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Les Spermatophytes sont des plantes caractérisées par la présence de fleurs (rudimentaires ou élaborées) et la présence de graines, organes de conservation et de dissémination de l'espèce. L'apparition de la fleur et l'arrivée de la graine marquent un événement nouveau : la conquête décisive du milieu terrestre. Les Spermatophytes ont fait la dernière grande révolution de l'histoire des Végétaux. La spécialisation de la fécondation dans le milieu aérien a permis de réduire le gamétophyte à quelques cellules. Le gamétophyte microscopique est entièrement recouvert par les tissus du sporophyte. Le sporophyte, au stade embryonnaire, est inclus dans un graine avec une réserve de nourriture pour que celui-ci se développe lors de la germination. La fleurLa fleur fait partie du sporophyte et est un appareil reproducteur asexué. Mais, comme elle porte des gamétophytes mâles ou femelles, on parle de fleurs mâles ou femelles par un excès d'analogie. La fleur est formée de pièces centrales qui sont les organes sexuels de la fleur et de pièces périphériques formant le périanthe. La fleur est portée sur un axe, le pédoncule, dont l'extrémité renflée, le réceptacle, porte les différentes pièces. Le périanthe est formé du calice groupant les sépales, et de la corolle groupant les pétales. Les organes sexuels, les uns mâles sont les étamines formées de l'anthère et du filet ; les autres organes, femelles, font partie du pistil. Celui-ci, composé de carpelle que vous étudierez plus tard, comprend un stigmate, un style et un ovaire renfermant un sac embryonnaire. Observez la fleur sur la figure ci-dessous. Les pièces, les plus externes, qui entourent la fleur à sa base, sont les sépales. Observez leur point d'attache sur le réceptacle. Observez les pétales et remarquez qu'ils sont reliés au réceptacle en position légèrement plus interne que les sépales. Combien de pétales et de sépales réunis comprend cette fleur ? Observez les étamines, leur disposition ainsi que leur lien sur le réceptacle. L'anthère ouverte laisse échapper des grains de pollen colorés. Remarquez le pistil et identifiez ses trois parties : stigmate, style et ovaire. Observez la coupe transversale de l'ovaire. Vous verrez des loges remplis de petites sphères blanches ; ce sont les ovules. L'organe mâle de la fleur, producteur de grains de pollen, est l'étamine. L'étamine comprend une partie renflée, l'anthère et le filet qui la supporte. Observez la coupe transversale de l'anthère et notez que l'anthère est composée de deux chambres polliniques. Chacune d'elles est formée de deux sacs polliniques où vous pouvez observer des grains de pollen.
L'organe femelle est le pistil, composé de carpelles qui sont porteurs de sacs embryonnaires. Le pistil est formé d'une partie renflée, l'ovaire, d'une partie allongée, le style, et d'une partie élargie au sommet du style, le stigmate. Observez la coupe transversale d'un pistil et notez qu'il y a trois sections réunies en un organe clos. Les trois sections sont des carpelles. Les trois carpelles comprennent, en leurs marges, des ovules qui portent un sac embryonnaire (ensemble de noyaux difficiles à voir).
Les fleurs de GymnospermesL'embranchement des Spermatophytes compte deux classes : les Gymnospermes et les Angiospermes. Les Gymnospermes se distinguent des Angiospermes selon trois critères : le type de feuille, le type de fleur et le type de graine. Nous traiterons la classification des Spermatophytes lors d'un laboratoire en présentiel. Pour l'instant, nous nous attarderons surtout sur les différences florales. Nous avons déjà observé la fleur des Angiospermes formée des étamines, productrices de grains de pollen, d'un pistil composé de carpelles, porteurs de sacs embryonnaires, d'une corolle et d'un calice. Chez les Gymnospermes, les cônes sont formés d'écailles. Chacune d'elles est une étamine ou un carpelle. Le cône est dépourvu de corolle et de calice. Le cône est une inflorescence (ensemble de fleurs) toujours unisexué où n'apparaissent que des étamines ou des carpelles. Chaque écaille du cône mâle est une étamine portant à sa face inférieure deux sacs polliniques qui contiennent les grains de pollen. Observez un cône mâle coupé longitudinalement et montrant des écailles portant sur la face inférieure un des deux sacs polliniques.
Chaque écaille du cône femelle est un carpelle portant sur sa face supérieure deux ovules. Les ovules sont nus parce que le carpelle ne s'est pas refermé ; on dit que le carpelle est ouvert. L'ovule nu renferme un sac embryonnaire. Observez un cône femelle en coupe transversale et remarquez les écailles du cône ; ce sont les carpelles qui portent les ovules.
La reproduction asexuée existe chez les Métaphytes et se présente sous la forme de bourgeonnement. On définit le bourgeonnement comme étant l'apparition d'une excroissance pluricellulaire sur l'organisme-père, lequel produit, par une série de mitoses, un organisme-fils complet. L'organisme-fils peut se détacher de l'organisme-père ou y demeurer attaché. La reproduction sexuée est un mode courant chez toutes les Spermatophytes. Nous porterons notre attention à la reproduction sexuée des Angiospermes chez qui, la double fécondation est une caractéristique. Le gamétophyte mâle, appelé grain de pollen, produit deux noyaux-anthérozoïdes qui sont les gamètes mâles. Le gamétophyte femelle, appelé sac embryonnaire, renferme l'oosphère, gamète femelle, et deux noyaux polaires. La fécondation de l'oosphère par un noyau-anthérozoïde forme le zygote (2n). La fécondation des deux noyaux polaires par l'autre noyau-anthérozoïde forme la cellule-mère de l'albumen (3n). On dit qu'il y a une double fécondation chez les Angiospermes. & Campbell, figure 27.22 L'albumen est une nourriture qui servira à alimenter l'embryon. Le cycle des Spermatophytes LE GRAIN DE POLLEN Le grain de pollen, obtenu par mitose sur la microspore, est formé d'une cellule à deux noyaux lorsqu'il est libéré du sac pollinique. Le noyau végétatif s'approprie une grande partie du cytoplasme pour former la cellule végétative correspondant à un prothalle réduit. Le noyau reproducteur ayant peu de cytoplasme forme la cellule générative, souvent lenticulaire. LE TUBE POLLINIQUE Le grain de pollen est transporté par des animaux sur le stigmate d'une fleur femelle où il germera et formera un tube pollinique dans les tissus du pistil. Le noyau végétatif est responsable de la formation du tube. Le noyau reproducteur produit par mitose deux noyaux-anthérozoïdes qui descendent dans le tube pollinique pour aller l'un féconder l'oosphère et l'autre féconder les deux noyaux polaires. Cette double fécondation se fait après que le tube pollinique ait pénétré dans le sac embryonnaire. LE SAC EMBRYONNAIRE Le gamétophyte est le sac embryonnaire. Il est formé d'une cellule à huit noyaux obtenus par trois mitoses successives sur le noyau de la macrospore. Le sac embryonnaire comprend le gamète femelle ou oosphère, les deux noyaux polaires, appelés parfois le "noyau secondaire", et cinq autres noyaux ; ces cinq noyaux se délimitent un cytoplasme et donnent deux synergides et trois antipodes. Ces cinq cellules sont comparables à un prothalle réduit. LE ZYGOTE ET L'ALBUMEN La double fécondation mène à la formation d'un zygote à 2n et d'une cellule-mère de l'albumen à 3n. Dans le sac embryonnaire, le développement qui suit la fécondation n'implique que le zygote et la cellule-mère de l'albumen. LA FORMATION DE L'EMBRYON Le zygote se cloisonne par mitoses successives. Une partie, située du côté du micropyle, donne un cordon qui fixera l'embryon aux parois du sac embryonnaire. Ce cordon s'appelle le suspenseur. L'autre partie donne par cloisonnement l'embryon qui demeure enfermé dans le sac embryonnaire. L'embryon comprend une radicule, située du côté du suspenseur et de l'autre côté, on y trouve une tigelle avec son bourgeon terminal ainsi qu'un ou deux cotylédons suivant que la plante est Monocotylédone ou Dicotylédone. LA FORMATION DE L'ALBUMEN La cellule-mère de l'albumen se divise plusieurs fois pour donner l'albumen qui est le tissu nourricier de l'embryon. LA FORMATION DE LA GRAINE La graine est beaucoup mieux adaptée pour la dispersion que les spores des plantes plus primitives. La graine qui n'est nullement l'équivalent d'une spore, renferme de nombreuses cellules organisées en trois parties principales : une couche externe protectrice, les téguments, un embryon pluricellulaire à l'origine de la nouvelle génération sporophytique et une réserve alimentaire servant à nourrir l'embryon au cours de son développement initial. La graine est une innovation qui favorise la survie et la perpétuité des plantes terrestres. Parallèlement aux développements pour la mise en place de l'embryon, les téguments de l'ovule s'épaississent pour donner les téguments de la graine.
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