Croissance et développement Auteur : Frédéric Puech Formateur SVT ESPE de Bretagne
Objectifs Ce cours en ligne vous apportera une information de base, richement illustrée, concernant la thématique «Croissance et développement». Ce cours est divisé en 4 chapitres : Chapitre 1 : La procréation dans le monde animal Chapitre 2 : La régulation de la fonction de reproduction chez l'homme Chapitre 3 : La reproduction sexuée chez les plantes à fleur Chapitre 4 : Une stratégie particulière de colonisation du milieu : la reproduction asexuée Un ensemble d exercices accompagne chaque chapitre.
Chapitre 4 Une stratégie particulière de colonisation du milieu : la reproduction asexuée La reproduction asexuée consiste à produire un ou plusieurs nouveaux individus à partir d un seul parent. Dans ce mode de reproduction, les descendants sont identiques sur le plan génétique, aussi bien entre eux qu avec leur unique parent, tandis que la reproduction sexuée produit des individus différents génétiquement, tant entre eux qu avec leur parents. Ce mode de reproduction est moins répandu chez les animaux que chez les végétaux mais on le trouve néanmoins dans des groupes variés où il coexiste, le plus souvent, avec un mode de reproduction sexuée. 1. La reproduction asexuée chez les animaux Ce mode de reproduction se rencontre : chez les hydres d eau douce, les coraux, certaines méduses et anémones de mer, certains vers certains insectes. En outre, certains animaux sont capables de régénérer un membre amputé, comme les crabes et les tritons, voire une grande partie du corps, comme les vers de terre. 1.1 Des modalités très différentes La reproduction asexuée des animaux revêt diverses modalités. Il peut s agir : du bourgeonnement de nouveaux individus à partir de l organisme parental, comme chez l hydre et chez certaines méduses. Lorsque les nouveaux individus restent unis à l organisme d origine, il se forme une colonie, comme chez les coraux. Reproduction asexuée d'une Hydre par bourgeonnement de la fragmentation (phénomène de stolonisation) permettant d'obtenir une chaîne d'individus à partir d'un seul individu Reproduction asexuée d'un Syllidien (Syllinae), ver faisant partie des annélides
de la division binaire ou scissiparité consistant à obtenir deux individus par division d'un individu père. On l'observe très souvent chez des organismes unicellulaires (ex Paramécie) 1.2 Le cas particulier de la parthénogenèse La parthénogenèse constitue un cas à part. Cette dernière modalité est originale car, bien qu asexuée, elle nécessite des cellules reproductrices. En effet, dans la parthénogenèse, une cellule reproductrice femelle se développe en un nouvel individu sans avoir été fécondée. Quelques exemples : Les abeilles la parthénogenèse est le seul mécanisme de production des mâles, appelés faux-bourdons, alors que les femelles, ouvrières ou reines, résultent de la reproduction sexuée entre la reine et les mâles (chez les abeilles, les reines sont les seules femelles à acquérir la capacité à se reproduire et donc à pondre des œufs). Les pucerons les cochenilles les phasmes les daphnies (petits crustacés) A gauche, une ouvrière (femelle) ; à droite, un faux-bourdon (mâle) Pucerons (adultes et stades larvaires) (source : banque nationale de photos en SVT)
2. La reproduction asexuée chez les végétaux De façon générale, les plantes sont capables de se propager localement et tendent ainsi à envahir plus ou moins leur territoire. Elles peuvent aussi se disséminer à de grandes distances et peuvent ainsi coloniser de nouveaux territoires. Le plus souvent, la propagation se fait par multiplication végétative, c est-à-dire par reproduction asexuée, tandis que la dissémination se fait par l intermédiaire d organes spécialisés, spores, graines ou fruits, résultant de la reproduction sexuée et qualifiés globalement de semences. Comme la multiplication végétative ne fait intervenir aucun phénomène sexuel, la plante obtenue est génétiquement identique à la plante mère. On appelle clone un organisme génétiquement identique à celui qui lui a donné naissance. La multiplication végétative est une forme de reproduction dans laquelle une partie de l appareil végétatif (la partie non reproductrice de la plante), racine, tige ou feuille, est susceptible de redonner naissance à une plante entière. 2.1 Multiplication par formation d'organes spécialisés Des organes spécialisés sont développés par de nombreuses espèces végétales pour coloniser leur milieux de vie. Les stolons : Ce sont des tiges à croissance horizontale (au ras de terre) et dont les feuilles sont réduites à des écailles. C'est le bourgeon terminal qui s'enracine et donne un nouvel individu ; les individus restent attachés les uns aux autres par le stolon au moins provisoirement. Chez le fraisier, il faut couper les stolons une fois que les racines sont bien formés afin de séparer les plants. Stolon de fraisier Les rhizomes : Ce sont des tiges souterraines à croissance horizontale dont les feuilles sont réduites à des écailles et sur lesquelles apparaissent des bourgeons. Ce sont des structures pérennes (vivant plusieurs années), qui comportent souvent des racines adventives. Rhizome d Iris
Les bulbes : Un bulbe est une pousse souterraine verticale disposant de feuilles modifiées utilisées comme organe de stockage de nourriture par une plante à dormance. Bulbe de tulipe vu en coupe Les tubercules : organe de réserve, généralement souterrain, qui assure la survie des plantes pendant la saison d'hiver ou en période de sécheresse (organes renflés par l'accumulation de substances de réserve) rhizome tubérisé : la pomme de terre Organes transformés en tubercules : la racine, le rhizome, la base de la tige, l ensemble racine + base de la tige. Lorsque ces organes deviennent des tubercules on dit qu ils sont tubérisés ou qu il y a tubérisation. Ils sont alors renflés par l accumulation de substance de réserve. racine tubérisée : la carotte tige tubérisée : le Chou-rave Ensemble base de la tige + racine tubérisé : la betterave
Les rejets : Certaines plantes émettent de jeunes plantes sur les côtés appelés «rejets», «surgeons» ou «drageons» si elles se développent à partir de racines. Les plantes de la famille des Broméliacées par exemple, émettent des rejets lors de la floraison (elles meurent après celle-ci). Séparation d'un drageon de Broméliacées 2.2 Multiplication végétative artificielle traditionnelle La multiplication végétative artificielle est exploitée, non seulement en agriculture, mais aussi en laboratoire, pour multiplier et propager les plantes alimentaires ou ornementales. Le principe est basé sur la totipotence cellulaire végétale, c'est à dire la propriété qu ont certaines cellules végétales à pouvoir reconstituer l'organe manquant ou un individu identique à la plante mère. Les cellules végétales ont la capacité de perdre leur spécificité (étape de dédifférenciation), et ainsi redevenir des cellules embryonnaires non spécialisées, de se multiplier (formation d'un CAL) et de se différencier ensuite en d'autres cellules spécialisées afin de reconstruire l'organe manquant (ex : bouturage d'un fragment de tige) ou la totalité de l'organisme (ex : bouturage à partir d'une feuille) Le bouturage : Le bouturage consiste à reproduire une plante en isolant un organe ou un fragment d organe que l on place dans l eau ou en terre. Une fois des racines formées, il se développe un nouvel individu. Des préparations à base d hormones végétales (hormones de bouturage ou auxine de synthèse) peuvent être utilisées pour faciliter le bouturage. Bouturage du Géranium Le bouturage artificiel peut-être réalisé à partir de jeunes tiges chez un grand nombre d espèces (géranium, osier, rosier, saule, groseillier, laurier-rose, forsythia, yucca, etc.) ou de feuilles (bégonia, Saintpaulia). Toutefois, certaines espèces sont impossibles à bouturer. Bouturage du Saintpaulia
Le marcottage : Le marcottage consiste à provoquer la formation de racines sur une partie de végétal AVANT de la séparer du pied mère Marcotte simple : Une branche ou rameau solidaire à sa souche est couchée dans un troue de 20 cm à 25 cm de profondeur que l'on remplit de bonne terre, en maintenant, si c'est nécessaire, la marcotte au moyen de crochets et de tuteur enfoncés dans le sol. Marcottage de la vigne Marcottage aérien : La méthode de marcottage aérien, au lieu de coucher le rameau dans le sol, consiste à placer à la hauteur voulue un pot ou un sac plastique rempli de terreau Marcottage de Camélia Le drageonnage : Le drageonnage est une méthode de multiplication spécifique aux plantes émettant des rejets ou drageons en périphérie de la plante mère. C'est le cas de certains arbres ou arbustes notamment le Lilas, le Merisier, le noisetier ou encore le Ligustrum. Le drageon est une nouvelle pousse qui naît de la racine d'un végétal. Drageon à séparer
Le greffage Procédé de multiplication végétative réalisé par l'union d'une partie d'une plante (greffon) et d'une partie d'une autre (porte-greffe ou sujet) en vue d'obtenir un seul individu. Sur le plan agronomique, l'intérêt de la greffe est d'associer les caractéristiques du portegreffe et du greffon, le premier apportant notamment l'adaptation au sol et au climat, la rusticité et la vigueur par exemple, le second celles des produits sélectionnés, fruits et fleurs par exemple que l'on désire obtenir. Quelques exemples de méthodes de greffage Il existe de nombreuses méthodes de greffage, différant par des détails dans les techniques. 2.3 Multiplication végétative par culture in vitro La culture in vitro, réalisée en laboratoire (dans des éprouvettes, tubes à essai.. par exemple), est une technique de multiplication végétative visant à régénérer une plante à partir de cellules ou de tissus végétaux mis en culture dans un milieu artificiel spécifique, dans un environnement contrôlé (température, ph et éclairement), et dans des conditions de stérilité strictes. Cette technique exploite la totipotence cellulaire végétale. La culture in vitro, au niveau végétal, peut être utilisée pour : Reproduire à l'identique une plante et la multiplier en grande quantité pour, par exemple, réduire le coût de production ou les mettre sur le marché dans les plus courts délais ; Préserver des espèces anciennes et/ou menacées; conserver la biodiversité ; Élaborer de nouvelles variétés de plantes plus rapidement ; Garder des plants stériles et obtenir des plantes saines.