Transport chez les plantes - Session 2

Les plantes ont besoin d’eau et de nutriments pour pousser et prospérer. Ces ressources vitales se trouvent dans le sol qui entoure leurs racines. Mais comment ces nutriments et cette eau parviennent-ils aux autres parties des plantes ? Le mouvement de l’eau et des solutés à travers les tissus végétaux se produit par deux voies principales. Il s'agit de la voie apoplaste et de la voie symplaste. Comprendre ces voies.

La voie apoplaste est un système complexe d'espaces intercellulaires, de matrice extracellulaire et de parois cellulaires qui permet le mouvement de l'eau, des nutriments et des molécules de signalisation dans toute la plante. L’absorption d’eau par les racines est l’une des principales fonctions de la voie apoplastique. L’eau pénètre dans les poils absorbants et traverse les parois cellulaires des cellules racinaires. Il passe ensuite d’une cellule à une autre à travers les espaces intercellulaires. La voie apoplastique n’implique pas la traversée d’aucune membrane cellulaire. Cela en fait un itinéraire de transport plus rapide.

La voie du symplaste implique le mouvement de substances à travers les cellules vivantes d'une plante. Il repose sur des brins cytoplasmiques interconnectés appelés symplastes. Le symplaste est un réseau continu de cytoplasme relié par des plasmodesmes. Les plasmodesmes sont de minuscules canaux qui relient les cellules végétales entre elles. Ils agissent comme de petits tunnels qui permettent aux substances de circuler entre les cellules. Ces canaux se trouvent dans les parois cellulaires des cellules végétales.

La transpiration est un processus naturel par lequel les plantes libèrent de la vapeur d'eau dans l'air à travers de minuscules ouvertures sur leurs feuilles appelées stomates. Ces stomates agissent comme de petits pores qui permettent aux gaz, y compris la vapeur d’eau, d’entrer et de sortir de la plante. Lorsque les racines d’une plante absorbent l’eau du sol, celle-ci remonte à travers la tige et pénètre dans les feuilles de la plante. Une fois dans les feuilles de la plante, les molécules d'eau s'évaporent de la surface des cellules et s'échappent par les stomates. Cette libération de vapeur d’eau aide les plantes à rester fraîches, à conserver leur forme et à transporter les nutriments dans leurs tissus.

Lors de la transpiration, la perte d’eau des feuilles de la plante crée un gradient de pression négatif. Ce gradient de pression négative est également connu sous le nom de tension. Cette tension attire l'eau vers le haut, des racines vers les feuilles de la plante, à travers les vaisseaux du xylème. La colonne continue d’eau dans le xylème contribue à maintenir ce flux. Ce mouvement ascendant de l’eau est appelé « traction de transpiration ». Il permet le transport des minéraux et nutriments essentiels des racines vers le reste des cellules végétales. De plus, lorsque l’eau s’évapore des feuilles de la plante, elle aide à réguler la température de la plante en la rendant plus fraîche. C’est similaire à la façon dont la transpiration refroidit notre corps.

La théorie de la tension de cohésion explique le transport de l'eau à travers les vaisseaux du xylème. Elle est basée sur les propriétés de l’eau et les forces de cohésion entre les molécules d’eau. Selon la théorie, les molécules d’eau sont cohésives. Cohésif signifie qu'ils ont tendance à coller ensemble. Cette cohésion est due à la liaison hydrogène entre les molécules d’eau. Cette force de cohésion crée une colonne d’eau continue dans les vaisseaux du xylème. Les molécules d’eau adhèrent également aux parois du xylème par liaison hydrogène. Ce processus est appelé adhésion.

Nous savons que les plantes subissent une perte d’eau par transpiration. La transpiration crée une pression négative ou une tension dans le xylème. Cette tension, combinée aux forces de cohésion, attire l’eau vers le haut, des racines jusqu’aux feuilles de la plante. La théorie de la tension de cohésion explique que lorsque les molécules d’eau s’évaporent de la surface des cellules des feuilles, cela crée une traction sur la colonne d’eau dans le xylème. Cette traction est transmise par les forces de cohésion des cellules des feuilles vers les cellules des racines. À mesure que les molécules d’eau sont perdues par les feuilles des plantes, davantage de molécules d’eau sont extraites des racines pour les remplacer.

Chez les plantes, la relation source-puits fait référence au mouvement des sucres des zones de production vers les zones d’utilisation ou de stockage. Le sucre est connu sous le nom d'assimilat. La zone de production de l’assimilat est appelée source. La zone d’utilisation ou de stockage de l’assimilat est appelée puits. La relation source-puits joue un rôle essentiel dans la distribution des nutriments et de l’énergie dans toute la plante.

Les tissus sources sont des régions où les sucres sont produits par photosynthèse. Ces tissus sources ont une forte concentration en sucres. Grâce au processus de photosynthèse, les plantes convertissent la lumière du soleil, le dioxyde de carbone et l’eau en sucres. Ces sucres sont principalement du glucose. Ces sucres sont ensuite transportés des tissus sources vers d’autres parties de la plante.

Les tissus récepteurs, quant à eux, sont des régions où les sucres sont activement consommés ou stockés, comme les fleurs, les fruits ou les racines en développement. Ces tissus récepteurs ont un besoin élevé d’énergie et de nutriments pour soutenir leur croissance, leur développement et leurs processus de reproduction.

Le mouvement des sucres de la source vers le puits se produit par un processus appelé translocation. Le transport des sucres s'effectue principalement par le phloème. Le phloème est un tissu vasculaire spécialisé chez les plantes. Le phloème est constitué de tubes criblés, de cellules compagnes et d’autres cellules de soutien.

Le mouvement des sucres dans le phloème est facilité par le mécanisme du flux sous pression. Les sucres sont produits dans les tissus sources, tels que les feuilles des plantes matures, où se produit la photosynthèse. Dans les tissus sources, les sucres sont activement transportés dans les cellules compagnes. Les cellules compagnes sont situées à côté des éléments du tube criblé. Ce transport actif de sucres crée une forte concentration de sucres dans les cellules compagnes.

La forte concentration de sucres dans les cellules compagnes crée un gradient osmotique. Nous savons que l’osmose est le processus par lequel les molécules d’eau se déplacent d’une zone de faible concentration en soluté vers une zone de forte concentration en soluté. Dans ce cas, l’eau se déplace des cellules adjacentes ou du xylème vers les cellules compagnes. L’afflux d’eau dans les cellules compagnes augmente leur pression de turgescence. Cette pression accrue est transmise aux éléments du tube criblé. Cela est dû au fait que le cytoplasme des cellules compagnes est connecté aux tubes criblés via des plasmodesmes.

La pression de turgescence élevée dans les tubes criblés des tissus sources crée un gradient de pression le long du tube du phloème, de la source au puits. Ce gradient de pression entraîne le flux massique de sucres et d’eau dans le phloème. Nous savons maintenant que les tissus sources ont une pression élevée et que les tissus récepteurs ont une pression basse. Les sucres se déplacent des zones de haute pression vers les zones de plus basse pression.

Au niveau des tissus récepteurs, les sucres sont déchargés du phloème. Les sucres sont d’abord déchargés dans les cellules compagnes par osmose et diffusion. Après cela, il se déplace vers les cellules drainantes. Les sucres sont ensuite utilisés pour la croissance, le stockage ou la production d’énergie.