T.P.E. Problématique : SOMMAIRE : Pourquoi la tige d une plante est-elle orientée vers le haut pendant sa croissance?

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1 T.P.E. Réalisé par Céline Boiret, Amélie Fradin et Stéphanie Gournet. Problématique : Pourquoi la tige d une plante est-elle orientée vers le haut pendant sa croissance? SOMMAIRE : -> Cliquez sur la partie que vous voulez, et revenez au sommaire en re-cliquant sur le titre. 1

2 INTRODUCTION (GOURNET Stéphanie) I. Le phototropisme 1/ Expériences (BOIRET Céline) 2/ Résultats (BOIRET Céline) 3/ Interprétation (FRADIN Amélie) a.) Présentation générale du coléoptile b.) Explication du mécanisme d une hormone prépondérante : l auxine c.) Pourquoi une telle courbure? II. Le géotropisme 1/ Expériences (BOIRET Céline) 2/ Résultats (BOIRET Céline) 3/ Interprétation (FRADIN Amélie) a.) Définition b.) Première étape : la géoréception c.) Le système effecteur d.) Conclusion CONCLUSION (GOURNET Stéphanie) LEXIQUE (GOURNET Stéphanie) BIBLIOGRAPHIE (GOURNET Stéphanie) 2

3 INTRODUCTION Lors de la germination* d une graine, on constate que la croissance de la tige est orientée «vers le haut». Cependant, il arrive quelques fois que celleci soit «courbée» dans une autre direction : cela est dû aux différents stimulus extérieurs qui entraînent une modification de la direction de la croissance de la plantule. Ce phénomène est appelé le tropisme* d une plante. Comment peut-on alors définir les différents facteurs qui interviennent dans ce tropisme? Pour émettre des hypothèses, nous avons, dans un premier temps, consulté plusieurs encyclopédies et quelques sites Internet. Suite à plusieurs séances de recherches, on a pu mettre en évidence plusieurs facteurs dont le phototropisme*, action de la lumière sur le coléoptile, et le géotropisme*, action de la pesanteur* sur la tige. Ces deux facteurs vont donc représenter les deux grandes parties de notre T.P.E. afin de les soumettre à des études expérimentales. 3

4 I. Phototropisme 4

5 Problématique : La lumière joue-t-elle un rôle dans le tropisme* d une plante? Hypothèse : La tige s oriente vers la source lumineuse. 1) Expérience Pour tester cette hypothèse, nous avons effectué une expérience qui consiste à montrer l influence de la lumière sur plusieurs graines. Nous avons commencé celle-ci le 28 décembre 2000 dans le sous-sol de Céline Boiret ; On a remplie trois pots de terreau, d un bulbille* d ail, de cinq graines d haricots et de dix graines de lentilles. Nous les avons placés 24 heures sur 24, pendant vingt-quatre jours, près d une lumière blanche à une température constante d environ 10 C. Schéma du protocole : 5

6 Photo du protocole : photo prise le 28 décembre Après un arrosage quotidien, nous avons constaté au bout de vingt-quatre jours les résultats suivants 2) Résultats Photo du résultat : photo prise le 21 janvier

7 Nous avons regroupé les diverses informations de notre expérience, achevée le 21 janvier 2001, sous forme de tableau : Graines Orientatio n Jours Angle d inclina ison en C Distance de la lumière en cm 1 bulbille* d ail 1 vers la lumière haricots 3 vers la lumière lentilles 10 vers la lumière On constate alors que quatorze plantes sur seize ont poussé en direction de la lumière. L hypothèse peut donc être confirmée, la lumière est l un des facteurs qui intervient sur la croissance d une plante. Remarques : Plus les plantes se trouvent éloignées de la lumière, moins leur tige est inclinée. On peut donc en conclure que le tropisme tient aussi compte de l intensité de la lumière. On constate que pour les lentilles, l inclinaison de la plante a produit un renversement de celles-ci c est-à-dire que les tiges se sont trouvées presque couchées à l horizontale : cela est dû très certainement à la fine épaisseur de la tige. Malqré cette difficulté à évoluer, on observe que les feuilles de celles-ci se sont réorientées vers la lumière. Par conséquent, l hypothèse est bien confirmée (cf schéma page précédente). 7

8 Schéma sur l orientation des lentilles 8

9 3) Interprétation D après les expériences vues préalablement, nous pouvons donc conclure que la tige pousse bien vers le haut, mais, plus précisément, vers une source lumineuse. Mais pourquoi s oriente-t-elle vers la lumière? a.) Présentation générale du coléoptile* La tige, lors de la germination*, est composée de plusieurs zones qui forment le coléoptile. La première s appelle la partie basale : elle constitue le bas de la plantule. La seconde se nomme la partie apicale : elle comprend l apex c est-à-dire le sommet de la tige. Nous aurions tendance à penser que l apex* serait à l origine de ce tropisme puisqu il est le premier à émerger à la lumière. Pour éviter un doute sur ce phénomène, nous nous aiderons du protocole suivant, pris dans un manuel scolaire : Effet de la lumière sur le coléoptile : 9

10 On observe que lorsque l apex* est encapuchonné, la lumière ne joue pas son rôle de stimulus. Ce schéma nous prouve donc que l apex est sensible à la lumière, et donc, qu il influence la courbure de la plantule. Maintenant, pour mieux comprendre ce résultat, «rentrons» à l intérieur de cette tige pour y voir les éléments qui sont à l origine de la sensibilité et de l attirance de la tige vers la lumière. b.) Explication du mécanisme d une hormone* prépondérante : l auxine* Le stimulus, qui est ici la lumière, est capté par l apex. Pourtant, la courbure se fait au niveau de la partie basale. Par conséquent, un «message» y est envoyé. Ce message est une hormone* appelé l auxine*. Cette substance chimique se trouve majoritairement dans la partie basale et provoque la croissance des cellules d élongation*. C est une molécule très petite qui circule à travers les cellules parenchymateuses* du phloème* et qui migre toujours dans le même sens c est-à-dire du sommet vers le bas de la tige. Ce phénomène peut donc être appelé un «transport polaire». Cette information gagne donc les cellules cibles de la région d élongation cellulaire* se trouvant dans la partie basale. Par conséquent, l auxine* joue un rôle prépondérant dans l incurvation d une plante. c.) Pourquoi une telle courbure? Cela est dû à une répartition inégale de l auxine sécrétée par le sommet de la plantule. La lumière stimule un déplacement de l auxine de la zone éclairée vers la zone obscure : celle-ci allonge les cellules de cette partie plus vite, ce qui provoque une courbure. Malgré tout, on peut constater qu une plante placée dans l obscurité poussera quand même vers le haut. Par conséquent, un autre facteur entre en jeu : le géotropisme. 10

11 II. Géotropisme 11

12 Problématique : La pesanteur* joue-t-elle un rôle dans le tropisme d une plante? Hypothèse : La tige s oriente vers le haut grâce à la pesanteur. 1)Expérience Pour définir l action de la pesanteur*, nous avons effectué une expérience. Pour commencer, nous avons installé trois pots, contenant tous cinq graines de lentilles, dans le noir, pour que l action de la lumière n intervienne pas. Nous les avons placés dans des positions différentes dans le but de mettre en évidence la, ou les directions que prennent la tige : -Le premier pot était placé à l endroit. -Le second pot était couché sur un de ses côtés. -Le troisième était à l envers. Tout comme les autres il contenait cinq graines de lentilles mais dans du coton pour maintenir les graines à l envers. Ces pots ont été maintenus à une température de 20 C, 24 heures sur 24 jusqu'à l apparition d un résultat. Schéma du protocole : 12

13 Photo du protocole : -> photo prise le 21 février ) Résultats Photo du résultat : -> photo prise le 8 mars

14 Nous avons regroupé les informations dans un tableau que voici : POTS Pot à l endroit Nombre de graines Nombre de tiges orientées vers le haut 5 5 Pot couché sur 5 4 le côté Pot à l envers 5 5 TOTAL Ces résultats nous permettent donc de confirmer l hypothèse ; Lorsqu il y a seulement la force de la pesanteur* qui intervient, la tige s oriente vers le haut, on parle alors de géotropisme négatif. 3) Interprétation La réponse des plantes à la pesanteur est flagrante, cette dernière expérience nous le prouve bien. a.) Définition La tige quelque soit sa position de départ, se dirigera obligatoirement vers le haut si aucun autre stimulus que la pesanteur entre en jeu : dans ce cas, le géotropisme est dit «négatif», puisqu il est contraire à celui des racines, dit «positif». La zone de perception du stimulus lors de la germination* est l apex* et la zone de réaction est la région d élongation cellulaire*. 14

15 b.) Première étape : la géoréception -> Identifions le récepteur du stimulus : G. Haberlandt avait suggéré que les grains d amidon*, situés dans les cellules cibles des cellules d élongation*, étaient de très probables géorécepteurs. Ces corps, formés dans des amyloplastes*, sont mobiles dans le cytoplasme* et vont s accumuler vers la zone inférieure des cellules. Schéma des cellules du coléoptile : 15

16 c.) Le système effecteur Les grains d amidon* réagissent avec l auxine* afin de pouvoir allonger les cellules. Lorsque la plante est couchée sur le côté, le déplacement des grains d amidon va modifier le trajet initial effectué par l auxine, pour qu un excédent de cette hormone* migre vers la face intérieure de cet organe. L auxine étant la substance chimique pour la croissance des cellules, elle permettra donc de stimuler une élongation plus rapide des cellules cibles du coléoptile*, grâce à l excédent de l hormone. d.) Conclusion Comme pour le phototropisme, le géotropisme est dû à une inégalité de répartition de l auxine. Lorsque la plante est verticale, l auxine diffuse, elle agit donc de façon homogène. Dans ce cas, la tige poussera donc droite et vers le haut, sans aucune courbure (si les autres stimulus possibles n entrent pas en jeu). 16

17 CONCLUSION Nos expériences et nos analyses, vues précédemment, nous expliquent parfaitement le fonctionnement de l orientation d une plante. D après toute cette étude, on s aperçoit que l auxine joue un rôle prépondérant dans le tropisme dune plante. Celle-ci intervient non seulement dans le géotropisme mais aussi dans le phototropisme, c est donc elle qui inflige à la plante une orientation en fonction des différents stimulus qu elle perçoit. Par conséquent, nous pouvons conclure que le tropisme d une plante obéit à l auxine qui, elle, est commandée par divers facteurs extérieurs. 17

18 Lexique : Amidon : Polymère du glucose, substance de réserve des végétaux. Amyloplaste : Plaste produisant de l amidon. Apex : ici, sommet de la tige. Auxine : Hormone végétale qui favorise notamment la croissance des plantes. Bulbille : Petit bulbe formé par un bourgeon auxiliaire ou adventif, susceptible, après s être détaché, de se développer dans une autre plante. Cellule parenchymateuse : Cellule formée par le parenchyme, c est-à-dire par un tissu végétal fait de cellules plus ou moins semblables. Coléoptile : Gaine enveloppant la tige lors de la germination. Cytoplasme : Ensemble des structures de la cellule vivante renfermé dans sa membrane, à l exclusion du noyau. Elongation cellulaire : Elongation de cellules déjà existantes. Géotropisme : Orientation imposée à la croissance d un organe végétal par la pesanteur. Germination : Développement de l embryon contenu dans une graine, mettant fin à la période de la vie latente, ou anhydrobiose. Hormone : Substance chimique émise par une ou plusieurs glandes d un être vivant et agissant sur l activité de l un de ses propres organes. Pesanteur : Attraction que la terre exerce sur les corps situés au voisinage de sa surface. 18

19 Phloème : Tissu conducteur des plantes qui sert au transport des glucides et des hormones. Phototropisme : Orientation imposée à la croissance d un organe végétal par la lumière : la plante s oriente vers la source lumineuse. Tropisme : Orientation imposée à la croissance d un organe végétal par différents stimulus extérieurs. Bibliographie : -> Encyclopédies : - Titre : «Encyclopaedia Universalis» Tome : 22 Pages : de 984 à Titre : «Axis» Tome : 10 Pages : de 286 à 287 -> Manuel scolaire : - Titre : «Sciences et vie de la terre» Option : science expérimentale Auteurs : Professeurs de lycée Thème : germination et croissance des végétaux, classe de 1 ère S. Page : 20 -> expérience sur le tropisme. -> Sites Internet : - Moteur de recherche : GOOGLE Mot clé : tropisme 19

20 Adresse : http ://levillage.ifrance.com/cyberbio/entée.htm - Moteur de recherche : YAHOO Mot clé : tropisme Adresse : s/lexique.htm - Moteur de recherche : GOOGLE Mot clé : phototropisme Adresse : http ://communes.quid.fr/web/plantes/q htm#n60 - Moteur de recherche : GOOGLE Mot clé : phototropisme Adresse : http :// ex.html - Moteur de recherche : YAHOO Mot clé : géotropisme Adresse : http ://www3.sympatico.ca/ericaron/végétaux.html - Moteur de recherche : GOOGLE Mot clé : géotropisme Adresse : - Moteur de recherche : YAHOO Mot clé : géotropisme Adresse : 20

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