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Préambule Cette version du cours de Biologie du développement des plantes constitue un cadrage général, qui reprend des éléments acquis en licence, les complète et les développe. Elle peut être considérée comme une base indispensable pour assimiler des données plus approfondies présentées en cours ou procéder à des recherches bibliographiques personnelles dans le cadre des travaux dirigés.

Cette articulation du cours est complétée par un fascicule de figures qui pour le moment n’est pas disponible en ver dès le commenceme module aux étudiant Bonne lecture, Bon tr ra communiqué 91 p g BIOLOGIE DU DEVELOPPEMENT DES PLANTES CHAPITRE I : INTRODUCTION GENERALE CHAPITRE Il – LE DEVELOPPEMENT VEGETAL : CROISSANCE ET DIFFÉRENCIATION Il -A- LA CROISSANCE .

Il-AI Les deux composantes de la croissance : Il-AI -a- La division cellulaire : Il-AI -b- Grandissement cellulaire : Il -A 2 -Relations entre croissance et métabolisme (besoin énergétiques et en matériaux de base) Il -A 2 a- Besoins en molécules de base Il -A 2-b Besoins énergétiques : cultivées : Il-A6 — c- Croissance végétale et associations symbiotiques CHAPITRE Ill : LES HORMONES VEGETALES III-A -LES FACTEURS QUI CONTROLENT LE DEVELOPPEMENT ET LEURS INTERACTIONS : III-B-GENERALITES SUR L’HORMONOLOGIE VEGETALE .

III-B- a – Notion d’hormone et comparaison hormones végétales – hormones animales III-B- b- Les différents types d’hormones végétales : Ill-B-c- Méthodes d’études des hormones végétales et de leurs mecanlsmes d’action : III-B -d- Notion de récepteur hormonal : III-B- e- Un exemple d’approche biochimique pour la caractérisation de récepteur hormonal : le marquage par photoaffinité III-B- f- Un exemple d’approche génétique pour la caractérisation de récepteur ormonal : le cas des récepteurs de l’éthylène III-C- L’ACIDE g INDOLACETIQUE ET LES AUXINES III-C- a- Nature chimique des auxines : III-C- b Répartition et évolution dans la plante III-C- c- Facteurs intervenants dans la régulation du taux d’auxine – Biosynthèse – Dégradation – Transport – Inactivation : III-C- d- Diversité des effets biologiques. Exemple particulier de la croissance des fruits : III-C- e- Mécanismes d’action dans le phénomène de grandissement cellulaire III-C- f- Les récepteurs d’auxine III-C- L’auxine et le cont 2 91 ssion des eènes .

Gibberellines chez les plantes par génie énétique ES CYTOKININES E- a- Historique et découverte : Ill- – b- Nature chimique : – c- Biosynthèse – Métabolisme I E- d- Cytokinines dans la plante : – e- La perception et la transduction du signal cytokinine : III-E Il-E- f- Ingénierie de la production des cytokinlnes : III-F – L’ETHYLENE Il-F— a- Découverte du rôle hormonal : Il-F-b- Production par la plante : Il-F—c- Voies de biosynthèse et régulation de la synthèse : F—d- Effets physiologiques • Il-F—e— Mécanismes d’action de l’éthylène : Il-F-f- Applications biotechnologiques : III-C – L’ACIDE ABCISSIQUE III-G- a— Historique – Découverte Il-G— b— Nature chimique —Biosynthèse : III-G- c- Effets physiologiques et mécanismes d’action .

III-H – LES BRASSINOSTEROIDES III-H- a- Découverte , Historique Il-H— b- Structure et Biosynthèse des Brassinostéroides : III-H- c- Effets physiologiques des brassinostéroïdes : -H- d- La perception et la transduction des brassinostéroïdes : Ill CHAPITRE IV – LES PHOTORECEPTEURS CHEZ LES VEGETAUX IV-A- IN RODUCTION : IV-B – LE PHYTOCHROME : IV-BI- Découverte du phytochrome : IV-B2- Généralisation des résultats : Universalité du – Diversité des ffets : IV-B3 —Méthodes d’étude du h ochrome . IV-84 -Structure du phyto 3 91 hytochrome DE CROISSANCE V-Al -Interactions système radiculaire —système aérien : V—A2 -Les corrélations entre bourgeons — la dominance apicale : V-A2- a-Mise en évidence . V-A2- b- Mécanisme de la dominance apicale : V-A2- c – Autres phénomènes influençant la forme, l’architecture des végétaux : V-B- LA DORMANCE DES BOURGEONS UN EXEMPLE DE PERIODICITE SAISONNIERE : V-B- a- Notion de vie ralentie et de vie active V-B- b- Les deux types de vie ralentie : V-B- c- La dormance des bourgeons :

V—B- c-l- Signification biologique de la dormance en relation avec l’adaptation aux conditions de vie défavorables : V-B- c-2- L’entrée en dormance : V-B- c-3- La levée de dormance : V-B- c-4- Contrôle hormonal de la dormance : V—B- c-5- Variabilité de la profondeur des dormances : CHAPITRE VI : LES PRINCIPALES ETAPES DU CYCLE DE DEVELOPPEMENT VI -A – PHYSIOLOGIE DE LA GERMINATION VI-AI- Introduction – Problème de terminologie concernant la germination : Vl-A2- Conditions de formation et viabilité des graines Vl-A3- Aspects biochimiques de la germination VI-A4- Aspects Physiologiques de la germination . VI-A5- L’industrie des semences en France : Vl-A6- La graine organe cible pour les transformations génétiques : VI-B- PHYSIOLOGIE DE LA FLORAISON VI-BI- Conditions de la floraison : Vl-B2- La Vernalisation Vl-B2- a- Mise en évidenc 4 191 espèces suivant leurs exigences photopériodiques .

Vl-B3- c- Etudes physiologiques des mecanismes induisant la floraison en réponse à la photopériode VI-B3- d- Intervention du phytochrome et d’autres photorécepteurs dans le contrôle de la floraison — problème de la mesure du temps VI-B3- e- Photopériodisme et répartitions des espèces : VI-B3- f- Aspects moléculaires de la différenciation florale : Vl-c- PHYSIOLOGIE DE LA SENESCENCE VI-CI- Modalités de la sénescence selon les types de végétaux : VI-C2- Modifications liées à la sénescence : VI-C3- Les causes de la sénescence Vl-C4- La sénescence foliaire une étape de remobilisation des éléments nutritifs pour le remplissage des graines.

VI-C5- Approches Biotechnologiques visant à différer la senescence Vl-C6 – L’abcission VI-C6- a- Description du phénomène : VI-C6- b- Mécanismes : Ce cours porte sur les mécanismes et les facteurs influençant le développement des végétaux, ‘acquisition de leur taille, de leur forme et de leurs fonctions. Notre anthropomorphisme conduit souvent à considérer ces problèmes comme secondaires. Cela se traduit par l’effort de recherche consacré aux organismes animaux qui est 10à 20 fois plus élevé que celui consacré aux plantes. II est vrai que le débouché dans le cas de la biologie animale est la santé et la longévité humaine. Pourtant les plantes, producteurs rimaires dans la biosphère, sont la source directemen S 91 carbone à travers la photosynthèse, à l’émission d’oxygène qui en résulte et ? l’extraordinaire potentiel de ynthèse chimique des plantes conduisant à des molécules très diversifiées.

L’évolution qui a conduit aux 240 000 espèces de plantes à fleurs actuellement recensées, s’est accompagné de différentes stratégies adaptatives aux plans morphologiques et biochimiques et aux plans de tolérance ou de lutte contre les stress biotiques et abiotiques. Ces stratégies très efficaces indispensables pour un organisme immobile comme la plante sont de plus en plus décryptées dans le cadre de ce qu’on appelle parfois l’écologie biochimique pour ce qui est des interactions avec les facteurs biotiques. Ces aspects adaptatifs peuvent être illustrés ici de façon simple ? 2 niveaux 1. le rôle de polymères dans l’acquisition du port dressé des végétaux (lignines) et de l’homéohydrie (cutine).

Les lignines polymères phénoliques déposées dans les parois qui sont apparues chez les plantes vasculaires il y a 350 millions d’années ont conféré aux cellules végétales une rigidité compatible avec le développement de végétaux de grande taille et secondairement un système vasculaire (passage des bryophytes aux ptéridophytes). La cutine revêtement de surface des feuilles de nature lipidique empêchant ‘évaporation de l’eau a contribué au maintien contrôlé de l’état hydrique des tissus, les échanges ne se produisant plus de façon extrêmement régulée qu’au niveau des stomates. adaptations font des plantes terrestres un grand succès évolutif puisqu’elles ont colonisé toutes les latitudes sous tous les climats.

Dans ce contexte évolutif il faut souligner que la photosynthèse est un événement ancien (3 milliard d’années chez les bactéries procaryotes) par rapport ? l’invasion par les plantes du milieu terrestre 400 millions d’années. D’une façon générale, la plante dispose d’une panoplie de ifférentes variantes de programmes d’expression génétique. Elle se développe dans un environnement fluctuant et agressif. Face à chaque type de contraintes la plante est capable de sélectionner dans cet ensemble des programmes génétiques de rechange dont la réalisation permet une meilleure adaptation aux nouvelles conditions. Cette aptitude à utiliser des signaux environnementaux pour piloter l’expression du génome est une spécialité du monde végétal connue sous le nom plasticité phénotypique.

La biologie du développement chez les plantes en différentes étapes : ?mergence de la discipline 1870 Julius Sachs 1870-1970 Approche corrélative relevant de la physiologie traditionnelle 1970-2000 Approche mécanistique impliquant de façon croissante la biochimie, la biologie et la génétique moléculaire 2000Approches intégrées 91 données de la génomique spatio-temporelle des gènes = expression hétérologues des gènes et production de protéines recombinantes pour l’étude des relations structure/fonction – obtention de mutants, de plantes transgéniques = phénotypage par techniques biochimiques et physiologiques = étude des réactions croisées entre gènes (cross-talk) et de ‘expression globale du génome. En Biologie du développement des plantes malgré des projets rapides de nombreux mécanismes restent mal compris ou seulement en partie expliqués, le déterminisme de la floraison par exemple. Comment expliquer ces insuffisances, ces retards qui vous apparaîtrons parfois décevants. 1. es végétaux que nous allons considérer sont des pluricellulaires donc présentent un fonctionnement beaucoup plus complexe que des bactéries ou des unicellulaires (relations transport entre cellules). 2. les végétaux ont par rapport aux animaux un fonctionnement arfois plus complexes et surtout au niveau du rôle de l’environnement sur la physiologie. Cintégration des fluctuations de renvironnement représente ainsi une dimension supplémentaire particulièrement complexe. 3. reffort de recherche sur le fonctionnement des végétaux est récent et quantitativement est beaucoup moins important que celui consacré à l’étude du fonctionnement des animaux comme cela a été dit plus haut. Les retombées pratiques des études de Biologie du développement.

L’amélioration des rendements et de la productivité agricole est classiquement due pour 8 91 aintenant une obligation, la progression des connaissances en Biologie du développement autorise des avancées dans des domaines associés à l’amélioration génétique ou des domaines associés à la production : identification des gènes utilisés pour la sélection génétique ou la transgénèse maîtrise de la culture « in vitro » régulateurs de croissance utilisés en agriculture inspirés des effets des hormones naturelles meilleure exploitation des facteurs du milieu dans le cadre des cultures en serres ou enceintes climatiques. Retombées pratiques d’une meilleure connaissance du éterminisme et contrôle des étapes du développement germination, floraison, sénescence. Définitions Le terme de développement tel que nous l’utiliserons représentera l’ensemble des modifications d’ordre quantitatif et qualitatif qui se déroulent au cours de la vie de la plante. En effet lorsque Pon examine un organisme végétal en fonction du temps on peut observer des différences à chaque examen.

En considérant uniquement les variations irréversibles (une plante peut passer d’un état de flétrissement à un état tu it alors d’une modification 9 191 qualitatif on parle alors de ifférenciation. Ces modifications se traduisent par l’acquisition de propriétés nouvelles morphologiques ou fonctionnelles à l’échelon cellulaire ou de l’organe qui faut parfois franchir au végétal une étape bien particulière de sa vie (ex : la floraison). La différenciation peut être considéré comme un accroissement en complexité, pas toujours mesurable mais décelable. Le fait de rassembler croissance et différenciation sous le terme de développement comprend plusieurs avantages.

Cela correspond au sens commun de développement, se développer (s’accroitre mais e transformer) û On retrouve cette idée dans l’expression cycle de développement On regroupe sous un seul terme 2 types de phénomènes qui se déroulent le plus souvent simultanément. Un autre terme plus rarement utilisé est Morphogénèse (parfois synonyme de développement) qui au sens éthymologique signifie acquisition de la forme. Le terme a été souvent retenu dans l’expression photomorphogénèse. Ce cours considérera les problèmes de développement chez les spermatophytes ou plantes ? graines et plus particulièrement chez les angiospermes qui représentent la grande m