Plantes à fleurs : organisation fonctionnelle

1. a)Introduction : fixée, autotrophe, la plante doit prélever sur place des ressources dispersées dans l’air (lumière, CO₂) et dans le sol (eau, ions). Surfaces aériennes : feuilles au limbe large et mince (souvent moins de 0,5 mm), lacunes internes, stomates par lesquels entre le CO₂ et sort la vapeur d’eau ; rapport surface/volume élevé (${\displaystyle \frac{2}{e}}$ pour une plaque). Surfaces souterraines : racines très ramifiées, zone pilifère aux milliers de poils absorbants, mycorhizes dont les hyphes explorent un sol plus étendu et apportent eau et phosphates contre des sucres. Tissus conducteurs : le xylème (vaisseaux morts lignifiés) conduit la sève brute des racines vers les feuilles, entraînée par la transpiration ; le phloème (tubes criblés vivants) conduit la sève élaborée, riche en saccharose, des sources (feuilles adultes éclairées, réserves qui se vident) vers les puits (racines, bourgeons, fruits, réserves qui se remplissent). Conclusion : la plante compense son immobilité par l’étendue de ses surfaces et relie, par ses sèves, lieux d’approvisionnement minéral, de synthèse et de stockage. Schéma : plante légendée avec lumière, CO₂, O₂ et vapeur d’eau aux feuilles, eau et ions aux racines, sève brute vers le haut, sève élaborée des sources vers les puits. (3)
2. b)Le méristème apical, dans le bourgeon terminal, produit des cellules par mitoses ; juste derrière, ces cellules s’allongent (élongation), ce qui assure l’essentiel de l’allongement, puis se différencient. Le méristème forme de façon répétée des phytomères (nœud, feuille, bourgeon axillaire, entre-nœud) : la tige est un empilement de modules, et les bourgeons axillaires peuvent donner des rameaux ou des fleurs. Le développement est contrôlé par des hormones, comme l’auxine, produite au sommet, qui stimule l’élongation. Influence du milieu : la lumière (phototropisme : éclairée d’un côté, la tige se courbe vers la lumière car le côté ombré, plus riche en auxine, s’allonge davantage ; étiolement à l’obscurité), la gravité (gravitropisme : la racine se courbe vers le bas, la tige vers le haut). Une même espèce prend donc des formes différentes selon le milieu. (3)

Piège — Attribuer l’allongement aux seules mitoses : c’est surtout l’élongation des cellules qui allonge la tige.

1. a)Y = sève élaborée : très riche en saccharose (165 g/L) et en acides aminés, produits par la plante ; 13 ÷ 0,26 = 50 fois plus d’acides aminés que X. X = sève brute : sucre à l’état de traces, solution très diluée, surtout des ions minéraux. Les ions ne suffisent pas à trancher : la sève élaborée en contient aussi, ici même davantage (4,1 g/L). (1,5)
2. b)X : xylème, dont les vaisseaux sont des cellules mortes, vides, placées bout à bout, aux parois épaissies de lignine. Y : phloème, dont les tubes criblés sont des cellules vivantes aux parois transversales percées de cribles, associées à des cellules compagnes. (1,5)
3. c)Vers le haut, vers les fruits : les fruits en croissance sont des puits qui importent les sucres produits par les feuilles sources, situées plus bas. La sève élaborée va des sources vers les puits, ici en montant. (1,5)
4. d)Le débit est faible à 6 h (0,4 L/h), augmente toute la matinée, atteint un maximum de 8,4 L/h à 15 h, soit 8,4 ÷ 0,4 = 21 fois la valeur de 6 h, puis diminue jusqu’à 1,2 L/h à 21 h. Il suit l’éclairement et la température : stomates ouverts et évaporation forte en début d’après-midi, donc transpiration maximale, qui entraîne la montée de la sève brute ; le soir, les stomates se ferment en partie, la transpiration et le débit diminuent. (1,5)

Piège — Croire que la sève élaborée descend toujours : sous des fruits situés au sommet, elle monte.

1. a)Hauteur : 28 ÷ 42 = 2/3 : tiges plus courtes d’un tiers (environ 33 %). Diamètre : 3,6 ÷ 3,0 = 1,2 : 20 % plus épaisses. Même nombre de nœuds (9), donc même nombre de phytomères : entre-nœud moyen 42 ÷ 9 ≈ 4,7 cm chez les témoins, 28 ÷ 9 ≈ 3,1 cm chez les plants secoués. (2)
2. b)Le méristème apical a produit autant de phytomères dans les deux lots : la production d’organes n’est pas touchée. Ce sont les jeunes entre-nœuds, sous le bourgeon terminal, qui s’allongent : leur allongement passe de 12 à 5 mm, soit 7 ÷ 12 ≈ 58 % de moins. Le fait d’être secoué réduit l’élongation des cellules des entre-nœuds en croissance (et favorise l’épaississement), pas les mitoses du méristème. (2)
3. c)Abrités : 18 ÷ 60 = 30 % de tiges cassées ; secoués : 3 ÷ 60 = 5 %, soit six fois moins. Les tiges courtes et épaisses résistent mieux au vent. (2)
4. d)Une même variété, au même âge, prend une forme différente selon le milieu : c’est la thigmomorphogenèse, une modulation du développement par les contacts et le vent, qui agit sur l’élongation des entre-nœuds tandis que le nombre de phytomères ne change pas. Une plante fixée ne peut pas se mettre à l’abri : elle ajuste sa forme sur place. Ce choix a un prix : une tige plus courte expose moins haut ses feuilles à la lumière. La réponse est donc un compromis entre résistance mécanique et accès à la lumière, avantageux là où le vent souffle souvent. (2)

Méthode — Comparer le nombre de nœuds avant de conclure : même nombre de phytomères, donc c’est l’élongation des entre-nœuds qui change.