2- Morphogenèse et croissance cellulaire Voir TP4 La croissance du

2- Morphogenèse et croissance cellulaire
 Voir TP4
La croissance du végétal est possible grâce à la multiplication du nombre de cellules végétales qui
s’effectue par mitoses dans les méristèmes. Puis certaines de ces cellules s’allongent d’une zone localisée
quelques millimètres à l’arrière des méristèmes, appelée zone d’élongation. (voir schémas TP 2).
Les cellules végétales sont caractérisées par la présence d’une paroi ( cadre rigide) et d’une vacuole qui
jouent un rôle dans la croissance.
a- La paroi
Les cellules végétales produisent une paroi qui
leur sert en quelques sortes de "squelette". Cette
paroi relativement rigide est composée de plusieurs
macromolécules
de
cellulose
formant
des
microfibrilles qui s’enchevêtrent dans une matrice
souple formée essentiellement d’hémicellulose. Elle
contient également de la pectine, ce qui lui vaut
l’appellation de paroi pecto-cellulosique. Lorsque la
cellule vieillit, se différencie, la paroi devient de plus
en plus rigide, grâce l’ajout d’une autre molécule
appelée lignine. (p.217 Nathan).
Quand les cellules sont jeunes, leur paroi possède en revanche une certaine plasticité qui la rend
déformable voire extensible.
b- Le rôle de la vacuole
La vacuole est un compartiment cellulaire rempli d’eau, de sels minéraux et parfois de pigments.
Lorsque la vacuole se gorge d’eau, elle augmente de volume et repousse le cytoplasme et la membrane
plasmique contre la paroi qui se déforme sous l’effet de la pression exercée sur elle. On dit que la cellule
est alors turgescente. La pression citée précédemment est appelée pression de turgescence. En s’appliquant
sur la paroi, elle provoque le glissement des molécules constitutives de la paroi (voir schéma ci-dessus:
rupture des liaisons faibles, ce qui permet aux molécules de cellulose de coulisser les unes par rapport aux autres) les
unes par rapport aux autres. Cela permet l’augmentation de la surface de la paroi et donc une élongation
irréversible de la cellule. Pour conserver la même épaisseur voire l’augmenter, de nouvelles molécules
(cellulose, pectine…) sont produites par la cellule pour les incorporer dans la paroi. (voir schéma-bilan)
La différenciation des cellules conduit à l’édification du végétal.
3- Contrôle de la croissance cellulaire
 Voir TP5
Certaines des cellules issues des mitoses méristématiques reçoivent un signal hormonal qui va
déclencher leur élongation. L’apex des tiges contient des cellules qui sécrètent des molécules appelées
auxine. Elles servent de messager chimique entre les cellules sécrétrices et les cellules réceptrices, situées
un peu plus bas. Un tel messager est appelé hormone.
L’auxine est une hormone végétale qui diffuse vers des cellules cibles (réceptrices) possédant des
récepteurs spécifiques. L’auxine stimule alors en quelques minutes et à court terme :
le relâchement de la paroi (acidification de la paroi provoquant la rupture des liaisons
faibles, les molécules de cellulose par exemple ne sont plus maintenues ensembles et
peuvent coulisser sous l'effet de .... doc. 2 p.220) et
l’entrée d’eau dans la vacuole (turgescence)
de ces cellules situées à l’arrière de l’apex, qui vont pouvoir s’allonger sous l’effet de la pression de
turgescence.
L’auxine stimule également et à un peu plus long terme, l’expression des gènes du métabolisme
intervenant dans la croissance de la cellule. Elle se marque par la synthèse de nouvelles molécules (enzymes
impliquées dans la synthèse de la cellulose, de la pectine...) qui vont solidifier la paroi distendue. (voir schémabilan). La morphogenèse est sous le contrôle du génotype.
Le rôle de l’auxine dans l’acidification de la paroi (exploitation des graphiques p. 220)
Liaison faible
maintenant solidaires
+
Auxine
+
Stimule
les fibres de
cellulose
Action de l’auxine
engendrant une
réaction spécifique
conduisant à
l’acidification de la
paroi
Rupture des
liaisons
faibles
Agrandissement de la paroi
(en jaune) de la cellule
(végétale) cible de l’auxine
SCHEMA MONTRANT L'IMPLICATION DE L'AUXINE DANS L'ELONGATION CELLULAIRE
Les fibres de celluloses
peuvent coulisser les unes par
rapport aux autres !
La paroi peut s’allonger et
s’amincit.
Le document p. 221 montre le résultat d’une électrophorèse bidimensionnelle qui permet de séparer
les protéines produites par des cellules végétales. Deux lots ont été préparés : Le lot témoin où les cellules
végétales sont placées dans un milieu qui contient des acides aminés radioactifs. Les nouvelles protéines
produites par ces cellules seront donc composées de ces acides aminés marqués. On réalise alors une
électrophorèse en récupérant le contenu de ces cellules : les protéines sont séparées en fonction de leur
charge électrique et de leur masse molaire. Les protéines marquées apparaissent en noir sur le document.
Un lot identique mais auquel on ajoute de l’auxine. Les mêmes examens sont réalisés.
On remarque que sur le résultat de l’électrophorèse concernant le lot placé en présence d’auxine, les
taches noires sont plus foncées voire plus nombreuses que sur celui concernant le lot témoin. Cela signifie que
les cellules végétales produisent plus de protéines en présence d’auxine qu’en l’absence de cette
hormone.
C’est donc que l’auxine stimule l’expression de gènes. Ces protéines sont des enzymes qui facilitent
la synthèse de cellulose, d’hémicellulose et de pectine, autrement dit la synthèse des molécules
constitutives de la paroi.
Voir schéma bilan (nous avons juste commencé à le compléter) .