sédimentaires
+ agglutination des filaments bactériens
Formation des stromatolithes « Laminites cyanobactériennes »
Apparition des Cyanobactéries
Fossiles de
stromatolithes
1er tapis organique
Précambrien
(-4,6 Milliards à -542 Millions d’années)
Paléozoïque
(-541 à -252,2 Millions d’années)
Période de Cambrien (-542 à -485 millions d'années)
Terre dénuée de végétation
Cette ère commence au moment de
et se termine par la
crise du Permien-Trias.
Il s'agit de la pire
documentée de l'histoire de notre
planète, puisque 95 % des marines
et 70 % des espèces terrestres ont disparu.
Après le boule de neige terrestre
«Glaciation Varanger »
L’acquisition de la capacité de minéralisation
des tests et carapaces chez de nombreuses
formes de vie en a facilité la conservation
« Fossilisation »
Explosion de la biodiversité au sein des
différents écosystèmes
Période d’Ordovicien - Silurien (-485 à -416 millions d'années)
Radiation évolutive et naissance des plantes terrestres
au milieu de Silurien (-430 Ma)
-Plante vasculaire à cellules conductrices
-Quelques centimètres de hauteur.
-Structure simple sans feuilles ni fleurs .
-Tige simple avec quelques embranchements.
-Branche terminée par un sporange dans le cas de la génération
sporophytique, et des gamétanges dans le cas de la génération
gamétophytique.
-Pas de racines retrouvées : attachée au sol par
des filaments racinaires très fins (les fossiles sont fragmentaires)
Nommée en l’honneur
d‘Isabel Clifton
Cookson (1893-1973)
Exemples de fossiles des premiers végétaux des
terres émergées
Paléozoïque
(-541 à -252,2 Millions d’années)
Première plante
terrestre
primitive
« Cooksonia »
Apparentée aux
Bryophytes
Période de Dévonien (-416 à -358 millions d'années)
Aucune autre époque n’a vu pour les végétaux autant
d’innovations et d’avancées évolutives !
Paléozoïque
(-541 à -252,2 Millions d’années)
La végétation s’est répandue sur tous les continents,
bordant toutes les étendues d’eau.
Innovations morphologiques et anatomiques se succèdent
au niveau de l’appareil végétatif et reproducteur
Apparition des premières forêts primaires peuplés de
cladoxylopsida et d’Archaeopteris
Leurs racines bien développées ont contribué à l’érosion et
à la formation des sols
Les plantes se
diversifient, se
développent, et
se multiplient,
véritable
explosion au
Dévonien.
Forte activité photosynthétique permettant
l’enrichissement en oxygène de l’atmosphère de la planètes
Racine profonde et Division
inégale des tiges (principale
et latérale)
Différenciation des feuilles
simples et Hétérosporie
Formation du bois, cambium
et initiation de la graine
Dévonien inférieur
(-416 à -397 millions d'années)
Dévonien Moyen
(-397 à –385 millions d'années)
-Simple tube sans feuilles
avec racines et vaisseaux
-Les chailles (silice)
contiennent
des fossiles pétrifiés en
trois dimensions et
exceptionnellement bien
préservés dans un milieu
volcanique.
Rhynia major
-Tiges à ramifications
complexes « progymnosperme »
-Ancêtres plus ou moins
directs de toutes les plantes
vasculaires actuelles
(fougères, prêles et plantes à
graines) Sauf Lycophytes.
Psilophyton
Invention
de l’Arbre
-Apparition du port arborescent
-Mise en place du cambium et du bois
(tissus secondaires)
-Complication des ramifications
-Individualisation des lycophytes
-Initiation de la graine
Pseudosporochnus Aneurophyton
Rhizome
Sporanges
Dévonien Supérieur
(-385 à -359 millions d'années)
-La plus vieille forêt fossilisée
du monde, retrouvée dans l’État
de New York, à Gilboa
-Ces fossiles sont connus sous
la forme de moulages de troncs
appelés Eospermatopteris
Dévonien Moyen
(-397 à –385 millions d'années)
Foret de Gilboa
-Système de fécondation développé impliquant
une chambre pollinique dans laquelle les grains
de pollen primitifs libèrent des gamètes nageurs.
-Cupule à plusieurs segments, entourant un
tégument divisé en lobes étroits, formant une
cage protectrice autour de la gamète femelle.
A la fin du Dévonien les
continents étaient couverts
de flores diversifiées des
structures aussi complexes
que la feuille, la graine et
l'arbre étaient inventées,
des forêts déjà installées.
Mise en place des forêts
luxuriantes de l'époque
suivante, le Carbonifère, et
la conquête de pratiquement
toutes les niches écologiques
terrestres par les animaux.
ArchaeopterisRuncaria
Précurseur des
plantes à graines
« Ptéridospermaphytes»
Les cupules
résultent de la
fusion et de la
réduction de
branches
(télomes)
ou de feuilles
Période de Carbonifére (-359 à -299 millions d'années)
Prolifération des forêts et la conservation de la mémoire du charbon
Paléozoïque
(-541 à -252,2 Millions d’années)
Végétation dense omniprésente luxuriante avec un fort
développement des grands arbres et des fougères géantes
comme les lepidodendron
La course à la hauteur fait rage, c’est la compétition pour capter
le moindre rayon de soleil
Forte activité photosynthétique rejette énormément d’oxygène,
aussi le taux d’oxygène monte en flèche atteignant jusqu’à 30 %
de l’atmosphère, alors qu’aujourd’hui, il est à 21 %
Elle doit son nom aux vastes couches de charbon que l'on trouve
en Europe de l'Ouest et qui se sont formées à partir de
l’accumulation massive des végétaux morts de cette époque.
Le charbon est un terme générique qui désigne
des roches sédimentaires d'origine biochimique et
riches en carbone. Ces roches sont formées par lente
transformation d'organismes morts sédimentés, sous
l'action de la pression et de la température au cours
des temps géologiques.
Mississippien
(-359 à –318 millions d'années)
Lycopodes
80 % de la biomasse
végétale
Sigillaria
Sélaginelles
Lepidodendron
-Ces Lycophytes atteignent jusqu’à 20 à 30
mètres de hauteur
-Tronc d'1 m de diamètre.
-Feuilles à 1 nervure qui en tombant du tronc
laissent une cicatrice caractéristique visible
sur les fossiles
Equisetum ou Prèles
-Seules les
formes
herbacées
ont survécu
jusqu'à
aujourd'hui.
-Les tiges
sont fertiles,
creuses,
cannelées et
sans feuilles
aux
articulations.
Elles portent
des
sporanges à
l’épi terminal.
Pennsylvanien
(-318 à -299 millions d'années)
-Ces Sphénophytes sont des arbres de 5 à
10 m de hauteur
-Tiges annelées et segmentées.
-Tronc creux (fossiles de moule interne).
-Fossiles assez faciles à identifier
Calmites Cordaïtes Psaronius
-Fougères vraies arborescentes
« emblématique » Filicophytes
avec un tronc qui pouvaient atteindre
plusieurs mètres de haut
Pecopteris Medullosales
Ordre représentant
des fougères à ovules
(basales),
caractéristiques aux
forêts houillères
Période de Permien (-299 à -251 millions d'années)
Assemblage du méga-continent et disparition massive des espèces
Paléozoïque
(-541 à -252,2 Millions d’années)
Réchauffement climatique
Diminution de l’humidité et apparition des saisons du sud
S’adapter ou disparaitre
Extinction massive des espèces
75 % des espèces terrestres et 96 % des espèces marines
Enorme et unique masse continentale « Pangée »
Réduction de la surface des mers épicontinentales
Epanchements de basalte en Sibérie
Libération du gaz carbonique et sulfureux
Crise Biologique Majeure
Forte
adaptation
des fougères
Evolution des
spores en graines
primitive
Favorise
l’apparition des
Cycadophytes
Callipteris
Ovule de très
grande taille
riche en réserve
Cycas revoluta
Espèce fait preuve
d’une adaptation
extraordinaire
Période de Permien (-299 à -251 millions d'années)
Vers 256 MA, assèchement progressif,
disparition de la flore carbonifère et
apparition d’un nouveau clade
Ginkgophyte
« Ginkgo biloba »
Arbre aux 40 écus
-Arbre dioïque, jusqu’à 30 m
-Nervation dichotomique
-Très résistant à la pollution
-Grand intérêt ornemental
et médicinal
-Antioxydant, analgésique,
tonique cérébraux, améliore
l’irrigation tissulaire, ….
Les conditions sèches dues au réchauffement
climatique ont favorisé la prolifération d’un
autre nouveau clade « Conifères »
Conirophytes
Walchia et
Lebachia
-Sont les premières plantes à graines.
-Adaptés à des climats secs avec leurs aiguilles,
-ils s'éloignent des milieux humides.
-Les cônes contenant les graines permettent une vie au
ralenti (dormance).
-Ils envahissent toute la planète.
Apparus au Permien, multipliés et diversifiés au
Mésozoïque.
Mésozoïque
(-251 à -65.5 Millions d’années)
La transition du paléozoïque au
mésozoïque est marquée par la pire
des extinctions massives de l’histoire.
Au cours de ce cataclysme la flore a
été très affectée par la disparition de
plusieurs espèces.
Période de Trias (-251 à -199 millions d'années)
Après la « catastrophe » de la fin de l’ère paléozoïque, à partir d’une
flore très appauvrie, une nouvelle aventure commence, illustrée par
la flore du Grès des Vosges.
Les végétaux survivants de la crise permo-triasique tels les
Lycopodiales, les Cycadales, les Ginkgophytes et les Glossoptérides.
Ils sont progressivement remplacés par les Conifères qui, au moins
dans l’hémisphére nord, ont été la végétation dominante
Trias Moyen Trias SupérieurTrias Inferieur
Lente et difficile
rediversification
des espèces après
la catastrophe
Stabilisation des
systèmes écologiques
complets et
complexes
Succession de
petites crises
touchant la faune
et la flore
Période de Trias (-251 à -199 millions d'années)
Anomopteris mougeotii
Ptéridophytes
-L’une des plante la plus
caractéristique
du Buntsandstein supérieur
des Vosges (France)
La seule fougère abondante
Equisetites mougeotii
Ptéridophytes
Voltzia heterophylla
Conifères
Aethophyllum stipulare
Coniféres
Les fossiles de Voltzia sont
localement si abondants
(rameaux et cônes) qu'ils
ont alors donné leur nom à
la roche qui les renferme
(grès à Voltzia)
Seul
Confère
Herbacé
Connu
1.5 m
Période de Jurassique (-199 à -145 millions d'années)
Les dinosaures dominent les terres fermes et les ammonites envahissent les mers…
Les gymnospermes atteignent leur apogée sur les continents
Mésozoïque
(-251 à -65.5 Millions d’années)
Les conifères continuent à dominer la flore, ils constituent le groupe le plus
diversifié et la majorité des arbres.
Tels que Araucariaceae, Cephalotaxaceae, Pinaceae, Podocarpaceae, Taxaceae
et Taxodiaceae ainsi que les groupes maintenant éteints des Cheirolepidiaceae et
des Bennettitales (allure de palmiers) aux latitudes plus basses.
Les Cycadophytes, les Ginkgoaceae, Cyatheales, Fougères, Lycopodes, Prèles
et Isoètes sont aussi répandus.
Les Ginkgos sont principalement présents dans les latitudes moyennes et dans
l’hémisphère nord tandis que les Podocarpaceae le sont dans l’hémisphère sud
Nouveau groupe apparu Caytoniales qui invente des organes femelles
semblables à des carpelles.
Période de Jurassique (-199 à -145 millions d'années)
Gynkgoales
Baiera verrucosa
Bennettitales
Zamites feneonis
Cycadales
Pseudoctenis braiesensis
Caytoniales
Caytonia nathorstii
Plantes à graines assez rares
dans le registre fossile à
l’exception de quelques
gisements, ont la
particularité d’avoir un
appareil reproducteur qui
rappelle beaucoup celui des
Angiospermes, et des feuilles
pennées à nervation réticulée.
Période de Crétacé (-145 à -65 millions d'années)
Un des grands tournants dans l’histoire des plantes est, sans conteste,
marqué au Crétacé suite à apparition des Angiospermes (les plantes à fleurs)
Mésozoïque
(-251 à -65.5 Millions d’années)
La flore s’enrichie d’angiospermes, les fleurs, les fruits font leur apparition.
Cette biodiversité extraordinaire a bouleversé la vie sur terre
85 % des plantes vasculaires sont des angiospermes. 340 à 430 000 espèces de
plantes à fleurs ayant leur ovule renfermé dans un ovaire.
En même temps que les plantes à fleurs apparaissent, les insectes butineurs
(papillons, abeilles, fourmis) en jouant un rôle fondamental dans la pollinisation.
Les relations insectes-angiospermes sont un bon exemple de coévolution.
Le changement de la nervation des feuilles a, également, reflété une innovation
évolutive clé avec la possibilité d’instaurer dans la plante une bonne conduction des
produits de la photosynthèse.
Il est probable que ces changements de la végétation eurent une influence sur
l'évolution des dinosaures herbivores. Exemple de l'expansion certains
groupes pourvus d'un appareil masticateur évolué pourrait bien refléter des
adaptations à de nouvelles ressources alimentaires végétales
Période de Crétacé (-145 à -65 millions d'années)
Nymphéales
Archaefructus
liaoningensis
Eudicotylédons
Ranunculales
Leefructus mirus
Proto-angiosperme
sans descendance
Nanjinganthus
dendrostyla
Montsechia
Montsechia vidalii
-Parmi les plus vieilles
plantes (-125 MA)
-Plante aquatique
pourvue de fleurs
sans calice ni corolle.
-Ordre basale des
angiospermes
Découverte en chine
-125 à -121 MA
-Une des plus anciennes
espèces connues
(-130 MA)
-Première plante à fleur
aquatique d’eau douce
-Fossile d’une fleur
primitive (-174 MA)
-Elle pourrait être
l’ancétre des
angiospermes
Amborellales
Amborella trichopoda
Plante archaïque classée à
la base des angiospermes et
qui a persisté jusqu’à
l’heure actuelle à Nouvelle
Calédonie. Elle est connue
pour sa forte activité
antimicrobienne
Cénosozoïque
(-65.5 Millions d’années au temps actuel)
C’est l’ére qui a débuté après la crise du crétacé-
Tertiaire (extinction de masse), et qui s'étend
jusqu'à ce jour. Elle est marquée par l’assèchement
du climat et la dominance de la végétation colorée
telle que nous connaissons aujourd’hui.
Période de Tertiaire
(-65 à -2 millions d'années)
Elle rencontre cinq périodes géologiques:
le Paléocène, l’Éocène, l’Oligocène, le Miocène,
et le Pliocène marquées par de divers
Changements climatiques
Paléocène (-65 à -56 MA) Climat plus froid que celui du Crétacé,
mais plus chaud que l'actuel, et surtout plus humide qu'auparavant.
Eocéne (-56 à 34-MA) Un réchauffement global, l’un des plus
extrêmes identifiés de nos jours
Oligocéne (-34 à -23 MA) Premiers refroidissements
Miocéne (-34 à -5.3 MA) Climat très humide et tempéré chaud
Pliocène (-5.3 à -1.8 MA) Variations annonciatrices des
glaciations .
Les plantes ont évolué en fonction des
conditions physico-chimiques et du climat
La flore s’est à nouveau diversifiée
Période de Tertiaire (-65 à -2 millions d'années)
Diversification et Développement des Angiospermes
Le siège de la sexualité est un édifice complexe et hautement performant
Expansion de la forêt décidue (à feuilles caduques) vers les basses
latitudes
Développement extensif des forêts de conifères et la
toundra aux hautes latitudes et celui de la prairie aux
hautes et moyennes latitudes.
Les flores tropicales à sub-tropicales s’étendent au-delà de 50°
de latitude dans les deux hémisphères, peut-être en relation avec
une saisonnalité peu contrastée.
Les graminées s’étendent depuis les berges des rivières
et des lacs, elles conquièrent tous les continents en
formant des savanes. Les plaines ouvertes et les déserts
deviennent plus fréquents.
Période de Tertiaire (-65 à -2 millions d'années)
Dicotylédons
Vitis sezannensis
(Marne)
Monocotylédons
Palmier Sabal
Très résistant au froid
Monocotylédons
Orchidées
Meliorchis caribea
Découverte grâce à une
abeille fossilisée dans
de l'ambre, portant sur
son dos un amas de
pollen prélevé sur une
espèce d'orchidée.
Dicotylédons
Rosidées / Oxalidales / Cunoniaceae
Fleurs fossiles
Période de quaternaire (-2 millions d'années au temps actuel)
Marquée par deux bouleversements:
*Quatre cycles principaux de glaciations successives séparées
Par des périodes de réchauffement
*Apparition de l’espèce humaine « homo-sapien »
1ére période Froide et sèche
Steppe-toundra
(Ephedra, Chénopodiacées, graminées et armoise)
2éme période Réchauffement
(Genévriers,pins et bouleaux)
5éme période Fin du Refroidissement
(Epicéas,pins et bouleaux)
3éme période Optimum climatique
(Chênes et noisetiers)
4éme période Début du Refroidissement
(Charmes, sapins et hêtres)
1ére plante terrestre
1er vaisseau 430 MA
1er Ovule
Formation du bois et Cambium
1ére Graine
Adaptation à la déshydratation
1er Ovaire
1ére Fleur
Les Fossiles
Un fossile est une trace de vie qui a bien souvent été préservée dans des roches sédimentaires qui se sont
formées avant la période géologique actuelle. Les fossiles de végétaux peuvent se composer de feuilles,
de bois, de pollens, des spores, de graines ou encore d'écorces. Ils peuvent être trouvés dans des roches
sédimentaires, comme le calcaire ou les grès fins, mais aussi dans la tourbe ou dans des sédiments marins
ou lacustres. Il existe différents types de fossiles en fonction de la manière dont ils ont été conservés :
avec ou sans matière organique, en deux ou trois dimensions, etc.
Microfossiles Macrofossiles
Organismes fossilisés de petite taille (moins d'un mm),
dont l'observation nécessite l'emploi d'outils adaptés
tels que des microscopes électroniques. Exemple :
Spores et pollens dans les roches sédimentaires
Débris végétaux visibles à l'oeil nu
-Empreintes: Traces laissées par des fragments, puis
disparition de la matière végétale.
-Pétrification: Matière végétale remplacée par
matière minérale (ex. silice)
Cycle de reproduction des végétaux
La réduction du gamétophyte en favorisant la poussée
Sporophyte dans le temps et l’espace
Hétérospories et germination des spores à germer dans
le sporange sur le pied mère « Endopothallie »
Déplacement des gamètes et fécondation indépendamment
de l’eau avec une bonne protection de l’embryon
Alternance de
générations
L’évolution des cycles reproducteurs s’est reposée sur :
Sporophyte
Gamétophyte
Sporophyte
Bryophytes Ptéridophytes Spermaphytes
(Mousses) (Fougères) (Angiospermes)
S
GGAnthéridies
Archégones
Cycle
digénétique
hétéromorphe
Les Bryophytes
Forme végétative prédominante est un gamétophyte (grande
diversité), Gametophore : porte antheridies et archegone.
Sporophyte (2n) jamais feuillé, non chlorophyllien, parasite du
Gamétophyte. Un seul sporange par sporophyte.
Elles représentent les
premières plantes terrestres
en occupant les milieux très
humides.
Elle se caractérisent par le
phénomènes de reviviscence.
Fécondation (transport de gamètes mâles) dépendante de l’eau du milieu
Elles ne possèdent pas racines mais des rhizoïdes pluricellulaires. Elles sont
dépourvues de tissus de soutiens et conducteurs de sève.
Paroi cellulaire, principalement, cellulosique (pas de lignine)
Avasculaire-Cryptogame
Chez les bryophytes sensu stricto le sporophyte toujours formé
d'une soie terminée par une capsule gamétophyte "feuillé«
sporophyte toujours formé d'une soie terminée par une capsule
Marchantiophytes Anthocerotes
Reproduction des Bryophytes
2n
n
n
nn
n
n
2n
Méiose
Les Ptéridophytes
Vasculaire-Cryptogame
Ces plantes représentent les premières plantes
vasculaires possédant un cormus vrai.
Phase diploïde plus dominante. Et le
sporophytes (plante feuillée) indépendant du
gamétophyte
Présence de vrais tissus secondaires et
conducteurs de sève (bois et liber) avec des
parois lignifiées.
Vraies racines, tiges et feuilles (avec
stomates) en assurant une forte activité
photosynthétiques
Les sporanges se différencient au niveau des
feuilles du sporophyte. Ils sont regroupés
en sores à la face inférieure des feuilles ou
disposés à l'aisselle des microphylles
La reproduction des Ptéridophytes
Une spore (contenue dans le
sporange) va germer et se
développer dans un corps
appelé prothalle (n) .
Ce prothalle cordiforme
présente sur sa face
inférieure des gamétanges
femelles (archégones)
porteurs d'une gamète
femelle (oosphère) et des
gamétanges mâles libérant
de nombreux gamètes
mâles (anthérozoïdes).
La sore est protégée par
une structure appelée
indusie
Les Spermaphytes
Gymnospermes
Vasculaire-Phanérogame
Elles sont des plantes ligneuses dont l’ovule est à nu
(idem pour la graine).
Fécondation complètement indépendante de l’eau du milieux. Elle se fait par l’émergence
du tube pollinique.
C’est le pollen qui germe et porte les gamètes males au contact de l’ovule
Organes en cône unisexués. Les deux sexes sur le même pied
(monoïque). Rarement dioïque.
Elles se caractérisent par une croissance secondaire très
importante, bois homoxylé, des feuilles persistantes plus
souvent en aiguilles, linéaires ou aplaties.
Ainsi que la présence des canaux sécréteurs de résine
La fécondation déclenche la mise en réserve (donc liens étroits avec la plante-mère) et
la formation de la graine. Suite à une dessiccation la graines rentre en vie ralentie
(dormance). C’est une adaptation aux variation des conditions climatiques du milieu aérien
Pollen
Cône
Femelle
Cône
Mâle
Les Spermaphytes
Cycle de reproduction des Gymnospermes
Les Spermaphytes
Angiospermes
C’est le groupe le plus diversifié et le plus évolué, il est
représenté par environ 350 000 espèces, qui sont
essentiellement, caractérisées par le fait qu'elles
produisent des graines incluses, dès leur origine, à
l'intérieur d'un fruit.
Ce succès évolutif est généralement attribué à une
innovation majeure «la fleur »
Les fleurs sont des structures dans lesquelles sont
regroupés les organes reproducteurs, qui donneront
les fruits après fécondation. Pour cette raison, ce
groupe est également appelé plantes à fleurs.
Les variations extraordinaires déployées par les
Angiospermes au niveau de la forme, la taille, la couleur
et le parfum des fleurs sont plus ou moins directement
liées à l’interaction avec les agents pollinisateurs,
des insectes pour la plupart, qui jouent un rôle important
dans la reproduction de ces végétaux.
Vasculaire-Phanérogame
Le cycle biologique des angiospermes est toujours
typiquement diplo-haplophasique. La prédominance de la
phase sporophytique se traduit morphologiquement par la
taille incomparablement plus grande des sporophytes par
rapport aux gamétophytes et physiologiquement par le
développement parasite des gamétophytes dans les tissus
des sporophytes.
Les Spermaphytes « Angiospermes »
Les fleurs des Angiospermes se forment à partir de
feuilles et de tiges qui subissent une modification majeure
afin de devenir des organes servant à la reproduction
sexuée. Et ce qui est vraiment très intéressant, c’est que
cette reproduction s’accompagne d’une double fécondation,
donnant un embryon et un tissu de réserve.
La fécondation est en outre suivie d'un durcissement des téguments de l'ovule et d'une forte déshydratation des
tissu et la formation d'une graine. Parallèlement, chez les angiospermes, les parois de l'ovaire se transforment
par durcissement ou accumulation de réserves, permettant la formation d'un fruit, respectivement sec ou charnu.
L'invention du fruit est l'un des facteurs qui confère aux angiospermes une meilleure adaptation au milieu
terrestre que les gymnospermes, en permettant, en particulier, une dissémination des graines sur de plus grandes
distances grâce aux animaux et au vent.
PollenOvaire
Les Spermaphytes Angiospermes
Les Spermaphytes
Angiospermes
Les Spermaphytes
Angiospermes
Les Spermaphytes
Angiospermes
« Ce n’est guère exagéré que de dire que
l'extrémité du radicule se comporte comme le
cerveau d’un des animaux de bas niveau ».
Charles Darwin, 1880
L’organisme vivant
le plus grand au
monde
L'organisme vivant non-clonal le
plus âgé de la planète (5000 ans)
Le pin de Bristlecone Mathusalem
Hypérion -Séquoia à
feuilles d’if
Les plus grandes fleurs au
monde
Rafflesia sp
(1 mètre de diamètre)
Arum titan
(3 mètres de hauteur)
Les cactus Les plantes grasses
Crithmum maritimum Salicornia fragilis Atriplex portulacoides
Les Plantes Résistantes à la Sécheresse « Les Xérophytes »
Les Plantes Résistantes à la forte Salinité « Les Halophytes »
Les plantes Carnivores
Plantes mystérieuses douées de propriétés spectaculaires et dangereuses
Archaeamphora
longicervia
Angiospermes
Pour se nourrir, toutes les plantes ont besoin de trois
substances ; de l’azote, du potassium et du phosphore,
qu’elles trouvent dans le sol, grâce à leurs racines
Cependant, certains sols ne contiennent presque pas
d’azote. Pour survivre, les plantes qui y poussent ont
dû trouver d’autres moyens de s’en procurer.
Le corps des animaux est formé de protéines, qui
contiennent beaucoup d’azote.
Ces plantes ont donc trouvé un moyen d’attraper des
insectes pour les manger
La plus ancienne plante carnivore
connue (-124 MA) et représente
le seul exemple fossile connu de
plante à urne.
Elles ont acquis cette faculté après une longue
adaptation à ces sols très pauvres en éléments
nutritifs, tels que les marais ou
les tourbières acides.
Les plantes Carnivores
Par des plantes qui possèdent des feuilles
spéciales (exp. urnes) couvertes de petits
poils collants. Elles émettent une odeur ou
se parent d'une couleur vive pour attirer
les insectes puis les capturer.
Toutes les plantes sont enracinées (fixées) dans le sol, elles ne peuvent pas se déplacer.
Donc, ces plantes carnivores sont incapables de chasser les animaux pour les attraper ; elles sont
obligées de les piéger en produisant des organes très bizarres à la partie aérienne.
Piégeage passif Piégeage Actif
Il est plus complexe et assuré par des
plantes capables d’exercer un mouvement
pour capturer. Lorsqu’un insecte touche la
plante, la feuilles et les poils gluants
s’enroulent et capturent la proie.
La digestion de la proie
se fait grâce à la
sécrétion des enzymes,
capables de le
transformer en
substances nutritives,
que la plante peut
ensuite absorber.
Nepenthes Sarracena Pinguicula
La plus
rapide
50° de S
(aquatique)
Droséra DionéeUtriculaire
Les plantes Symbiotiques
Depuis leur colonisation des continents, les plantes sont en interaction constante avec un cortège
complexe de microorganismes, en échange de produits de leur photosynthèse. Ces interactions
permettent d’avoir un écosystème équilibré et résistant en jouant le rôle des biofertilisants.
Cette relation symbiotique est étroite et obligatoire pour la majorité des plantes,
une interaction écologique dont les bénéfices sont réciproques.
Avec les Bactéries Avec les Champignons Avec les Fourmis
Les légumineuses peuvent réaliser
des symbioses avec des bactéries
de type Rhizobium, fixatrices de
l'azote atmosphérique et
solubilisatrices de phosphore.
Cette relation est nommée
«Mycorhization » . Elle est établie
entre les racines des plantes est un
mycélium dont la conséquence est
d’améliorer l’alimentation hydrique
et minérales les plantes.
Certaines arbres ne peut survivre
qu’avec une colonie de fourmis. Ils
leur offrent l’abri et la nourriture.
Et les fourmis protègent l’arbre
hôte contre les ravageurs, en
secrétant un dard venimeux.
Nodule
Les plantes Symbiotiques « Cas exceptionnels »
Les plantes mychohétérotrophes
Ginkgo : le rescapé
et son algue
« Coccomyxa »
Les plantes sont exclusivement autotrophes. Grace
à leur chlorophylle qui leur permet d’assurer le
phénomène de photosynthèse.
Mais, il y’a des plantes qui sont non
chlorophylliennes et au même temps non
parasitaires d’autre plantes.
Pour se nourrir, ces plantes hétérotrophes
forment un complexe ectomycorhizien formé par
l'association entre des champignons et des arbres
voisins. Ce qu’il lui permet d’avoir du carbone et de
l’énergie «relation inversée»
Sarcodes sanguineaMonotropa unifloraNeottia nidus-avis
C'est un organisme
d'exception, tant par tous
ses caractéristiques que par
l'algue verte que ses cellules
hébergent.
Une énigmatique !
Les scientifiques
supposent que les algues
dépendent du ginkgo pour
se nourrir et en retour
ces dernières pourraient
être à l’origine des
composés médicinaux
présents dans l’arbre.
Les plantes sont « intelligentes »
Un langage silencieux
La sensibilité des plantes est
similaire voir supérieur à celle
des animaux et des humains,
plus de 700 capteurs sensoriels
différents sont répertoriés dans
le monde végétal:
thermiques, chimiques, lumineux
et mécaniques.
Cette communication fait appel
à la perception des plantes.
Adaptation à l’environnement
Les racines seraient le
« Cerveau » des plantes
Les plantes communiquent par de multiples
canaux et tissent parfois des réseaux que
certains comparent au Web. Elle émettent et
analysent des signaux qui ne sont pas sonores,
en utilisant deux types de signaux.
« Leurs actions passent
inaperçues parce que leurs
mouvements sont trop lents pour
nous, et que la chimie est
invisible sans instruments"
Stefano Mancuso
Les plantes communiquent entre elles, élaborent
des stratégies pour combattre des agresseurs,
alertent leurs voisines en cas de danger,
signalent leur présence, et sont parcourues de
signaux chimiques et électriques mystérieux.
Flux électriques
lents
Messagers
chimiques volatiles
Entre les différents
organes d'une même
plante ou entre
plantes dont les
racines se touchent
Portés par l'air, et
qui permettent donc
à deux plantes
éloignées de
communiquer.
La Communication des Plantes
Messages d'alerte d’herbivorie
entre arbres d'une même espèce
Les Acacias émettent de l'éthylène
(hormone gazeuse) dans l'air
environnant, pour informer les autres
acacias à proximité de la présence
d'une menace et ces derniers vont
synthétiser des tanins afin de se
protéger de l'attaque potentielle.
Communication entre végétaux
et Animaux « insectes »
Communication par voie souterraine
Les racines se reconnaissent mutuellement
-Les ingénieuses racines, envoient des
messages chimiques comme les polyphénols
pour attirer les champignons et les
bactéries responsables de la symbiose.
- Elles sont capables de reconnaître si
leur voisin est de la même espèce et s’il y’a
un lien de parenté
La feuille appelle
à l’aide
« Acide jasmonique »
La chenille
attaque la feuille
Signal
émis
par sa
salive
La guêpe attaque
la chenille
Prédation
Emission des
hormones
Le maïs, la tomate, le tabac, le chou, lorsqu'elles
attaquées par des insectes, libèrent
des substances volatiles comme l’acide
jasmonique qui attirent des prédateurs de leurs
agresseurs, comme si elles appelaient leurs
insectes alliés à la rescousse.
Les arbres peuvent anastomoser leurs
racines à celles d'arbre de la même espèce
et ainsi mettre en commun des ressources
hydriques et nutritives. Ces anastomoses
peuvent aider une souche ou un arbre
jeune ou gravement blessé à survivre et à
mieux résister aux stress. Quand la
connexion n'est pas directement physique,
des communications se fait via le tissus
mycorhizien « Esprit de famille »
La communication des Plantes
Messagers électriques et communication intra-plantes
protéger de l'attaque potentielle.
En réponse à de nombreux stimuli abiotiques (pluies acides, irradiation,
choc froid, sécheresse, …) et biotiques (attaque des agents pathogènes)
Transmission des signaux électriques en jouant sur les pompes
dépendantes de l'ATP et une dépolarisation membranaire transitoire
locale du potentiel électrique
Implication du système vasculaire pour transmettre cette cascade de
signalisation de la racine aux autres organes de la plante
Activation des systèmes de défense tels que les phytohormones
(l’acide abscissique, par exemple ) et les protéines de stress. Ainsi que
les signaux hydraulique.
Sous un contrôle génétique
L’intelligence d’une Fleur
« Les plantes à fleurs déploient là des
trésors d’inventivité. C’est une
profusion d’innovations,
de « merveilleux systèmes de
dissémination, de propulsion,
d’aviation, que nous trouvons de toutes
parts dans la forêt et dans la
plaine (…).
L’hélice aérienne ou samare de
l’érable, la bractée du tilleul, la
machine à planer du chardon, du
pissenlit, du salsifis ; les ressorts
détonants de l’euphorbe,
l’extraordinaire poire à gicler de la
momordique, les crochets à laine des
ériophiles ; et mille autres mécanismes
inattendus et stupéfiants … »
Maurice Maeterlinck
(1862-1949)
Ecrivain belge
Prix Nobel de littérature,
(1911)
Stefano Mancuso
né 1965
Botaniste
Italien
Légendes de l’histoire des plantes
Théophraste
(371 -288 av.J-C)
Philosophe de
la Grèce antique. Il
est considéré comme
de le père de la
Botanique, en tant
qu'étude des plantes
en elles-mêmes et non
pour leurs utilités.
Abd al-Malik ibn
Quraib al-Asmai
(740 -828)
Philologue,
grammairien et savant
arabe (Bassora -Irak)
Une contribution
considérable à l’étude
de la Botanique.
Empédocle
(490-430 av.J-C)
Philosophe, poète,
ingénieur et médecin
grec de Sicile (Italie)
Le premier à
apporter un intérêt
scientifique et
philosophique pour les
plantes.
Abu al-Abbas al-Nabati (1166-1239)
Important botaniste,
naturaliste et pharmacologue de l'Empire.
Il est le maître de Abu Muhammad Ibn al-
Baitar (1197-1248) l'un des plus grands
botanistes et medecins arabo-andalou,
spécialiste en substances d’origine végétale
(plantes médicinales).
John Ray
(1627-1705)
Naturaliste anglais
surnommé le « père de
l'histoire naturelle
britannique »
Considéré comme l’un des
fondateurs de l’histoire
naturelle moderne
Légendes de l’histoire des plantes
Carl von Linné
(1707-1778)
Naturaliste suédoise
qui a posé les bases du
système moderne de
la nomenclature binominale
Il lui est attribue plusieurs
innovations centrales
en taxinomie.
Joachim Jung
(1587 -1657)
Philosophe, logicien,
mathématicien et
naturaliste allemand.
Théories botaniques, très
en avance sur son temps.
Il est considéré comme le
fondateur du langage
scientifique.
Anna Atkins
(1799-1871)
Elle est considérée comme
une pionnière de l'utilisation
d'images photographiques
(notamment par cyanotype)
pour l'illustration d'ouvrages
imprimés, en l'occurrence
des herbiers qu'elle fit
paraître à partir de 1843.
Adolphe Brongniart
(1801-1876)
Botaniste français et
principal fondateur de la
paléobotanique. C’est le
fils de naturaliste
Alexandre. Il est connu
pour ses œuvres :
«Mémoires du muséum
d'histoire naturelle »
"Histoire des végétaux
fossiles"
Légendes de l’histoire des plantes
Louis Charles Joseph
Gaston de Saporta
(1823-1895)
Paléobotaniste français
Il a fait apparaître la
transformation des
espèces floristiques au
cours des différentes
ères.
« Reconstitution de la
végétation tertiaire »
Correspondance
abondante avec Charles
Darwin »
Jean-Baptiste de Lamarck
(1744-1829)
Botaniste et naturaliste
français. Parmi les premiers
à utiliser le terme de
biologie pour désigner la
science qui étudie les êtres
vivants. Le premier à avoir
compris la nécessité
théorique de l'évolution des
êtres vivants.
Théorie du Transformisme
Charles Darwin
(1809-1882)
Naturaliste et paléontologue
anglais dont les travaux sur
l'évolution des espèces
vivantes ont révolutionné
la biologie avec son
ouvrage L'Origine des
espèces (1859). Il a
influencé sur la conception de
la classification des plante
Théorie de la sélection
naturelle
Légendes de l’histoire des plantes
Heinrich Gustav
Adolf Engler
(1801-1876)
Botaniste Allemand
Spécialiste en
biogéographie botanique et
son œuvre eut une influence
considérable sur
la taxinomie végétale.
Il est l'auteur de la théorie
pseudanthe qui confère une
origine polyphylétique
gymnospermienne aux
Angiospermes
François Cyrille
Grand'Eury
(1839-1917)
Ingénieur civil des mines,
géologue et botaniste
français. Il est considéré
comme un des premiers
avoir proposé l'application
de la stratigraphie à
l'étude botanique
systématique de la
flore fossile
du Carbonifère.
William Henry Lang
(1874-1960)
Botaniste Britanique
Découvertes des premiées
Cooksonia qui les a nommées en
honneur de la paléobotaniste
australienne Isabel Clifton
Cookson (1893-1973), avec qui
il avait collaboré.
Bernard Renault
(1836-1904)
Palébotaniste français.
Spécialiste des plantes du
bassin d’Autun, il
travaillera toute sa vie au
Muséum National de Paris.
Base de l’étude des
fougères.
Ses principaux ouvrages:
« Sur quelques micro et
macrospores fossiles »
«Les plantes fossiles »
Légendes de l’histoire des plantes
Barbara McClintock
(1902-1992)
Scientifique américaine,
elle est considérée comme
l'une des plus
éminentes cytogénéticiennes
du XXe siècle. Elle a contribué
à la connaissance de la
dynamique des transposons,
dans les chromosomes du
maïs. Prix Nobel (1983)
Arthur John Cronquist
(1919-1992)
Botaniste américain
Il est connu pour avoir
été le principal
responsable de
la classification de
Cronquist,
une classification
classique des plantes à
fleurs (Angiospermes)
Paul Mazliak
Né le 4 mars 1936
Biologiste et historien des
sciences français, spécialiste
de physiologie végétale.
Il est très connu par ses
ouvrages :
« La biologie au siècle des
Lumières »
« L'évolution chez les
végétaux »
« Physiologie végétale »
Augusta Vera Duthie
(1881-1963)
Botaniste sud-africaine
Membre de la South
African Philosophical
Society en 1906
“The vegetation and
flora of the
Stellenbosch flats”
“Vegetation and Flora of
the Stellenbosch Flats”
« Les plantes par exemple, qui n'ont pas de mains,
et pas d'oreilles, elles sentent les choses, les
vibrations, elles sont plus aware que les autres
species » Jean-claude Van Damme
.
CONCLUSION
Quel avenir pour l‘évolution de la vie végétale ?
L’évolution future est difficile à prévoir, puisqu'elle dépendra des modifications de
l'environnement et il est difficile d'imaginer quelles seront les formes végétales
dans quelques centaines de millions d'années.
Cependant, la biologie moderne découvre des mécanismes dits
«épigenétique », qui pourraient être l'amorce d'une nouvelle phase évolutive
qui traduirait l’acquisition de nouvelles stratégies adaptatives et des
processus d’amélioration plus avancés.
Ce phénomène de mémoire épigénétique permettant au génome de moduler son
fonctionnement sans modifier l’information contenue dans les gènes eux-
mêmes. Ce sont des modifications héritables réversibles de l’expression des
gènes sans changement de la séquence nucléotidique, comme la méthylation de
l’ADN, les modifications des histones et le repositionnement des nucléosomes,
modifications qui ont des conséquences phénotypiques et évolutives.
Ces mécanismes sont d’une importance capitale pour la compréhension de
nombreux phénomènes en biologie des plantes; ils jouent un rôle déterminant
dans l’adaptation des plantes à leur environnement (Hebrard, 2012).
Les végétaux défient le temps. Les arbres
grandissent sans fin, les plantes renaissent
et refleurissent à chaque printemps, voici les
champions de la survie et de l'adaptation.
Leurs particularités épigénétiques intéressent
la biologie et l’agriculture.
Quels sont leurs secrets ? Noak Carrau
CONCLUSION
Origine et évolution des plantes Lilya Boucelha

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Origine et évolution des plantes Lilya Boucelha

  • 1. Réalisé par : Dr Lilya BOUCELHA liliaboucelha@yahoo.fr Mars 2020 Origine et Evolution des Plantes
  • 2.
  • 3. Les plantes, comme la plupart des animaux, sont des eucaryotes multicellulaires : 1- Alimentaires 3- Fourragères 7- Combustibles 9- Tinctoriales 2- Médicinales 4- Condimentaires 6- Aromatiques 8- Industrielles 10- Forestière 5- Textiles Les plantes ont de divers intérêts
  • 4. Nous ne pourrions pas vivre sans les plantes mais l’inverse n’est pas vrai ! Les plantes sont au cœur de la vie de tout écosystème, dans la mesure où elles sont à l'origine de l'oxygène que nous respirons et la matière organique que nous consommons. Joseph Priestley a constaté qu’un animal ‘nuit’ à la qualité de l’air par sa respiration. Un animal maintenu dans une enceinte fermée hermétiquement ne survivra pas. Priestley a aussi constaté que les plantes ont la capacité de restaurer la qualité de l’air. Nous savons maintenant que cela est lié à leur capacité de produire de l’oxygène comme sous-produit de la photosynthèse. SANS oxygène Oxygène Produit
  • 5. Se nourrir par les plantes Les plantes transforment le CO2 contenu dans l'atmosphère en matière organique, on les retrouve à la base des chaines alimentaires. Elles constituent ainsi la nourriture de millions d'espèces vivantes grâce à leur capacité spécifique de convertir l'énergie de la lumière du soleil en énergie chimique par le phénomène de photosynthèse.
  • 6. Et depuis la nuit des temps, l'homme utilise intuitivement les plantes non seulement pour respirer et pour se nourrir mais aussi pour se soigner, vu que la majorité des plantes possèdent des substances à intérêt médicinal et pharmacologique. Se Soigner Par Les Plantes Papyrus d'Ebers Edwin S. Smith (1822-1906) a découvert à Louxor en 1862 un traité médical égyptien datant du 16ème siècle av. J.-C. qui décrit plus de 700 substances médicamenteuses, dont le pavot, la saule, l'aloès, le safran, etc. Dioscorides est un médecin grec (60 ap J.-C.) qui a présenté les usages médicinaux de 600 plantes dans son ouvrage, De Mteria Medica, qui fut l’œuvre principale sur les plantes médicinales durant l’antiquité, référence pendant 1500 ans. Vers 1820, les pharmaciens français Pelletier et Caventou isolèrent une série des substances actives, qui furent les premiers médicaments purifiés utilisés en thérapeutiques: Quinine (luter contre le Malaria) , caféine, strychnine, émétine, …
  • 7.
  • 8. L'endosymbiose de cyanobactéries par des cellules eucaryotes hétérotrophe aurait donné naissance à la "Lignée Verte" a. Endosymbiose primaire b. Endosymbiose secondaire Cellule hôte eucaryote Primitive Plantes terrestres Cyanobactérie Cellule hôte eucaryote secondaire Chlorophytes Rhodophytes Glaucophytes Plaste Cryptophytes Chlorarachniophtes
  • 9. Les deux membranes de l'enveloppe du chloroplaste sont différentes : la membrane interne ainsi que les membranes des thylakoïdes présentent des analogies avec les membranes des cyanobactéries. Les mitochondries et les chloroplastes présents des eucaryotes ont une morphologie similaire à celle des bactéries. Présence d’une double membrane * La membrane externe dériverait de la cellule hôte. * La membrane interne serait la membrane plasmique de la bactérie phagocytée. Les porines appartiennent à une famille de protéines membranaires intégrées. On les trouve dans la membrane plasmique des bactéries (Gram – et certaines Gram +), de la mitochondrie et du chloroplaste. Arguments en faveur de la théorie Au microscope électronique à transmission on observe, dans une cyanobactérie, des grains d'amidon et des thylakoïdes libres contenant de la chlorophylle. Le photosystème II (chaîne photosynthétique) est proche du photosystème des cyanobactéries. Le génome de la cyanobactérie contient les gènes. Chacun de ces organites possède un ADN circulaire (sans histones) qui leur sont propres (organites semi-autonomes) comme les bactéries. Les ribosomes ont un coefficient de sédimentation de 70S similaire aux bactéries
  • 10. “Rien n’a de sens, en biologie, si ce n’est à la lumière de l’évolution.” T.G. Dobzhansky, biologiste
  • 11. Face à la diversité du monde végétal (environ 300 000 espèces) les biologistes ont de tout temps essayé de regrouper les végétaux entre eux afin de comprendre, avec différentes méthodes, quelles étaient les grandes divisions de cette lignée verte et quels sont les processus de son évolution. Carl Van Linnée (1707-1778) Classification phylogénétique Au milieu aquatique Cyanobactéries (Procaryotes) Les algues vertes « Chlorophytes » Les algues rouges « Rhodophytes » Les algues brunes « Chromophytes » Origine des plantes terrestres « Emergence » Le premier naturaliste qui a proposé une classification fixiste des plantes et la mise en place d’une nomenclature universelle. Algues
  • 12. Bryophytes Ptéridophytes MousseHépatique Anthocerophyta Lycopediella FougèreSphenophyta Spermaphytes Plantes à graine Embryophytes-Cormophytes Gymnospermes Grainesnues Angiospermes Plantes à fleurs Graines cachées DicotylédonesMonocotylédones Cryptogames Trachéophytes (plantesvasculaires) Phanérogames Aumilieuterrestre Tout caractère d’adaptation au milieu terrestre est considéré comme critère d’évolution Les plantes ont acquis la capacité de pousser dans des milieux très divers, selon différentes stratégies adaptatives
  • 13. D’aller chercher l’eau dans le sol par le développement du système racinaire L’évolution des plantes se reposaient sur la formation de tissus et d’organes permettant: Contrôler l’évaporation en développant des tissus de revêtement comme l’épiderme (cuticule) et le suber (subérine) Développement de la reproduction sexuée indépendante de l’eau Assurer la dispersion de l’espèce grâce à la pollinisation et la dessiccation de la graine Rigidité de la plante grâce au tissus de soutien formant un squelette tels que sclérenchyme et le collenchyme Développement des tissus conducteurs de la sève brute (Xylème et le bois) et la sève élaborée (Phloème et liber) Développement des parties aériennes (tige et feuilles) et la structure des stomates afin d’assure une bonne photosynthése Réduction du gamétophytes en favorisant le Spermatophytes avec une totale protections des organes reproducteurs
  • 14. “Rien n’a de sens, en biologie, si ce n’est à la lumière de l’évolution.” T.G. Dobzhansky, biologiste
  • 15. L’échelle des temps géologiques divise l'histoire de la Terre en unités plus courtes en se basant sur l'apparition et la disparition de différentes formes de vie. Elle commence il y a 4,6 milliards d'années et se poursuit jusqu'à aujourd'hui.
  • 16. Précambrien (-4,6 Milliards à -542 Millions d’années) Période d’Hadéen (-4,6 à -3,8 milliards d'années) Naissance de la terre et apparition des première formes de la vie Période d’Archéen (-3.8 à -2,5 milliards d'années) Apparition des cyanobactéries et formation des stromatolithes (premiers microfossiles) Période de Protérozoïque (-2.5 milliards à -540 millions d'années) Apparition des premiers organismes uni et pluricellulaire Eucaryotes notamment les différents groupes d’Algues ainsi que les premiers fossiles à coquille • Vie uniquement dans les océans • Premières traces de vie sur terre
  • 17. • Ère marquée par l’apparition des cyanobactéries et la formation des stromatolithes Stromatolithes actuels en champignons (Australie) Planète riche en CO2 extrêmement soluble dans l’eau Facilite la dissolution des minéraux riches en calcium Enrichissement des eaux en bicarbonate de calcium soluble Consommation du CO2 pour le phénomène de la photosynthèse Appauvrissement de l’eau en CO2 et bicarbonate de calcium Dépôt du carbonate + piégeage des particules sédimentaires + agglutination des filaments bactériens Formation des stromatolithes « Laminites cyanobactériennes » Apparition des Cyanobactéries Fossiles de stromatolithes 1er tapis organique Précambrien (-4,6 Milliards à -542 Millions d’années)
  • 18. Paléozoïque (-541 à -252,2 Millions d’années) Période de Cambrien (-542 à -485 millions d'années) Terre dénuée de végétation Cette ère commence au moment de et se termine par la crise du Permien-Trias. Il s'agit de la pire documentée de l'histoire de notre planète, puisque 95 % des marines et 70 % des espèces terrestres ont disparu. Après le boule de neige terrestre «Glaciation Varanger » L’acquisition de la capacité de minéralisation des tests et carapaces chez de nombreuses formes de vie en a facilité la conservation « Fossilisation » Explosion de la biodiversité au sein des différents écosystèmes
  • 19. Période d’Ordovicien - Silurien (-485 à -416 millions d'années) Radiation évolutive et naissance des plantes terrestres au milieu de Silurien (-430 Ma) -Plante vasculaire à cellules conductrices -Quelques centimètres de hauteur. -Structure simple sans feuilles ni fleurs . -Tige simple avec quelques embranchements. -Branche terminée par un sporange dans le cas de la génération sporophytique, et des gamétanges dans le cas de la génération gamétophytique. -Pas de racines retrouvées : attachée au sol par des filaments racinaires très fins (les fossiles sont fragmentaires) Nommée en l’honneur d‘Isabel Clifton Cookson (1893-1973) Exemples de fossiles des premiers végétaux des terres émergées Paléozoïque (-541 à -252,2 Millions d’années) Première plante terrestre primitive « Cooksonia » Apparentée aux Bryophytes
  • 20. Période de Dévonien (-416 à -358 millions d'années) Aucune autre époque n’a vu pour les végétaux autant d’innovations et d’avancées évolutives ! Paléozoïque (-541 à -252,2 Millions d’années) La végétation s’est répandue sur tous les continents, bordant toutes les étendues d’eau. Innovations morphologiques et anatomiques se succèdent au niveau de l’appareil végétatif et reproducteur Apparition des premières forêts primaires peuplés de cladoxylopsida et d’Archaeopteris Leurs racines bien développées ont contribué à l’érosion et à la formation des sols Les plantes se diversifient, se développent, et se multiplient, véritable explosion au Dévonien. Forte activité photosynthétique permettant l’enrichissement en oxygène de l’atmosphère de la planètes Racine profonde et Division inégale des tiges (principale et latérale) Différenciation des feuilles simples et Hétérosporie Formation du bois, cambium et initiation de la graine
  • 21. Dévonien inférieur (-416 à -397 millions d'années) Dévonien Moyen (-397 à –385 millions d'années) -Simple tube sans feuilles avec racines et vaisseaux -Les chailles (silice) contiennent des fossiles pétrifiés en trois dimensions et exceptionnellement bien préservés dans un milieu volcanique. Rhynia major -Tiges à ramifications complexes « progymnosperme » -Ancêtres plus ou moins directs de toutes les plantes vasculaires actuelles (fougères, prêles et plantes à graines) Sauf Lycophytes. Psilophyton Invention de l’Arbre -Apparition du port arborescent -Mise en place du cambium et du bois (tissus secondaires) -Complication des ramifications -Individualisation des lycophytes -Initiation de la graine Pseudosporochnus Aneurophyton Rhizome Sporanges
  • 22. Dévonien Supérieur (-385 à -359 millions d'années) -La plus vieille forêt fossilisée du monde, retrouvée dans l’État de New York, à Gilboa -Ces fossiles sont connus sous la forme de moulages de troncs appelés Eospermatopteris Dévonien Moyen (-397 à –385 millions d'années) Foret de Gilboa -Système de fécondation développé impliquant une chambre pollinique dans laquelle les grains de pollen primitifs libèrent des gamètes nageurs. -Cupule à plusieurs segments, entourant un tégument divisé en lobes étroits, formant une cage protectrice autour de la gamète femelle. A la fin du Dévonien les continents étaient couverts de flores diversifiées des structures aussi complexes que la feuille, la graine et l'arbre étaient inventées, des forêts déjà installées. Mise en place des forêts luxuriantes de l'époque suivante, le Carbonifère, et la conquête de pratiquement toutes les niches écologiques terrestres par les animaux. ArchaeopterisRuncaria Précurseur des plantes à graines « Ptéridospermaphytes» Les cupules résultent de la fusion et de la réduction de branches (télomes) ou de feuilles
  • 23. Période de Carbonifére (-359 à -299 millions d'années) Prolifération des forêts et la conservation de la mémoire du charbon Paléozoïque (-541 à -252,2 Millions d’années) Végétation dense omniprésente luxuriante avec un fort développement des grands arbres et des fougères géantes comme les lepidodendron La course à la hauteur fait rage, c’est la compétition pour capter le moindre rayon de soleil Forte activité photosynthétique rejette énormément d’oxygène, aussi le taux d’oxygène monte en flèche atteignant jusqu’à 30 % de l’atmosphère, alors qu’aujourd’hui, il est à 21 % Elle doit son nom aux vastes couches de charbon que l'on trouve en Europe de l'Ouest et qui se sont formées à partir de l’accumulation massive des végétaux morts de cette époque. Le charbon est un terme générique qui désigne des roches sédimentaires d'origine biochimique et riches en carbone. Ces roches sont formées par lente transformation d'organismes morts sédimentés, sous l'action de la pression et de la température au cours des temps géologiques.
  • 24. Mississippien (-359 à –318 millions d'années) Lycopodes 80 % de la biomasse végétale Sigillaria Sélaginelles Lepidodendron -Ces Lycophytes atteignent jusqu’à 20 à 30 mètres de hauteur -Tronc d'1 m de diamètre. -Feuilles à 1 nervure qui en tombant du tronc laissent une cicatrice caractéristique visible sur les fossiles Equisetum ou Prèles -Seules les formes herbacées ont survécu jusqu'à aujourd'hui. -Les tiges sont fertiles, creuses, cannelées et sans feuilles aux articulations. Elles portent des sporanges à l’épi terminal.
  • 25. Pennsylvanien (-318 à -299 millions d'années) -Ces Sphénophytes sont des arbres de 5 à 10 m de hauteur -Tiges annelées et segmentées. -Tronc creux (fossiles de moule interne). -Fossiles assez faciles à identifier Calmites Cordaïtes Psaronius -Fougères vraies arborescentes « emblématique » Filicophytes avec un tronc qui pouvaient atteindre plusieurs mètres de haut Pecopteris Medullosales Ordre représentant des fougères à ovules (basales), caractéristiques aux forêts houillères
  • 26. Période de Permien (-299 à -251 millions d'années) Assemblage du méga-continent et disparition massive des espèces Paléozoïque (-541 à -252,2 Millions d’années) Réchauffement climatique Diminution de l’humidité et apparition des saisons du sud S’adapter ou disparaitre Extinction massive des espèces 75 % des espèces terrestres et 96 % des espèces marines Enorme et unique masse continentale « Pangée » Réduction de la surface des mers épicontinentales Epanchements de basalte en Sibérie Libération du gaz carbonique et sulfureux Crise Biologique Majeure Forte adaptation des fougères Evolution des spores en graines primitive Favorise l’apparition des Cycadophytes Callipteris Ovule de très grande taille riche en réserve Cycas revoluta Espèce fait preuve d’une adaptation extraordinaire
  • 27. Période de Permien (-299 à -251 millions d'années) Vers 256 MA, assèchement progressif, disparition de la flore carbonifère et apparition d’un nouveau clade Ginkgophyte « Ginkgo biloba » Arbre aux 40 écus -Arbre dioïque, jusqu’à 30 m -Nervation dichotomique -Très résistant à la pollution -Grand intérêt ornemental et médicinal -Antioxydant, analgésique, tonique cérébraux, améliore l’irrigation tissulaire, …. Les conditions sèches dues au réchauffement climatique ont favorisé la prolifération d’un autre nouveau clade « Conifères » Conirophytes Walchia et Lebachia -Sont les premières plantes à graines. -Adaptés à des climats secs avec leurs aiguilles, -ils s'éloignent des milieux humides. -Les cônes contenant les graines permettent une vie au ralenti (dormance). -Ils envahissent toute la planète. Apparus au Permien, multipliés et diversifiés au Mésozoïque.
  • 28. Mésozoïque (-251 à -65.5 Millions d’années) La transition du paléozoïque au mésozoïque est marquée par la pire des extinctions massives de l’histoire. Au cours de ce cataclysme la flore a été très affectée par la disparition de plusieurs espèces. Période de Trias (-251 à -199 millions d'années) Après la « catastrophe » de la fin de l’ère paléozoïque, à partir d’une flore très appauvrie, une nouvelle aventure commence, illustrée par la flore du Grès des Vosges. Les végétaux survivants de la crise permo-triasique tels les Lycopodiales, les Cycadales, les Ginkgophytes et les Glossoptérides. Ils sont progressivement remplacés par les Conifères qui, au moins dans l’hémisphére nord, ont été la végétation dominante Trias Moyen Trias SupérieurTrias Inferieur Lente et difficile rediversification des espèces après la catastrophe Stabilisation des systèmes écologiques complets et complexes Succession de petites crises touchant la faune et la flore
  • 29. Période de Trias (-251 à -199 millions d'années) Anomopteris mougeotii Ptéridophytes -L’une des plante la plus caractéristique du Buntsandstein supérieur des Vosges (France) La seule fougère abondante Equisetites mougeotii Ptéridophytes Voltzia heterophylla Conifères Aethophyllum stipulare Coniféres Les fossiles de Voltzia sont localement si abondants (rameaux et cônes) qu'ils ont alors donné leur nom à la roche qui les renferme (grès à Voltzia) Seul Confère Herbacé Connu 1.5 m
  • 30. Période de Jurassique (-199 à -145 millions d'années) Les dinosaures dominent les terres fermes et les ammonites envahissent les mers… Les gymnospermes atteignent leur apogée sur les continents Mésozoïque (-251 à -65.5 Millions d’années) Les conifères continuent à dominer la flore, ils constituent le groupe le plus diversifié et la majorité des arbres. Tels que Araucariaceae, Cephalotaxaceae, Pinaceae, Podocarpaceae, Taxaceae et Taxodiaceae ainsi que les groupes maintenant éteints des Cheirolepidiaceae et des Bennettitales (allure de palmiers) aux latitudes plus basses. Les Cycadophytes, les Ginkgoaceae, Cyatheales, Fougères, Lycopodes, Prèles et Isoètes sont aussi répandus. Les Ginkgos sont principalement présents dans les latitudes moyennes et dans l’hémisphère nord tandis que les Podocarpaceae le sont dans l’hémisphère sud Nouveau groupe apparu Caytoniales qui invente des organes femelles semblables à des carpelles.
  • 31. Période de Jurassique (-199 à -145 millions d'années) Gynkgoales Baiera verrucosa Bennettitales Zamites feneonis Cycadales Pseudoctenis braiesensis Caytoniales Caytonia nathorstii Plantes à graines assez rares dans le registre fossile à l’exception de quelques gisements, ont la particularité d’avoir un appareil reproducteur qui rappelle beaucoup celui des Angiospermes, et des feuilles pennées à nervation réticulée.
  • 32. Période de Crétacé (-145 à -65 millions d'années) Un des grands tournants dans l’histoire des plantes est, sans conteste, marqué au Crétacé suite à apparition des Angiospermes (les plantes à fleurs) Mésozoïque (-251 à -65.5 Millions d’années) La flore s’enrichie d’angiospermes, les fleurs, les fruits font leur apparition. Cette biodiversité extraordinaire a bouleversé la vie sur terre 85 % des plantes vasculaires sont des angiospermes. 340 à 430 000 espèces de plantes à fleurs ayant leur ovule renfermé dans un ovaire. En même temps que les plantes à fleurs apparaissent, les insectes butineurs (papillons, abeilles, fourmis) en jouant un rôle fondamental dans la pollinisation. Les relations insectes-angiospermes sont un bon exemple de coévolution. Le changement de la nervation des feuilles a, également, reflété une innovation évolutive clé avec la possibilité d’instaurer dans la plante une bonne conduction des produits de la photosynthèse. Il est probable que ces changements de la végétation eurent une influence sur l'évolution des dinosaures herbivores. Exemple de l'expansion certains groupes pourvus d'un appareil masticateur évolué pourrait bien refléter des adaptations à de nouvelles ressources alimentaires végétales
  • 33. Période de Crétacé (-145 à -65 millions d'années) Nymphéales Archaefructus liaoningensis Eudicotylédons Ranunculales Leefructus mirus Proto-angiosperme sans descendance Nanjinganthus dendrostyla Montsechia Montsechia vidalii -Parmi les plus vieilles plantes (-125 MA) -Plante aquatique pourvue de fleurs sans calice ni corolle. -Ordre basale des angiospermes Découverte en chine -125 à -121 MA -Une des plus anciennes espèces connues (-130 MA) -Première plante à fleur aquatique d’eau douce -Fossile d’une fleur primitive (-174 MA) -Elle pourrait être l’ancétre des angiospermes Amborellales Amborella trichopoda Plante archaïque classée à la base des angiospermes et qui a persisté jusqu’à l’heure actuelle à Nouvelle Calédonie. Elle est connue pour sa forte activité antimicrobienne
  • 34. Cénosozoïque (-65.5 Millions d’années au temps actuel) C’est l’ére qui a débuté après la crise du crétacé- Tertiaire (extinction de masse), et qui s'étend jusqu'à ce jour. Elle est marquée par l’assèchement du climat et la dominance de la végétation colorée telle que nous connaissons aujourd’hui. Période de Tertiaire (-65 à -2 millions d'années) Elle rencontre cinq périodes géologiques: le Paléocène, l’Éocène, l’Oligocène, le Miocène, et le Pliocène marquées par de divers Changements climatiques Paléocène (-65 à -56 MA) Climat plus froid que celui du Crétacé, mais plus chaud que l'actuel, et surtout plus humide qu'auparavant. Eocéne (-56 à 34-MA) Un réchauffement global, l’un des plus extrêmes identifiés de nos jours Oligocéne (-34 à -23 MA) Premiers refroidissements Miocéne (-34 à -5.3 MA) Climat très humide et tempéré chaud Pliocène (-5.3 à -1.8 MA) Variations annonciatrices des glaciations . Les plantes ont évolué en fonction des conditions physico-chimiques et du climat La flore s’est à nouveau diversifiée
  • 35. Période de Tertiaire (-65 à -2 millions d'années) Diversification et Développement des Angiospermes Le siège de la sexualité est un édifice complexe et hautement performant Expansion de la forêt décidue (à feuilles caduques) vers les basses latitudes Développement extensif des forêts de conifères et la toundra aux hautes latitudes et celui de la prairie aux hautes et moyennes latitudes. Les flores tropicales à sub-tropicales s’étendent au-delà de 50° de latitude dans les deux hémisphères, peut-être en relation avec une saisonnalité peu contrastée. Les graminées s’étendent depuis les berges des rivières et des lacs, elles conquièrent tous les continents en formant des savanes. Les plaines ouvertes et les déserts deviennent plus fréquents.
  • 36. Période de Tertiaire (-65 à -2 millions d'années) Dicotylédons Vitis sezannensis (Marne) Monocotylédons Palmier Sabal Très résistant au froid Monocotylédons Orchidées Meliorchis caribea Découverte grâce à une abeille fossilisée dans de l'ambre, portant sur son dos un amas de pollen prélevé sur une espèce d'orchidée. Dicotylédons Rosidées / Oxalidales / Cunoniaceae Fleurs fossiles
  • 37. Période de quaternaire (-2 millions d'années au temps actuel) Marquée par deux bouleversements: *Quatre cycles principaux de glaciations successives séparées Par des périodes de réchauffement *Apparition de l’espèce humaine « homo-sapien » 1ére période Froide et sèche Steppe-toundra (Ephedra, Chénopodiacées, graminées et armoise) 2éme période Réchauffement (Genévriers,pins et bouleaux) 5éme période Fin du Refroidissement (Epicéas,pins et bouleaux) 3éme période Optimum climatique (Chênes et noisetiers) 4éme période Début du Refroidissement (Charmes, sapins et hêtres)
  • 38. 1ére plante terrestre 1er vaisseau 430 MA 1er Ovule Formation du bois et Cambium 1ére Graine Adaptation à la déshydratation 1er Ovaire 1ére Fleur
  • 39. Les Fossiles Un fossile est une trace de vie qui a bien souvent été préservée dans des roches sédimentaires qui se sont formées avant la période géologique actuelle. Les fossiles de végétaux peuvent se composer de feuilles, de bois, de pollens, des spores, de graines ou encore d'écorces. Ils peuvent être trouvés dans des roches sédimentaires, comme le calcaire ou les grès fins, mais aussi dans la tourbe ou dans des sédiments marins ou lacustres. Il existe différents types de fossiles en fonction de la manière dont ils ont été conservés : avec ou sans matière organique, en deux ou trois dimensions, etc. Microfossiles Macrofossiles Organismes fossilisés de petite taille (moins d'un mm), dont l'observation nécessite l'emploi d'outils adaptés tels que des microscopes électroniques. Exemple : Spores et pollens dans les roches sédimentaires Débris végétaux visibles à l'oeil nu -Empreintes: Traces laissées par des fragments, puis disparition de la matière végétale. -Pétrification: Matière végétale remplacée par matière minérale (ex. silice)
  • 40.
  • 41. Cycle de reproduction des végétaux La réduction du gamétophyte en favorisant la poussée Sporophyte dans le temps et l’espace Hétérospories et germination des spores à germer dans le sporange sur le pied mère « Endopothallie » Déplacement des gamètes et fécondation indépendamment de l’eau avec une bonne protection de l’embryon Alternance de générations L’évolution des cycles reproducteurs s’est reposée sur : Sporophyte Gamétophyte Sporophyte Bryophytes Ptéridophytes Spermaphytes (Mousses) (Fougères) (Angiospermes) S GGAnthéridies Archégones Cycle digénétique hétéromorphe
  • 42. Les Bryophytes Forme végétative prédominante est un gamétophyte (grande diversité), Gametophore : porte antheridies et archegone. Sporophyte (2n) jamais feuillé, non chlorophyllien, parasite du Gamétophyte. Un seul sporange par sporophyte. Elles représentent les premières plantes terrestres en occupant les milieux très humides. Elle se caractérisent par le phénomènes de reviviscence. Fécondation (transport de gamètes mâles) dépendante de l’eau du milieu Elles ne possèdent pas racines mais des rhizoïdes pluricellulaires. Elles sont dépourvues de tissus de soutiens et conducteurs de sève. Paroi cellulaire, principalement, cellulosique (pas de lignine) Avasculaire-Cryptogame Chez les bryophytes sensu stricto le sporophyte toujours formé d'une soie terminée par une capsule gamétophyte "feuillé« sporophyte toujours formé d'une soie terminée par une capsule Marchantiophytes Anthocerotes
  • 44. Les Ptéridophytes Vasculaire-Cryptogame Ces plantes représentent les premières plantes vasculaires possédant un cormus vrai. Phase diploïde plus dominante. Et le sporophytes (plante feuillée) indépendant du gamétophyte Présence de vrais tissus secondaires et conducteurs de sève (bois et liber) avec des parois lignifiées. Vraies racines, tiges et feuilles (avec stomates) en assurant une forte activité photosynthétiques Les sporanges se différencient au niveau des feuilles du sporophyte. Ils sont regroupés en sores à la face inférieure des feuilles ou disposés à l'aisselle des microphylles
  • 45. La reproduction des Ptéridophytes Une spore (contenue dans le sporange) va germer et se développer dans un corps appelé prothalle (n) . Ce prothalle cordiforme présente sur sa face inférieure des gamétanges femelles (archégones) porteurs d'une gamète femelle (oosphère) et des gamétanges mâles libérant de nombreux gamètes mâles (anthérozoïdes). La sore est protégée par une structure appelée indusie
  • 46. Les Spermaphytes Gymnospermes Vasculaire-Phanérogame Elles sont des plantes ligneuses dont l’ovule est à nu (idem pour la graine). Fécondation complètement indépendante de l’eau du milieux. Elle se fait par l’émergence du tube pollinique. C’est le pollen qui germe et porte les gamètes males au contact de l’ovule Organes en cône unisexués. Les deux sexes sur le même pied (monoïque). Rarement dioïque. Elles se caractérisent par une croissance secondaire très importante, bois homoxylé, des feuilles persistantes plus souvent en aiguilles, linéaires ou aplaties. Ainsi que la présence des canaux sécréteurs de résine La fécondation déclenche la mise en réserve (donc liens étroits avec la plante-mère) et la formation de la graine. Suite à une dessiccation la graines rentre en vie ralentie (dormance). C’est une adaptation aux variation des conditions climatiques du milieu aérien Pollen Cône Femelle Cône Mâle
  • 47. Les Spermaphytes Cycle de reproduction des Gymnospermes
  • 48. Les Spermaphytes Angiospermes C’est le groupe le plus diversifié et le plus évolué, il est représenté par environ 350 000 espèces, qui sont essentiellement, caractérisées par le fait qu'elles produisent des graines incluses, dès leur origine, à l'intérieur d'un fruit. Ce succès évolutif est généralement attribué à une innovation majeure «la fleur » Les fleurs sont des structures dans lesquelles sont regroupés les organes reproducteurs, qui donneront les fruits après fécondation. Pour cette raison, ce groupe est également appelé plantes à fleurs. Les variations extraordinaires déployées par les Angiospermes au niveau de la forme, la taille, la couleur et le parfum des fleurs sont plus ou moins directement liées à l’interaction avec les agents pollinisateurs, des insectes pour la plupart, qui jouent un rôle important dans la reproduction de ces végétaux. Vasculaire-Phanérogame
  • 49. Le cycle biologique des angiospermes est toujours typiquement diplo-haplophasique. La prédominance de la phase sporophytique se traduit morphologiquement par la taille incomparablement plus grande des sporophytes par rapport aux gamétophytes et physiologiquement par le développement parasite des gamétophytes dans les tissus des sporophytes. Les Spermaphytes « Angiospermes » Les fleurs des Angiospermes se forment à partir de feuilles et de tiges qui subissent une modification majeure afin de devenir des organes servant à la reproduction sexuée. Et ce qui est vraiment très intéressant, c’est que cette reproduction s’accompagne d’une double fécondation, donnant un embryon et un tissu de réserve. La fécondation est en outre suivie d'un durcissement des téguments de l'ovule et d'une forte déshydratation des tissu et la formation d'une graine. Parallèlement, chez les angiospermes, les parois de l'ovaire se transforment par durcissement ou accumulation de réserves, permettant la formation d'un fruit, respectivement sec ou charnu. L'invention du fruit est l'un des facteurs qui confère aux angiospermes une meilleure adaptation au milieu terrestre que les gymnospermes, en permettant, en particulier, une dissémination des graines sur de plus grandes distances grâce aux animaux et au vent. PollenOvaire
  • 54.
  • 55.
  • 56. « Ce n’est guère exagéré que de dire que l'extrémité du radicule se comporte comme le cerveau d’un des animaux de bas niveau ». Charles Darwin, 1880
  • 57. L’organisme vivant le plus grand au monde L'organisme vivant non-clonal le plus âgé de la planète (5000 ans) Le pin de Bristlecone Mathusalem Hypérion -Séquoia à feuilles d’if Les plus grandes fleurs au monde Rafflesia sp (1 mètre de diamètre) Arum titan (3 mètres de hauteur)
  • 58. Les cactus Les plantes grasses Crithmum maritimum Salicornia fragilis Atriplex portulacoides Les Plantes Résistantes à la Sécheresse « Les Xérophytes » Les Plantes Résistantes à la forte Salinité « Les Halophytes »
  • 59. Les plantes Carnivores Plantes mystérieuses douées de propriétés spectaculaires et dangereuses Archaeamphora longicervia Angiospermes Pour se nourrir, toutes les plantes ont besoin de trois substances ; de l’azote, du potassium et du phosphore, qu’elles trouvent dans le sol, grâce à leurs racines Cependant, certains sols ne contiennent presque pas d’azote. Pour survivre, les plantes qui y poussent ont dû trouver d’autres moyens de s’en procurer. Le corps des animaux est formé de protéines, qui contiennent beaucoup d’azote. Ces plantes ont donc trouvé un moyen d’attraper des insectes pour les manger La plus ancienne plante carnivore connue (-124 MA) et représente le seul exemple fossile connu de plante à urne. Elles ont acquis cette faculté après une longue adaptation à ces sols très pauvres en éléments nutritifs, tels que les marais ou les tourbières acides.
  • 60. Les plantes Carnivores Par des plantes qui possèdent des feuilles spéciales (exp. urnes) couvertes de petits poils collants. Elles émettent une odeur ou se parent d'une couleur vive pour attirer les insectes puis les capturer. Toutes les plantes sont enracinées (fixées) dans le sol, elles ne peuvent pas se déplacer. Donc, ces plantes carnivores sont incapables de chasser les animaux pour les attraper ; elles sont obligées de les piéger en produisant des organes très bizarres à la partie aérienne. Piégeage passif Piégeage Actif Il est plus complexe et assuré par des plantes capables d’exercer un mouvement pour capturer. Lorsqu’un insecte touche la plante, la feuilles et les poils gluants s’enroulent et capturent la proie. La digestion de la proie se fait grâce à la sécrétion des enzymes, capables de le transformer en substances nutritives, que la plante peut ensuite absorber. Nepenthes Sarracena Pinguicula La plus rapide 50° de S (aquatique) Droséra DionéeUtriculaire
  • 61. Les plantes Symbiotiques Depuis leur colonisation des continents, les plantes sont en interaction constante avec un cortège complexe de microorganismes, en échange de produits de leur photosynthèse. Ces interactions permettent d’avoir un écosystème équilibré et résistant en jouant le rôle des biofertilisants. Cette relation symbiotique est étroite et obligatoire pour la majorité des plantes, une interaction écologique dont les bénéfices sont réciproques. Avec les Bactéries Avec les Champignons Avec les Fourmis Les légumineuses peuvent réaliser des symbioses avec des bactéries de type Rhizobium, fixatrices de l'azote atmosphérique et solubilisatrices de phosphore. Cette relation est nommée «Mycorhization » . Elle est établie entre les racines des plantes est un mycélium dont la conséquence est d’améliorer l’alimentation hydrique et minérales les plantes. Certaines arbres ne peut survivre qu’avec une colonie de fourmis. Ils leur offrent l’abri et la nourriture. Et les fourmis protègent l’arbre hôte contre les ravageurs, en secrétant un dard venimeux. Nodule
  • 62. Les plantes Symbiotiques « Cas exceptionnels » Les plantes mychohétérotrophes Ginkgo : le rescapé et son algue « Coccomyxa » Les plantes sont exclusivement autotrophes. Grace à leur chlorophylle qui leur permet d’assurer le phénomène de photosynthèse. Mais, il y’a des plantes qui sont non chlorophylliennes et au même temps non parasitaires d’autre plantes. Pour se nourrir, ces plantes hétérotrophes forment un complexe ectomycorhizien formé par l'association entre des champignons et des arbres voisins. Ce qu’il lui permet d’avoir du carbone et de l’énergie «relation inversée» Sarcodes sanguineaMonotropa unifloraNeottia nidus-avis C'est un organisme d'exception, tant par tous ses caractéristiques que par l'algue verte que ses cellules hébergent. Une énigmatique ! Les scientifiques supposent que les algues dépendent du ginkgo pour se nourrir et en retour ces dernières pourraient être à l’origine des composés médicinaux présents dans l’arbre.
  • 63. Les plantes sont « intelligentes » Un langage silencieux La sensibilité des plantes est similaire voir supérieur à celle des animaux et des humains, plus de 700 capteurs sensoriels différents sont répertoriés dans le monde végétal: thermiques, chimiques, lumineux et mécaniques. Cette communication fait appel à la perception des plantes. Adaptation à l’environnement Les racines seraient le « Cerveau » des plantes Les plantes communiquent par de multiples canaux et tissent parfois des réseaux que certains comparent au Web. Elle émettent et analysent des signaux qui ne sont pas sonores, en utilisant deux types de signaux. « Leurs actions passent inaperçues parce que leurs mouvements sont trop lents pour nous, et que la chimie est invisible sans instruments" Stefano Mancuso Les plantes communiquent entre elles, élaborent des stratégies pour combattre des agresseurs, alertent leurs voisines en cas de danger, signalent leur présence, et sont parcourues de signaux chimiques et électriques mystérieux. Flux électriques lents Messagers chimiques volatiles Entre les différents organes d'une même plante ou entre plantes dont les racines se touchent Portés par l'air, et qui permettent donc à deux plantes éloignées de communiquer.
  • 64. La Communication des Plantes Messages d'alerte d’herbivorie entre arbres d'une même espèce Les Acacias émettent de l'éthylène (hormone gazeuse) dans l'air environnant, pour informer les autres acacias à proximité de la présence d'une menace et ces derniers vont synthétiser des tanins afin de se protéger de l'attaque potentielle. Communication entre végétaux et Animaux « insectes » Communication par voie souterraine Les racines se reconnaissent mutuellement -Les ingénieuses racines, envoient des messages chimiques comme les polyphénols pour attirer les champignons et les bactéries responsables de la symbiose. - Elles sont capables de reconnaître si leur voisin est de la même espèce et s’il y’a un lien de parenté La feuille appelle à l’aide « Acide jasmonique » La chenille attaque la feuille Signal émis par sa salive La guêpe attaque la chenille Prédation Emission des hormones Le maïs, la tomate, le tabac, le chou, lorsqu'elles attaquées par des insectes, libèrent des substances volatiles comme l’acide jasmonique qui attirent des prédateurs de leurs agresseurs, comme si elles appelaient leurs insectes alliés à la rescousse. Les arbres peuvent anastomoser leurs racines à celles d'arbre de la même espèce et ainsi mettre en commun des ressources hydriques et nutritives. Ces anastomoses peuvent aider une souche ou un arbre jeune ou gravement blessé à survivre et à mieux résister aux stress. Quand la connexion n'est pas directement physique, des communications se fait via le tissus mycorhizien « Esprit de famille »
  • 65. La communication des Plantes Messagers électriques et communication intra-plantes protéger de l'attaque potentielle. En réponse à de nombreux stimuli abiotiques (pluies acides, irradiation, choc froid, sécheresse, …) et biotiques (attaque des agents pathogènes) Transmission des signaux électriques en jouant sur les pompes dépendantes de l'ATP et une dépolarisation membranaire transitoire locale du potentiel électrique Implication du système vasculaire pour transmettre cette cascade de signalisation de la racine aux autres organes de la plante Activation des systèmes de défense tels que les phytohormones (l’acide abscissique, par exemple ) et les protéines de stress. Ainsi que les signaux hydraulique. Sous un contrôle génétique
  • 66. L’intelligence d’une Fleur « Les plantes à fleurs déploient là des trésors d’inventivité. C’est une profusion d’innovations, de « merveilleux systèmes de dissémination, de propulsion, d’aviation, que nous trouvons de toutes parts dans la forêt et dans la plaine (…). L’hélice aérienne ou samare de l’érable, la bractée du tilleul, la machine à planer du chardon, du pissenlit, du salsifis ; les ressorts détonants de l’euphorbe, l’extraordinaire poire à gicler de la momordique, les crochets à laine des ériophiles ; et mille autres mécanismes inattendus et stupéfiants … » Maurice Maeterlinck (1862-1949) Ecrivain belge Prix Nobel de littérature, (1911) Stefano Mancuso né 1965 Botaniste Italien
  • 67.
  • 68. Légendes de l’histoire des plantes Théophraste (371 -288 av.J-C) Philosophe de la Grèce antique. Il est considéré comme de le père de la Botanique, en tant qu'étude des plantes en elles-mêmes et non pour leurs utilités. Abd al-Malik ibn Quraib al-Asmai (740 -828) Philologue, grammairien et savant arabe (Bassora -Irak) Une contribution considérable à l’étude de la Botanique. Empédocle (490-430 av.J-C) Philosophe, poète, ingénieur et médecin grec de Sicile (Italie) Le premier à apporter un intérêt scientifique et philosophique pour les plantes. Abu al-Abbas al-Nabati (1166-1239) Important botaniste, naturaliste et pharmacologue de l'Empire. Il est le maître de Abu Muhammad Ibn al- Baitar (1197-1248) l'un des plus grands botanistes et medecins arabo-andalou, spécialiste en substances d’origine végétale (plantes médicinales).
  • 69. John Ray (1627-1705) Naturaliste anglais surnommé le « père de l'histoire naturelle britannique » Considéré comme l’un des fondateurs de l’histoire naturelle moderne Légendes de l’histoire des plantes Carl von Linné (1707-1778) Naturaliste suédoise qui a posé les bases du système moderne de la nomenclature binominale Il lui est attribue plusieurs innovations centrales en taxinomie. Joachim Jung (1587 -1657) Philosophe, logicien, mathématicien et naturaliste allemand. Théories botaniques, très en avance sur son temps. Il est considéré comme le fondateur du langage scientifique. Anna Atkins (1799-1871) Elle est considérée comme une pionnière de l'utilisation d'images photographiques (notamment par cyanotype) pour l'illustration d'ouvrages imprimés, en l'occurrence des herbiers qu'elle fit paraître à partir de 1843.
  • 70. Adolphe Brongniart (1801-1876) Botaniste français et principal fondateur de la paléobotanique. C’est le fils de naturaliste Alexandre. Il est connu pour ses œuvres : «Mémoires du muséum d'histoire naturelle » "Histoire des végétaux fossiles" Légendes de l’histoire des plantes Louis Charles Joseph Gaston de Saporta (1823-1895) Paléobotaniste français Il a fait apparaître la transformation des espèces floristiques au cours des différentes ères. « Reconstitution de la végétation tertiaire » Correspondance abondante avec Charles Darwin » Jean-Baptiste de Lamarck (1744-1829) Botaniste et naturaliste français. Parmi les premiers à utiliser le terme de biologie pour désigner la science qui étudie les êtres vivants. Le premier à avoir compris la nécessité théorique de l'évolution des êtres vivants. Théorie du Transformisme Charles Darwin (1809-1882) Naturaliste et paléontologue anglais dont les travaux sur l'évolution des espèces vivantes ont révolutionné la biologie avec son ouvrage L'Origine des espèces (1859). Il a influencé sur la conception de la classification des plante Théorie de la sélection naturelle
  • 71. Légendes de l’histoire des plantes Heinrich Gustav Adolf Engler (1801-1876) Botaniste Allemand Spécialiste en biogéographie botanique et son œuvre eut une influence considérable sur la taxinomie végétale. Il est l'auteur de la théorie pseudanthe qui confère une origine polyphylétique gymnospermienne aux Angiospermes François Cyrille Grand'Eury (1839-1917) Ingénieur civil des mines, géologue et botaniste français. Il est considéré comme un des premiers avoir proposé l'application de la stratigraphie à l'étude botanique systématique de la flore fossile du Carbonifère. William Henry Lang (1874-1960) Botaniste Britanique Découvertes des premiées Cooksonia qui les a nommées en honneur de la paléobotaniste australienne Isabel Clifton Cookson (1893-1973), avec qui il avait collaboré. Bernard Renault (1836-1904) Palébotaniste français. Spécialiste des plantes du bassin d’Autun, il travaillera toute sa vie au Muséum National de Paris. Base de l’étude des fougères. Ses principaux ouvrages: « Sur quelques micro et macrospores fossiles » «Les plantes fossiles »
  • 72. Légendes de l’histoire des plantes Barbara McClintock (1902-1992) Scientifique américaine, elle est considérée comme l'une des plus éminentes cytogénéticiennes du XXe siècle. Elle a contribué à la connaissance de la dynamique des transposons, dans les chromosomes du maïs. Prix Nobel (1983) Arthur John Cronquist (1919-1992) Botaniste américain Il est connu pour avoir été le principal responsable de la classification de Cronquist, une classification classique des plantes à fleurs (Angiospermes) Paul Mazliak Né le 4 mars 1936 Biologiste et historien des sciences français, spécialiste de physiologie végétale. Il est très connu par ses ouvrages : « La biologie au siècle des Lumières » « L'évolution chez les végétaux » « Physiologie végétale » Augusta Vera Duthie (1881-1963) Botaniste sud-africaine Membre de la South African Philosophical Society en 1906 “The vegetation and flora of the Stellenbosch flats” “Vegetation and Flora of the Stellenbosch Flats”
  • 73. « Les plantes par exemple, qui n'ont pas de mains, et pas d'oreilles, elles sentent les choses, les vibrations, elles sont plus aware que les autres species » Jean-claude Van Damme .
  • 74. CONCLUSION Quel avenir pour l‘évolution de la vie végétale ? L’évolution future est difficile à prévoir, puisqu'elle dépendra des modifications de l'environnement et il est difficile d'imaginer quelles seront les formes végétales dans quelques centaines de millions d'années. Cependant, la biologie moderne découvre des mécanismes dits «épigenétique », qui pourraient être l'amorce d'une nouvelle phase évolutive qui traduirait l’acquisition de nouvelles stratégies adaptatives et des processus d’amélioration plus avancés. Ce phénomène de mémoire épigénétique permettant au génome de moduler son fonctionnement sans modifier l’information contenue dans les gènes eux- mêmes. Ce sont des modifications héritables réversibles de l’expression des gènes sans changement de la séquence nucléotidique, comme la méthylation de l’ADN, les modifications des histones et le repositionnement des nucléosomes, modifications qui ont des conséquences phénotypiques et évolutives. Ces mécanismes sont d’une importance capitale pour la compréhension de nombreux phénomènes en biologie des plantes; ils jouent un rôle déterminant dans l’adaptation des plantes à leur environnement (Hebrard, 2012).
  • 75. Les végétaux défient le temps. Les arbres grandissent sans fin, les plantes renaissent et refleurissent à chaque printemps, voici les champions de la survie et de l'adaptation. Leurs particularités épigénétiques intéressent la biologie et l’agriculture. Quels sont leurs secrets ? Noak Carrau CONCLUSION