Chapitre 1 : Les plantes et la structure cellulaire
La vie végétale : Principes unificateurs 2
Classification des plantes et cycle de vie 2
Le cycle de vie des plantes alterne entre générations diploïdes et haploïdes².
Encadré 1.1 Relations évolutives des plantes3
Aperçu de la structure de la plante 6
Les cellules végétales sont entourées d'une paroi cellulaire résistante⁶
Les parois cellulaires primaires et secondaires ont des compositions différentes.⁸
Les microfibrilles de cellulose et les polysaccharides de la matrice sont synthétisés par différents mécanismes9
Les jonctions plasmiques permettent la libre circulation des molécules entre les cellules9
Les nouvelles cellules proviennent de la division de tissus appelés méristèmes10
Type 12 de cellules végétales
L'épiderme recouvre la surface de la plante12
Les tissus de base constituent le corps de la plante12
Boîte 1.2 2e étape usine 14
Les tissus vasculaires forment un réseau de transport entre les différentes parties de la plante15
Organites des cellules végétales 15
Un biofilm est une bicouche contenant des protéines15
Nucléaire 19
L'expression des gènes implique à la fois la transcription et la traduction21
La régulation post-traductionnelle détermine la durée de vie d'une protéine21
Système endométrial 23
Le réticulum endoplasmique est un réseau de membranes internes23
Les vacuoles ont diverses fonctions dans les cellules végétales24
Le basophile est un organite de stockage des lipides25
Les microsomes jouent un rôle métabolique particulier dans les feuilles et les graines25
Organites semi-autonomes qui se divisent indépendamment25
Les prochromatoplastes se différencient en chromatoplastes spécialisés dans différents tissus végétaux28
La division des chloroplastes et des mitochondries n'est pas liée à la division du noyau29
Cytosquelette végétal 30
Le cytosquelette végétal est composé de microtubules et de microfilaments30
L'actine, la tubuline et leurs polymères fluctuent constamment dans les cellules vivantes30
Les protofilaments des microtubules s'assemblent initialement en une forme de plaque plate avant de s'enrouler en une forme cylindrique31
Les protéines motrices du cytosquelette assurent le flux cytoplasmique et le transport des organites33
Régulation du cycle cellulaire34
Chaque phase du cycle cellulaire possède un ensemble unique d'activités biochimiques et cellulaires34
Le cycle cellulaire est régulé par les cyclines et les kinases cycline-dépendantes35
La mitose et la cytocinèse impliquent à la fois les microtubules et le système endomembranaire 36

Chapitre 2 L'eau et les cellules végétales 41
L'eau dans la vie végétale 42
Structure et propriétés de l'eau 42
Les molécules d'eau sont des molécules polaires qui forment des liaisons hydrogène42
L'eau est un excellent solvant43
L'eau possède des propriétés thermiques relativement distinctes pour sa taille43
Les molécules d'eau présentent une forte cohésion43
L'eau possède une résistance à la traction élevée45
Diffusion et osmose 45
La diffusion est le mouvement net des molécules dû à l'agitation thermique aléatoire46
La diffusion est plus efficace pour les mouvements de courte distance47
L'osmose décrit le mouvement de l'eau à travers une barrière de perméabilité sélective47
Potentiel d'humidité 48
Le potentiel chimique de l'eau représente son état d'énergie libre.48
Trois facteurs majeurs contribuent au potentiel hydrique des cellules48
Le potentiel hydrique peut être mesuré49
Potentiel hydrique des cellules végétales 49
L'eau pénètre dans les cellules en suivant le gradient de potentiel hydrique49
L'eau peut quitter la cellule en fonction du gradient de potentiel hydrique50
Le potentiel hydrique et ses composantes varient en fonction des conditions de croissance et de l'emplacement dans la plante52
Propriétés des parois et membranes cellulaires 52
De faibles variations de volume dans les cellules végétales entraînent d'importantes variations de pression de turgescence52
La vitesse à laquelle une cellule gagne ou perd de l'eau est influencée par la conductivité hydrique de sa membrane53
Les aquaporines facilitent le mouvement de l'eau à travers les membranes cellulaires54
État hydrique des plantes 54
Les processus physiologiques sont influencés par l'état hydrique des plantes54
L'accumulation de solutés contribue au maintien de la turgescence et du volume cellulaires55

Chapitre 3 : L'équilibre hydrique chez les plantes 57
L'eau dans le sol58
La pression hydrostatique négative de l'eau du sol réduit le potentiel hydrique du sol58
L'eau se déplace dans le sol sous forme de flux de masse59
Absorption d'eau par les racines60
L'eau circule dans la racine par la voie apoplastique, la voie symplastique et la voie transmembranaire60
L'accumulation de solutés dans le xylème provoque une « pression racinaire »62
Transport de l'eau par le xylème 62
Le xylème est composé de deux types de cellules de transport62
L'eau circule dans le tube sous forme d'un flux de masse entraîné par la pression64
Le mouvement de l'eau dans le xylème nécessite un gradient de pression plus faible que son mouvement dans les cellules vivantes65
Quelle différence de pression est nécessaire pour amener l'eau jusqu'à la cime d'un arbre de 100 m de haut ?⁶⁵
Explication du transport de l'eau dans le xylème à l'aide de la théorie de la cohésion-tension65
Le transport de l'eau dans le xylème des arbres présente des défis physiques67
Les plantes minimisent les dommages causés par la cavitation vasculaire68
mouvement de l'eau des feuilles vers l'atmosphère68
Les feuilles présentent une grande résistance au mouvement de l'eau69
Le principal facteur à l'origine de cette augmentation est la différence de concentration en vapeur d'eau.69
La perte d'eau est également régulée par la résistance du chemin⁷⁰.
Les couches limites contribuent à la résistance à la diffusion71
La porosité est un autre élément majeur de la résistance à la diffusion71
Les parois cellulaires des cellules de garde présentent des caractéristiques uniques73
L'augmentation de la pression de turgescence dans les cellules de garde provoque l'ouverture des stomates73
Couplage entre la transpiration foliaire et la photosynthèse : ouverture stomatique induite par la lumière74
L'ouverture des pores est régulée par la lumière74
L'ouverture des pores est particulièrement régulée par la lumière bleue75
Efficacité de l'utilisation de l'eau 75
Aperçu : Le continuum sol-plante-atmosphère76

Chapitre 4 : Nutrition des armes 79
Nutriments essentiels, carences et maladies des plantes80
Des techniques spécifiques sont utilisées dans la recherche nutritionnelle83
La solution nutritive permet une croissance rapide des plantes83
Les carences en minéraux perturbent le métabolisme et le fonctionnement des plantes85
L'analyse des tissus végétaux permet de détecter les carences minérales89
Traitement des carences nutritionnelles90
Les rendements des cultures peuvent être améliorés par l'ajout d'engrais 90
Certains nutriments peuvent être absorbés par les feuilles91
Sol, racines et micro-organismes91
Les particules de sol chargées négativement influencent l'adsorption des nutriments inorganiques91
Le pH du sol influe sur la disponibilité des nutriments, les micro-organismes du sol et la croissance racinaire93
Un excès d'ions minéraux dans le sol limite la croissance des plantes93
Les plantes développent des systèmes racinaires étendus93
Bien que leurs racines soient de formes différentes, elles partagent une structure commune94
Différentes parties de la racine absorbent différents ions inorganiques96
La disponibilité des nutriments influence la croissance racinaire97
La symbiose mycorhizienne favorise l'absorption des nutriments par les racines98
Les nutriments passent des champignons mycorhiziens aux cellules racinaires 101

Chapitre 5 : Assimilation des nutriments minéraux 103
L'azote 104 dans la nature
Dans le cycle biogéochimique, l'azote prend plusieurs formes104
Les dangers de l'ammonium ou du nitrate non assimilés105
Assimilation des nitrates 106
De nombreux facteurs régulent la nitrate réductase106
La nitrite réductase 107 convertit le nitrite en ammonium.
Assimilation des nitrates dans les racines et les tiges108
Assimilation de l'ammonium 108
Deux enzymes sont nécessaires pour convertir l'ammonium en acides aminés108
L'ammonium peut être assimilé par des voies alternatives110
Les réactions de transamination transfèrent l'azote110
L'asparagine et la glutamine font le lien entre le métabolisme du carbone et de l'azote110
Biosynthèse des acides aminés 110
Fixation biologique de l'azote111
Les bactéries libres et symbiotiques fixent l'azote112
La fixation de l'azote nécessite des conditions microaérobies ou anaérobies112
Présence d'une fixation symbiotique de l'azote dans des structures spécialisées114
Processus d'échange de signaux requis pour la symbiose114
Les facteurs Nod produits par les bactéries agissent comme signaux de symbiose115
Les phytohormones qui influencent la formation des nodules racinaires115
Le complexe nitrogénase fixe N2116
Les amides et les uréides sont des formes de transport de l'azote118
Hwang Donghwa 119
Le sulfate est la forme sous laquelle le soufre est transporté dans les plantes119
L'assimilation du sulfate se produit principalement dans les feuilles 119
La méthionine est synthétisée à partir de la cystéine119
Assimilation du phosphate 120
Iron Dongwha 120
Modifier la zone racinaire pour obtenir du fer120
Les cations de fer forment des composés avec le carbone et le phosphate121
Énergétique de l'assimilation des nutriments 121

Chapitre 6 Transport de solutés 125
Transport passif et actif126
Transport d'ions à travers les barrières membranaires127
Vitesses de diffusion de différents cations et anions générant des potentiels de diffusion128
Relation entre le potentiel membranaire et la distribution des ions128
L'équation 129 de Nernst fait la distinction entre transport actif et transport passif.
Le transport de protons, un déterminant majeur du potentiel membranaire130
Processus de transport membranaire 131
Les canaux améliorent la diffusion à travers les membranes132
Les transporteurs se lient à des substances spécifiques et les transportent133
Le transport actif primaire nécessite de l'énergie134
Le transport actif secondaire utilise l'énergie stockée135
L'analyse cinétique peut élucider les mécanismes de transport136
protéine de transport membranaire 137
Les gènes de nombreux transporteurs ont été identifiés139
Il existe des transporteurs pour divers composés azotés 139
Les transporteurs de cations sont diversifiés140
Des transporteurs d'anions ont été identifiés142
Les transporteurs d'ions métalliques et métalloïdes transportent des oligo-éléments essentiels142
Les aquaporines ont diverses fonctions143
L'ATPase H+ de la membrane plasmique est une ATPase de type P hautement régulée143
L'ATPase H+ du tonoplaste induit l'accumulation de solutés dans la vacuole144
La H+-pyrophosphatase pompe les protons à travers la membrane vacuolaire145
Transport d'ions à l'ouverture des pores146
La lumière stimule l'activité de l'ATPase et crée un gradient électrochimique plus fort à travers la membrane plasmique des cellules de garde146
L'hyperpolarisation de la membrane plasmique des cellules de garde entraîne l'absorption d'ions et d'eau146
Transport ionique dans les racines147
Les solutés se déplacent à la fois à travers l'apoplaste et le symplaste147
L'ion traverse à la fois le symplaste et l'apoplaste149
Les cellules du parenchyme du xylème participent au chargement du xylème150

Chapitre 7 Photosynthèse : Réactions photochimiques 153
Photosynthèse chez les plantes supérieures 154
Concepts généraux154
La lumière possède à la fois des propriétés corpusculaires et ondulatoires154
Lorsque les molécules absorbent ou émettent de la lumière, leurs états électroniques changent155
Les pigments photosynthétiques absorbent la lumière, ce qui alimente la photosynthèse156
Expériences clés pour comprendre la photosynthèse158
Les spectres d'action montrent la relation entre l'absorption de la lumière et l'activité photosynthétique158
La photosynthèse se déroule dans des complexes contenant des antennes collectrices de lumière et des centres de réaction photochimiques158
Les réactions chimiques de la photosynthèse sont déclenchées par la lumière160
La lumière stimule la réduction du NADP+ et la formation d'ATP161
Les organismes producteurs d'oxygène possèdent deux photosystèmes fonctionnant en série161
Système de l'appareil photosynthétique 162
Les chloroplastes sont le siège de la photosynthèse¹⁶²
Les thylakoïdes possèdent des protéines membranaires intégrales163
Les photosystèmes I et II sont spatialement séparés au sein de la membrane thylakoïde165
Système d'antenne à absorption optique 165
Le système d'antennes contient de la chlorophylle et est lié à la membrane165
L'antenne concentre l'énergie vers le centre de réaction166
De nombreux complexes pigment-protéine d'antenne partagent des motifs structuraux communs 166
Mécanisme de transfert d'électrons 167
Les électrons quittant le chloroplaste sont transportés par des transporteurs organisés selon le « diagramme Z »167
L'énergie est capturée lorsque la chlorophylle excitée réduit une molécule acceptrice d'électrons168
Les chlorophylles des centres réactionnels des deux photosystèmes absorbent des longueurs d'onde différentes170
Le centre réactionnel du photosystème II est un complexe pigment-protéine multi-sous-unités170
L'eau est oxydée en oxygène par le photosystème II170
La phéophytine et deux quinones acceptent des électrons du photosystème II 172
Le flux d'électrons à travers le complexe cytochrome b6f transporte également des protons172
La plastoquinone et la plastocyanine transportent les électrons entre le photosystème II et le photosystème I174
Le centre réactionnel du photosystème I réduit le NADP+174
Le flux cyclique d'électrons produit de l'ATP mais pas du NADPH175
Certains herbicides bloquent le transport d'électrons photosynthétiques176
Transport de protons et synthèse d'ATP dans les chloroplastes176

Chapitre 8 Photosynthèse : Réactions du carbone 181
Circuit Calvin-Benson 182
Le cycle de Calvin-Benson comporte trois étapes : la carboxylation, la réduction et la régénération182
La fixation du CO2 par carboxylation du ribulose 1,5-bisphosphate et réduction du 3-phosphoglycérate synthétise le triphosphate183
Le ribulose 1,5-bisphosphate est régénéré pour permettre la poursuite de l'assimilation du CO2183
La phase de latence précède l'état stationnaire de l'assimilation photosynthétique du CO2186
De nombreux mécanismes régulent le cycle de Calvin-Benson187
L'activateur de la Rubisco régule l'activité catalytique de la Rubisco 187
La lumière régule le cycle de Calvin-Benson via le système ferrédoxine-thiorédoxine187
Le transport d'ions dépendant de la lumière régule les enzymes du cycle de Calvin-Benson 188
Photorespiration : cycle photosynthétique oxydatif du carbone C2188
L'oxygénation du ribulose 1,5-bisphosphate active le cycle photosynthétique oxydatif du carbone C2189
La photorespiration est liée à la chaîne de transport d'électrons photosynthétique192
Mécanisme de concentration du carbone inorganique 193
Mécanisme de concentration du carbone inorganique : le cycle du carbone C4194
L'acide malique et l'acide aspartique sont des produits de carboxylation du cycle C4194
Le cycle C4 assimile le CO2 grâce à l'action coopérative de deux types de cellules différents196
Les cellules de la gaine vasculaire et les cellules du mésophylle présentent d'autres différences anatomiques et biochimiques196
Le cycle C4 concentre le CO2 même au sein d'une seule cellule197
La lumière régule l'activité d'enzymes C4 clés197
L'assimilation photosynthétique du CO2 chez les plantes C4 nécessite davantage de processus de transport que chez les plantes C3197
Dans les climats chauds et secs, le cycle C4 réduit la photorespiration et la perte d'eau197
Mécanisme de concentration du carbone inorganique : métabolisme de l'acide crasulique 199
Différents mécanismes régulent la C4 PEPCase et la CAM PEPCase200.
Le CAM est un mécanisme polyvalent sensible aux stimuli environnementaux201
Accumulation et distribution des produits de la photosynthèse (amidon et saccharose)202

Chapitre 9 Photosynthèse : Considérations physiologiques et écologiques 205
La photosynthèse est influencée par les caractéristiques des feuilles206
L'anatomie des feuilles et la structure de la couronne maximisent l'absorption de la lumière207
L'angle et le mouvement des feuilles régulent l'absorption de la lumière209
Les plantes sont acclimatées et adaptées aux environnements ensoleillés comme aux environnements ombragés.210
Effet de la lumière sur la photosynthèse des feuilles intactes210
Les courbes de réponse à la lumière révèlent les caractéristiques de la photosynthèse210
Les feuilles doivent dissiper l'excès d'énergie lumineuse212
Une absorption excessive de lumière peut provoquer une photoinhibition215
L'effet de la température sur la photosynthèse215
Les feuilles doivent dissiper d'énormes quantités de chaleur216
Il existe une température optimale pour la photosynthèse216
La photosynthèse est sensible aux températures élevées et basses217
L'efficacité photosynthétique est sensible à la température217
L'effet du dioxyde de carbone sur la photosynthèse218
Les concentrations atmosphériques de CO2 sont en hausse 218
La diffusion du CO2 dans les chloroplastes est essentielle à la photosynthèse219
Le CO2 limite la photosynthèse220
Comment la respiration et la photosynthèse évolueront-elles à l'avenir dans des conditions de CO2 élevé ?222

Chapitre 10 : Transport du corps 227
Formulaire de transport : De l'unité source à l'unité de réception 228
Ligne de transport 229
Les sucres sont transportés à l'intérieur des éléments du tamis230
Les éléments matures du corps sont des cellules vivantes spécialisées dans le transport230
Les larges pores de la paroi cellulaire sont une caractéristique importante des éléments criblés230
Les éléments de carrosserie endommagés sont scellés231
Les cellules compagnes assistent des éléments corporels hautement spécialisés233
Substances transportées par le système vasculaire233
La sève des tubes de sève peut être collectée et analysée234
Les sucres sont transportés sous forme non réduite234
D'autres solutés sont transportés dans le système vasculaire236
Vitesse de déplacement 236
Le modèle de saisie comme mécanisme passif de transport de navires 236
Dans le modèle de séquestration, les gradients de pression générés par osmose sont le moteur du transport237
Les prédictions du modèle de crise d'épilepsie ont été confirmées, mais d'autres nécessitent des expérimentations supplémentaires.237
Dans un système unicellulaire, le transport bidirectionnel n'a pas lieu et l'eau et les solutés se déplacent à la même vitesse238
Les besoins énergétiques pour le transport par voie vasculaire sont faibles chez les plantes herbacées 238
Chepankong est une chaîne ouverte239
Les gradients de pression des éléments peuvent ne pas être importants ; les pressions dans les plantes herbacées et les arbres semblent similaires239
240 tonnes de poids corporel
Le chargement des vaisseaux peut se produire via l'apoplaste ou le symplaste241
La présence d'un chargement apoplastique chez certaines espèces végétales est étayée par de nombreuses données241
L'absorption du saccharose par la voie apoplastique nécessite de l'énergie métabolique241
Le chargement du phloème dans la voie apoplastique implique des cotransporteurs saccharose-H+242
Certaines espèces végétales possèdent un phloème à chargement simplex242
Un modèle de capture de polymères explique le chargement du symplasme chez les plantes à cellules intermédiaires242
Chez certains arbres, la charge vasculaire est passive244
244. Chargement du tamis et transition de la zone de réception à la zone d'alimentation
Le transport à courte distance et le chargement vasculaire peuvent se produire via les voies symplastique ou apoplastique244
Le transport vers le tissu récepteur nécessite de l'énergie métabolique245
Le processus par lequel les feuilles passent du réceptacle à la source est progressif245
Distribution des produits de la photosynthèse : allocation et distribution247
L'allocation comprend le stockage, l'utilisation et le transport247
Diverses unités de réception répartissent le transport du sucre247
La feuille d'approvisionnement régule l'allocation248
Les tissus récepteurs sont en compétition pour les produits photosynthétiques transportés249
La force du récepteur dépend de sa taille et de son activité250
L'offre s'adapte aux variations du rapport entre l'offre et la demande sur de longues périodes.250
Transport des molécules de signalisation250
La turgescence et les signaux chimiques modulent l'activité des sites sources et récepteurs250
Les protéines et l'ARN fonctionnent comme des molécules de signalisation dans le phloème pour réguler la croissance et le développement251
Fonction des contacts de Plasmodium dans la signalisation du phylum251

Chapitre 11 : Respiration et métabolisme des lipides 255
Aperçu de la respiration des plantes 255
Cours 257
Ce processus métabolise les glucides provenant de diverses sources258
Lors de l'étape de conservation de l'énergie du processus, l'énergie utilisable est extraite261
Les plantes possèdent des réactions glycolytiques alternatives261
La fermentation régénère le NAD+, nécessaire à la glycolyse en l'absence d'oxygène262
Voie oxydative des pentoses phosphates 262
La voie des pentoses phosphates oxydative produit du NADPH et des intermédiaires biosynthétiques263
La voie des pentoses phosphates oxydative est régulée par le complexe redox263
Cycle de l'acide tricarboxylique 265
Les mitochondries sont des organites semi-autonomes265
Le pyruvate pénètre dans les mitochondries et est oxydé par le cycle de Krebs266
Le cycle de Krebs chez les plantes présente des caractéristiques uniques268
Transport d'électrons mitochondrial et synthèse d'ATP269
La chaîne de transport d'électrons catalyse le flux d'électrons du NADH à l'O2269
La chaîne de transport d'électrons possède des voies de ramification auxiliaires270
La synthèse d'ATP dans les mitochondries est couplée au transport d'électrons271
Les transporteurs échangent des substrats et des produits272
La respiration aérobie produit environ 60 molécules d'ATP par molécule de saccharose274
Les plantes possèdent plusieurs mécanismes pour réduire la quantité d'ATP274
La régulation à court terme de la respiration mitochondriale s'effectue à différents niveaux276
La respiration est étroitement liée à d'autres voies277
Respiration des plantes et des tissus entiers277
Les plantes dépensent environ la moitié de leur production photosynthétique quotidienne par la respiration277
La respiration se produit simultanément à la photosynthèse279
Les différents tissus et organes respirent à des rythmes différents279
Les facteurs environnementaux modifient le rythme respiratoire279
Métabolisme des lipides 281
Les graisses et les huiles peuvent stocker de grandes quantités d'énergie281
Les triacylglycérols sont stockés dans les lipides281
Les glycérolipides polaires constituent les principaux lipides structuraux des membranes282
Les lipides membranaires sont des précurseurs de composés de signalisation importants284
Dans les graines germées, les lipides de réserve sont convertis en glucides284

Chapitre 12 : Signaux et transmission des signaux 289
Aspects temporels et spatiaux de la transmission du signal290
Détection et amplification du signal291
Les signaux doivent être amplifiés à l'intérieur de la cellule pour réguler leurs molécules cibles292
Le Ca2+ est le second messager le plus courant chez les plantes et les autres eucaryotes292
Les variations du pH du cytosol et de la paroi cellulaire peuvent agir comme messagers secondaires des réponses hormonales et au stress294
Les espèces réactives de l'oxygène sont des seconds messagers qui transmettent des signaux environnementaux et développementaux294
Hormones et développement des plantes295
L'auxine a été découverte lors d'études préliminaires sur la réponse de flexion des cotylédons liée au phototropisme295
Les gibbérellines favorisent la croissance des tiges et ont été retrouvées dans la « maladie des semis immatures » du riz296
Les cytokinines ont été découvertes comme promoteurs de la division cellulaire dans des expériences de culture tissulaire297
L'éthylène est une hormone gazeuse qui favorise la maturation des fruits et d'autres processus de développement. 298
L'acide abscissique régule la maturation des graines et la fermeture des stomates en réponse à une pénurie d'eau299
Les brassinostéroïdes régulent la détermination du sexe des fleurs, la photomorphogenèse et la germination299
L'acide salicylique et le jasmonate sont impliqués dans la réponse de défense300
Les strigolactones inhibent la taille des tiges et favorisent les interactions au niveau de la zone racinaire 300
Métabolisme et homéostasie des hormones végétales 300
L'acide indole-3-pyruvique est un intermédiaire clé de la biosynthèse de l'auxine 301
Les gibbérellines sont synthétisées par l'oxydation de l'ent-kaurène, un diterpène.301
Les cytokinines sont des dérivés de l'adénine possédant une chaîne latérale isoprène 302.
L'éthylène est synthétisé à partir de la méthionine via l'intermédiaire ACC302.
L'acide abscissique est synthétisé à partir d'intermédiaires caroténoïdes303
Les brassinostéroïdes sont fabriqués à partir du stérol campestérol304
La strigolactone est synthétisée à partir du β-carotène304
Transmission du signal et communication intercellulaire 304
Voies de signalisation hormonale 305
Les voies de signalisation de la cytokinine et de l'éthylène proviennent d'un système de régulation bactérien à deux composants305
Une kinase de type récepteur intervient dans la signalisation des brassinostéroïdes306
Les phosphatases et les kinases sont des éléments clés de la signalisation de l'ABA308
Les voies de signalisation des hormones végétales utilisent généralement une régulation négative308
La dégradation des protéines via l'ubiquitine joue un rôle crucial dans la signalisation hormonale308
Les plantes possèdent des mécanismes permettant de désactiver ou d'atténuer les réponses aux signaux308
Les réponses cellulaires aux signaux sont souvent spécifiques aux tissus310
La régulation croisée intègre les voies de signalisation310

Chapitre 13 : Signaux de la lumière solaire 313
Photorécepteur végétal 315
La réponse des plantes à la lumière est déterminée par la qualité ou les caractéristiques spectrales de la lumière absorbée316
Les réponses des plantes à la lumière peuvent être différenciées selon la quantité de lumière requise318
Phytochrome 318
Le phytochrome est le principal photorécepteur de la lumière rouge et infrarouge lointaine319
Le phytochromes peut être interconverti entre les formes Pr et Pfr319
Réaction du phytochrome 320
Les réactions phytochromiques présentent des temps de latence et d'échappement variables320
Les réactions phytochromiques sont divisées en trois catégories principales en fonction de la quantité de lumière requise321
Le phytochrom A intervient dans la réponse à la lumière rouge lointaine continue322
Le phytochrome régule l'expression des gènes322
Réponse à la lumière bleue et photorécepteurs322
Les réponses à la lumière bleue présentent une cinétique et une latence caractéristiques323
Cryptochrome323
L'irradiation par la lumière bleue du chromophore FAD du cryptochrome induit des changements structuraux dans la protéine323
Le noyau est le principal site d'action du cryptochrome324
Le cryptochrome interagit avec le phytochrome 324
Phototropine 324
Le phototropisme nécessite une modification de la fluidité de l'auxine 325
La phototropine régule le mouvement des chloroplastes326
L'ouverture des stomates est régulée par la lumière bleue, qui active l'H+-ATPase de la membrane plasmique326
Interactions du phytochrome, du cryptochrome et de la phototropine 328
Réaction aux rayons UV328

Chapitre 14 Embryogenèse 331
Aperçu de l'embryogenèse 332
Comparaison de l'embryogenèse chez les dicotylédones et les monocotylédones333
Les similitudes et les différences morphologiques entre les embryons de dicotylédones et de monocotylédones révèlent leurs schémas de développement respectifs333
La polarité apico-basale est maintenue dans l'embryon au cours de l'organogenèse 336
Le développement embryonnaire nécessite une communication coordonnée entre les cellules337
La signalisation par l'auxine est essentielle au développement embryonnaire338
Le transport polaire de l'auxine est assuré par des transporteurs d'efflux d'auxine locaux339
La synthèse et le transport polaire de l'auxine régulent le développement embryonnaire342
La formation d'un motif radial conduit à la formation de couches tissulaires343
L'épiderme d'origine se différencie en épiderme343
Les centrioles vasculaires sont élaborés par division cellulaire progressive régulée par les cytokinines344
Formation et maintien des méristèmes apicaux344
L'auxine et la cytokinine contribuent à la formation et au maintien du RAM344
La formation du SAM est influencée par des facteurs liés au mouvement et à la réponse à l'auxine345
La prolifération cellulaire dans le SAM est régulée par les cytokinines et les gibbérellines346

Chapitre 15 : Dormance des semences, germination et établissement des plantules 349
Structure de la graine 351
La structure anatomique des graines varie considérablement selon les groupes de plantes351
dormance des semences 351
Il existe deux types fondamentaux de mécanismes de dormance des semences : extrinsèque et intrinsèque353
Les graines non dormantes peuvent présenter une germination des épillets et une germination prématurée353
Le rapport ABA:GA est un déterminant clé de la dormance des semences355
Sortie d'hibernation 356
La lumière est un signal important pour lever la dormance des petites graines356
Certaines graines nécessitent une période de réfrigération ou de maturation postérieure pour lever leur dormance356
La dormance des semences peut être levée par divers composés357
Germination des graines 357
Les phases de germination et de post-germination peuvent être divisées en trois étapes en fonction de l'absorption d'humidité357
Mouvement des nutriments stockés358
La couche d'aleurone des grains est un tissu digestif spécialisé qui entoure l'endosperme amylacé359
Établissement de l'espèce végétale 360
Le développement des jeunes plantes est fortement influencé par la lumière.361
Les gibbérellines et les brassinostéroïdes inhibent la photomorphogenèse dans le cancer361
L'ouverture de la courbure apicale est régulée par le phytochrome, l'auxine et l'éthylène362
La différenciation vasculaire débute lors de l'émergence des plantules362
Les racines en croissance présentent des zones distinctes363
L'éthylène et diverses hormones régulent le développement des poils à la racine364
Les racines latérales proviennent de l'intérieur du péricycle 364
Expansion cellulaire : mécanismes et régulation hormonale365
Avant que l'expansion cellulaire puisse avoir lieu, la paroi cellulaire primaire rigide doit être affaiblie365
L'orientation des microfibrilles influence la direction de croissance des cellules en croissance diffusive 366
La croissance induite par l'acide et la flexibilité de la paroi cellulaire en réponse à la pression sont régulées par les expansines367
L'auxine favorise la croissance des tiges et des cotylédons mais inhibe la croissance des racines 367
Les tissus externes de la tige des dicotylédones sont des cibles de l'action de l'auxine367
Le temps d'attente minimal pour l'élongation induite par l'auxine est de 10 minutes368
Le transport de protons induit par l'auxine relâche la paroi cellulaire369
L'éthylène affecte l'orientation des microtubules et induit une expansion cellulaire horizontale 369
Gravitation : Croissance en réponse à des stimuli directionnels370
Le transport de l'auxine est polaire et indépendant de la gravité370
Le transport et la réponse à l'auxine pendant la croissance gravide soutiennent l'hypothèse de Cholodny-Went372
La perception gravitationnelle est induite par le dépôt de corps d'amidon373
La détection de la gravité peut impliquer le pH et les ions calcium (Ca2+) comme transmetteurs de signaux secondaires 374
Les phototropines sont des photorécepteurs impliqués dans le phototropisme374
Le phototropisme est induit par une redistribution latérale de l'auxine375
Le phototropisme d'une combinaison se produit en plusieurs étapes375

Chapitre 16 Nutrition, croissance et vieillissement 379
Tissu de la division terminale du costume 379
Le méristème apical de la tige présente des zones et des couches cellulaires distinctes380
Structure de la feuille et carte postale 381
La structuration des extrémités des pousses induite par l'auxine débute au cours de l'embryogenèse381
Différenciation des types de cellules épidermiques 383
Une lignée cellulaire épidermique spécialisée donne naissance aux cellules de garde384
Motif des nervures foliaires 385
La nervure principale de la feuille prend naissance au niveau des primordia foliaires385
Le transport de l'auxine initie le développement des faisceaux vasculaires foliaires 386
Système d'élagage et de structure de la goulotte 387
L'auxine, la cytokinine et la strigolactone régulent la croissance des bourgeons axillaires387
Le signal déclenchant la croissance des bourgeons axillaires est probablement une disponibilité accrue de saccharose pour le bourgeon389
Éviter l'ombre 390
Réduire l'évitement de l'ombre peut augmenter les rendements céréaliers391
Structure du système racinaire 391
Les plantes peuvent modifier leur système racinaire pour absorber l'eau et les nutriments391
Les systèmes racinaires des monocotylédones et des dicotylédones diffèrent par leur structure.392
Modifications de la structure du système racinaire en réponse à une carence en phosphore393
Vieillissement des plantes394
Lors de la sénescence des feuilles, les nutriments sont recyclés de la feuille vers le site récepteur végétatif ou reproducteur394
L'âge de développement d'une feuille peut différer de son âge chronologique394
La sénescence foliaire peut être séquentielle, saisonnière ou induite par le stress395
Les premiers changements cellulaires lors de la sénescence des feuilles se produisent dans les chloroplastes395
Les espèces réactives de l'oxygène agissent comme un signal interne dans la sénescence des feuilles396
Les hormones végétales interagissent pour réguler la sénescence des feuilles396
Thalle feuille399
L'abscission des feuilles est régulée par l'interaction de l'éthylène et de l'auxine399
Vieillissement de la plante entière 400
Le cycle de vie des angiospermes est d'un, deux ou plusieurs années.400
La redistribution des nutriments ou des hormones peut induire la sénescence chez les plantes à fruit unique402

Chapitre 17 : Régulation de la floraison et développement des fruits 405
Induction de la floraison : intégration des signaux environnementaux406
Arrêt du costume et changement d'étape 406
Le développement des plantes comporte trois phases406
Les tissus juvéniles sont produits en premier et se situent à la base de la tige 407
Les changements de stade peuvent être influencés par les nutriments, les gibbérellines et la régulation épigénétique407
Photopériodisme : Suivi de la durée du jour 408
Les plantes peuvent être classées selon leur réponse photopériodique408
Le photopériodisme est l'un des nombreux processus végétaux régulés par les rythmes circadiens410
Les rythmes circadiens présentent des caractéristiques411
Les rythmes circadiens s'adaptent aux différents cycles jour-nuit413
Les feuilles sont le site de détection des signaux photopériodiques413
Les plantes surveillent la durée du jour en mesurant la durée de la nuit413
Une interruption de la lumière peut annuler les effets de l'obscurité414
La mesure de la durée de la photopériode pendant la nuit repose sur l'horloge circadienne414
Le modèle de coïncidence relie la sensibilité oscillatoire à la lumière au photopériodisme415
Le phytochrome est le principal photorécepteur des réponses photopériodiques416
Vernalisation : Favoriser la floraison par les basses températures418
Signalisation à longue distance associée à la floraison419
La gibbérelline et l'éthylène peuvent induire la floraison421
Développement des méristèmes floraux et des organes floraux421
Le méristème apical caulinaire (MAC) d'Arabidopsis thaliana évolue au cours du développement421
Les quatre types d'organes floraux sont séparés en un anneau421
Deux grands types de gènes contrôlent le développement floral422
Le modèle ABC explique en partie comment l'identité des organes floraux est déterminée423
Développement du pollen 424
Développement des gamétophytes femelles à partir des ovules424
Les mégaspores fonctionnelles se divisent en plusieurs cellules par une série de mitoses nucléaires libres425
Pollinisation et double fécondation chez les plantes à fleurs426
Deux cellules spermatiques sont transférées au gamétophyte femelle via le tube pollinique426
La pollinisation commence par la fixation et l'hydratation du pollen sur les fleurs compatibles426
Les tubes polliniques croissent par croissance apicale427
Le zygote et les cellules primaires de l'albumen se forment par double fécondation427
Développement et maturation des fruits427
Arabidopsis et la tomate sont des modèles pour l'étude du développement des fruits429
La viande subit un processus de maturation429
La maturation implique un changement de couleur du fruit430
Le ramollissement des fruits implique l'action coordonnée de nombreuses enzymes dégradant la paroi cellulaire431
Le goût et l'arôme reflètent les variations des acides, des sucres et des composés aromatiques431
Une relation causale entre l'éthylène et la maturation a été démontrée chez les tomates transgéniques et mutantes431
432 Les fruits qui tournent et ceux qui ne tournent pas ont des réponses différentes à l'éthylène.

Chapitre 18 : Interactions biologiques 435
Interactions bénéfiques entre les plantes et les microbes436
Différents types de rhizobactéries peuvent accroître la disponibilité des nutriments, favoriser la ramification des racines et défendre contre les agents pathogènes437
Interactions néfastes entre les plantes, les agents pathogènes et les herbivores438
Les barrières physiques constituent une première ligne de défense contre les ravageurs et les agents pathogènes438
Des métabolites végétaux spécialisés peuvent protéger contre les insectes herbivores et les infections pathogènes440
Les plantes stockent des composés toxiques endogènes dans des structures spécialisées441
Les plantes stockent des substances chimiques de défense sous forme de complexes de sucres non toxiques et hydrosolubles dans des vacuoles spécialisées444
Réponse de défense induite aux insectes herbivores445
Les plantes peuvent reconnaître des composants spécifiques de la salive des insectes445
Les cellules nourricières tubulaires activent des voies de signalisation de défense similaires à celles activées par une infection pathogène446
L'acide jasmonique active les réponses de défense contre les insectes herbivores446
Les interactions hormonales contribuent aux interactions plantes-insectes herbivores 447
L'acide jasmonique (JA) initie la production de protéines de défense qui inhibent la digestion par les herbivores447
Les dommages causés par les herbivores induisent des défenses systémiques447
La signalisation électrique à longue distance se produit en réponse aux insectes herbivores 449
Les composés volatils induits par les herbivores repoussent ces derniers et attirent leurs ennemis naturels449
Les composés volatils induits par les herbivores peuvent être utilisés comme signaux à longue distance entre les plantes450
Les insectes ont développé des mécanismes pour contrer les défenses des plantes451
Défenses des plantes contre les agents pathogènes451
Les agents pathogènes microbiens ont développé diverses stratégies pour envahir leurs plantes hôtes451
Les agents pathogènes produisent des déclencheurs qui les aident à coloniser les cellules hôtes végétales452
Les infections pathogènes peuvent déclencher des « signaux de danger » moléculaires qui sont reconnus par des récepteurs de reconnaissance de motifs à la surface cellulaire453
Les protéines R reconnaissent des déclencheurs spécifiques à la souche et confèrent une résistance à des pathogènes individuels453
Les réactions d'hypersensibilité constituent un mécanisme de défense courant contre les agents pathogènes453
Un seul contact avec un agent pathogène peut accroître la résistance aux futures attaques455
Défenses des plantes contre les autres organismes456
Certains nématodes phytoparasites forment des relations spécialisées grâce à la formation de structures d'alimentation uniques456
Les plantes entrent en compétition avec d'autres plantes en sécrétant des métabolites secondaires allélopathiques dans le sol457
Certaines plantes sont des agents pathogènes bioparasites d'autres plantes457

Chapitre 19 : Stress abiotiques 461
Définition du stress chez les plantes462
La régulation physiologique du stress abiotique implique un équilibre entre le développement nutritionnel et reproductif462
Acclimatation et adaptation 463
Facteurs de stress environnementaux464
Le déficit hydrique réduit la pression de turgescence, augmente la toxicité ionique et inhibe la photosynthèse464
Le stress salin a deux effets : le stress osmotique et la cytotoxicité.465
Le stress thermique affecte un large éventail de processus physiologiques466
Les inondations provoquent un stress anaérobie au niveau des racines466
Le stress lumineux survient lorsque des plantes adaptées à l'ombre ou acclimatées à l'ombre sont exposées à une forte lumière solaire.467
Les ions de métaux lourds imitent les nutriments minéraux essentiels et génèrent des ROS467
La combinaison de stress abiotiques peut induire des voies de signalisation et métaboliques uniques467
L'exposition séquentielle à différents stress abiotiques présente parfois une protection croisée468
Les plantes perçoivent le stress abiotique par divers mécanismes468
Mécanismes physiologiques protégeant les plantes du stress abiotique469
Les plantes peuvent modifier leur morphologie en réponse aux stress abiotiques469
Les plantes s'adaptent à divers stress abiotiques en modifiant leur métabolisme470
Les protéines de choc thermique maintiennent l'intégrité des protéines dans des conditions de stress abiotique470
La composition lipidique membranaire peut s'adapter aux variations de température et à d'autres stress abiotiques471
Les gènes chloroplastiques réagissent à une lumière de haute intensité en transmettant des signaux de stress au noyau472
Le flux autophagique de ROS module l'acclimatation systémique472
L'acide abscissique et la cytokinine sont des hormones de stress qui régulent les réponses au stress hydrique.472
Les plantes régulent leur osmorégulation en accumulant des solutés dans un sol sec474
Les mécanismes épigénétiques et les petits ARN offrent une protection supplémentaire contre le stress476
Les organes immergés développent un tissu ventilatoire en réponse à l'hypoxie476
Les antioxydants et les voies d'élimination des ROS protègent les plantes du stress oxydatif478
Les plantes réagissent aux ions métalliques et non métalliques toxiques par des mécanismes d'exclusion et de tolérance interne479
Les plantes produisent des molécules cryoprotectrices et des protéines antigel pour empêcher la formation de cristaux de glace480
Glossaire 483
Recherche 499