Les hormones végétales ».

Présentation de travaux pratiques et de techniques de classes – Première S :
« Les hormones végétales ».
 Sujet dans les programmes :
Le Sujet porte sur la partie du programme de première S intitulée : « La
morphogénèse végétale et l’établissement du phénotype » (durée conseillée : 5 semaines).
Le sujet n’aborde pas toutes les notions du programme correspondant à cette partie du programme.
La morphogénèse végétale et l’établissement du phénotype. (Durée indicative : 5 semaines)
Le phénotype morphologique d’un individu est le résultat des interactions entre l’expression du génotype et son contrôle par
l’environnement. L’établissement de ce phénotype met en jeu un ensemble de processus biologiques dont des gènes sont
responsables (mitose, métabolisme cellulaire, action d’hormones, mise en place des structures de l’organisme). Les gènes
gouvernent à la fois les grands traits de l’organisation et les détails de la structure, en permettant la synthèse de protéines
spécifiques aux diverses échelles qui constituent l’organisme (cellules, tissus, organes, plan d’organisation). L’expression de
ces gènes est soumise à des facteurs externes (abiotiques ou biotiques) dont la variabilité s’ajoutent à la diversité allélique
pour aboutir à une diversité phénotypique individuelle.
L’étude de la morphogénèse des végétaux permet d’aborder dans un cadre intégré ces différents phénomènes qui contribuent à
l’établissement du phénotype.
Dans la tige, la croissance cellulaire est contrôlée par une hormone : l'auxine.
La paroi des cellules végétales en extension est essentiellement composée de polysaccharides, dont la
cellulose et les hémicelluloses.
La pression de turgescence cellulaire et la plasticité pariétale permettent la croissance cellulaire.
L'auxine, facteur de croissance ou hormone végétale, contrôle la croissance cellulaire.
Elle est synthétisée par l'apex des tiges. Elle possède une double action :
- une action à court terme sur la plasticité pariétale ;
- une action à plus long terme sur l'expression de gènes qui participent aux divers événements du
métabolisme nécessaires à la croissance.
Limites : les détails des mécanismes de synthèse et de construction de la paroi (métabolisme de la cellulose,
de la construction de la paroi ainsi que la diversité des molécules qui la composent),les mécanismes détaillés
des échanges hydriques et la notion de potentiel hydrique, les mécanismes moléculaires détaillés de l'action de
l'auxine sur la paroi, ne sont pas au programme.
Activités envisageables :
Réalisation de préparations et (ou) observation de cellules végétales.
Mise en évidence de la paroi cellulosique : cellulose, lamelle moyenne.
Mise en évidence de la turgescence cellulaire.
Obtention et/ ou observation de protoplastes.
Étude des expériences historiques de la mise en évidence d'une hormone végétale : l'auxine.
Le développement du végétal est influencé par la répartition des hormones en interaction avec les
facteurs de l'environnement
La répartition inégale de l'auxine dans les tissus, conséquence d'un éclairement anisotrope, permet une
croissance orientée. Les ramifications naturelles ou provoquées sont sous la dépendance d'un
changement de répartition des hormones dans le végétal qui conduit à un changement de morphologie.
La totipotence des cellules végétales permet le clonage.
Les proportions des différentes hormones (rapport des concentrations d'auxine et de cytokinine)
contrôlent l'organogénèse (tige, racines).
Limites : les mécanismes d'action des cytokinines ne sont pas au programme.
Activités envisageables :
Réalisation et (ou) analyse d'expériences montrant le rôle de l'auxine sur la croissance différentielle entre les
deux faces d'un organe.
Réalisation et (ou) analyse d'expériences de clonage de végétaux.
R. MONIEZ
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 Compréhension et délimitation du sujet :
- Extrait du rapport de jury session 2009 page 44 :
« Dans un premier temps, une lecture attentive du sujet est indispensable pour en définir
les attendus, les limites et ainsi établir et justifier la problématique. Pour cela, les éléments de la
culture scientifique et pédagogique sont mobilisés. Le candidat exerce sa capacité à utiliser ses
connaissances scientifiques dans la situation d’enseignement proposée et dans une ambition
de formation des élèves… »
 Le sujet porte sur « les hormones végétales » il s’agit donc d’aborder à la fois
- l’auxine et son action dans le contrôle de la croissance cellulaire
- l’auxine et son inégale répartition à l’origine des tropismes
- l’auxine et les cytokinines dans le rapport auxine / cytokinines et l’organogenèse végétale.
 Bibliographie : Quelques ouvrages à consulter :
Campbell N. A. & Reece J. B. (2004). - Biologie. De Boeck éd.
Pol D. (1994). - Travaux pratiques de biologie. Bordas éd.
Heller R. & coll. (2000). - Physiologie végétale, Abrégé Tome 2 : Développement. Masson éd.
Meyer S., Reeb C. & Bosdeveix R. (2004). - Botanique : biologie et physiologie végétale. Maloine éd.
Prat R. (1993). - L'expérimentation en physiologie végétale. Hermann éd.
R. MONIEZ
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 Proposition de plan pour la présentation de travaux pratiques et de techniques de classes.
Introduction :
- Rappel des acquis du collège sur la notion de croissance végétale (6ème), sur la division des cellules (3ème)
- Le développement du végétal par division des cellules dans les méristèmes a été traité.
 Problème : Comment la croissance végétale est-elle contrôlée ?
I. Un contrôle chimique de la croissance à l’échelle cellulaire.
A- Un facteur de croissance par élongation cellulaire.
Poste 1 : Production d’auxine et élongation cellulaire
Problème : Comment l’élongation cellulaire est-elle contrôlée ?
- Expériences de mise en évidence de sécrétion d’une substance qui diffuse (coléoptiles de blé avec ou
sans apex puis avec apex mais gélose ou substance hydrophobe intercalée).
Voir document 1 tiré du Campbell.
- Notion : Substance produite qui diffuse et appelée auxine.
B- Conditions d’action de l’auxine sur l’élongation.
Poste 2 : Concentration d’auxine et croissance végétale.
Problème : A quelle concentration l’auxine agit-elle sur l’élongation cellulaire ?
- Expériences de fragments de coléoptiles de blé dans différentes concentrations d’auxine).
- Notion : Auxine agit à faible dose.
Notion d’hormone construite car il y a action à distance et à faible dose.
II. Modalité d’action de l’auxine sur l’élongation cellulaire.
Poste 3 : Action de l’auxine sur la paroi végétale.
Problème : Comment l’auxine agit-elle sur la paroi végétale ?
- Expériences de Tag awa et Bonner (1957). Voir document 2.
III. Influence de l’environnement et d’autres hormones sur le développement végétal.
Poste 4 : Phototropisme et gravitropisme.
Problème : Comment la lumière ou la gravité peuvent-elles influencer le développement du végétal ?
- Expériences historiques sur les tropismes.
Poste 5 : Les hormones et l’organogenèse végétale.
Problème : Comment les hormones peuvent-elles contrôler l’organogenèse végétale ?
- Voir document 3 tiré du Heller Physiologie végétale tome 2 Développement.
R. MONIEZ
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Document 1 : Biologie de Campbell
Document 2 :
R. MONIEZ
Document 3 : Physiologie végétale tome 2 Développement
de Heller
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