PLANTES

Le terme « plantes » regroupe les organismes végétaux, majoritairement terrestres, constitués d’une tige feuillée aérienne et ancrée dans le sol. Cette définition aujourd’hui unanime est assez récente, datant de la fin du xx^e siècle.

Historiquement et traditionnellement, les biologistes ont assimilé les plantes au « règne végétal », incluant également les champignons et la plupart des algues, par opposition au « règne animal ». Par exemple, Ernst Haeckel propose en 1866 un arbre de classification des espèces à trois branches : les Plantae (regroupant les plantes, la majorité des algues, les champignons et les lichens), les Animalia (animaux) et les Protista(protistes).

Jardin botanique de la villa Carlotta, Italie - crédits : Marie Potage — Jardin botanique de la villa Carlotta, Italie
Marie Potage

Ce n’est qu’à la fin du xx^e siècle que les avancées en phylogénie ont rendu obsolète cette classification. D’une part, les végétaux ne réunissent désormais que des organismes capables de photosynthèse. De ce fait, les champignons en sont exclus car ils se nourrissent de matière organique, étant des organismes non chlorophylliens. Aujourd’hui, les champignons sont reconnus comme davantage apparentés aux animaux qu’aux végétaux. D’autre part, les végétaux, même s’ils sont tous chlorophylliens et donc photosynthétiques, réunissent des organismes de structures très diverses. En effet, il faut distinguer les végétaux possédant des organes distincts tels que les tiges, les feuilles et les racines – c’est-à-dire les plantes –, des végétaux qui en sont dépourvus et qui n’ont pas de tissus différenciés – c’est-à-dire les algues. Ces dernières sont majoritairement aquatiques et forment plusieurs ensembles très différents (algues rouges, algues brunes, algues vertes…). En revanche, les Plantes terrestres, ou Embryophytes, constituent un groupe de classification monophylétique, celui-ci rassemblant tous les descendants actuels d’un ancêtre commun exclusif. Elles sont notamment représentées par : les Plantes à fleurs (Angiospermes), qui sont majoritaires ; les Conifères et autres plantes à graines nues (rassemblés sous le terme de Gymnospermes) ; les fougères et les prêles (formant les Monilophytes) ; les Lycophytes et les mousses (Bryophytes). Les Plantes terrestres vivent majoritairement à l’interface sol-atmosphère ; pourtant quelques-unes d’entre elles sont retournées au mode de vie aquatique.

Dans le langage courant, les Plantes terrestres ne sont pas toutes désignées par le mot « plante ». En effet, on a tendance à distinguer les arbres et arbustes des plantes plus petites, même si cette distinction n’a pas de justification scientifique, outre la différence morphologique.

C’est donc la définition scientifique de Plantes terrestres qui sera retenue ici, tout en privilégiant la définition usuelle du mot plante. Cet article traitera donc majoritairement des plantes herbacées et des petites plantes ligneuses, sans pour autant exclure les arbres et arbustes.

Structure et physiologie des plantes

Diversité structurale des plantes

Morphologie d’une plante - crédits : Encyclopædia Universalis France — Morphologie d’une plante
Encyclopædia Universalis France

Les plantes, quoique de morphologies très variées, ont en commun (à l’exception de quelques rares groupes) de posséder des organes différenciés : une tige portant elle-même des feuilles et des bourgeons, ainsi que, pour la plupart d’entre elles, des racines. Ces organes sont eux-mêmes constitués de tissus, ensembles organisés de cellules spécialisées. Parmi les plus petites plantes se trouvent les mousses, dont la tige feuillée, de quelques millimètres à quelques centimètres de hauteur, est ancrée au sol par des filaments. Elles n’ont ni racines ni tissus conducteurs.

Si les plantes sont majoritairement des herbacées, formées de tiges vertes et souples, certaines sont de petites plantes ligneuses (par exemple, des arbustes nains tels que le thym) à tiges brunes et cassantes du fait de la présence de liège en surface et de bois au cœur de l’organe. Ces tissus ne sont pas ou très peu présents chez les plantes herbacées.

La morphologie des plantes est extrêmement variée et résulte non seulement de facteurs génétiques (propres à la plante), mais également de facteurs environnementaux : ainsi, deux plantes identiques génétiquement mais se développant dans des conditions différentes n’auront pas le même aspect. Parmi cette diversité, on peut citer les plantes acaules, comme le pissenlit, qui possèdent une tige unique et très courte avec des feuilles plus ou moins étalées et disposées en rosette sur le sol. Les plantes succulentes, encore appelées à tort « plantes grasses », comme les cactus ou les sédums, sont des plantes à tiges ou à feuilles charnues, c'est-à-dire hypertrophiées par stockage d’eau. Les plantes grimpantes croissent en s’accrochant par des vrilles, comme la vigne, ou par une tige dite volubile qui s’enroule directement autour d’un support, comme le liseron. Quant aux plantes en coussinet, comme l’androsace des Alpes, elles présentent des tiges très ramifiées et feuillues à leur extrémité qui donnent une forme générale quasi sphérique à leur appareil aérien.

Développement des plantes

Les plantes ont des longévités très variables selon les espèces. Certaines, comme le coquelicot, sont annuelles et ne vivent que quelques mois ; d’autres, comme l’oignon, sont bisannuelles et meurent au terme de la seconde année après leur floraison ; enfin, une grande majorité sont vivaces, voire pérennes, et vivent un grand nombre d’années, comme la fougère polypode. Le record de longévité serait détenu par une population de myrtilles présente en Pennsylvanie (États-Unis), dont l’âge a été estimé à 13 000 ans.

Le développement d’une plante s’effectue tout au long de sa vie et met en jeu le fonctionnement de méristèmes, territoires de cellules indifférenciées qui se divisent activement par mitoses. Les méristèmes dits primaires sont présents aux extrémités des racines et au niveau de chaque bourgeon des tiges. Ces méristèmes construisent les racines, les tiges et les feuilles, tous ces organes s’allongeant ensuite par croissance des cellules. Si la plante est ligneuse, elle met ensuite en place, dans ses tiges et ses racines, des méristèmes dits secondaires qui permettent une croissance en épaisseur par formation de nouveaux tissus conducteurs et de revêtement.

Physiologie des plantes

<strong>Armérie maritime</strong> - crédits : Marie Potage — **Armérie maritime**
Marie Potage

Organismes fixés, les plantes vivent à l’interface entre deux milieux très différents – le sol et l’atmosphère – dans lesquels elles trouvent les éléments nécessaires à leur croissance. Ainsi, elles absorbent l’eau et certains ions minéraux du sol par leurs racines, et le dioxyde de carbone (CO₂) atmosphérique et l’énergie lumineuse par leurs organes chlorophylliens (feuilles et parfois tiges). L’eau et les ions minéraux prélevés constituent la sève brute qui circule grâce au xylème (tissu conducteur), depuis les jeunes racines vers tous les autres organes de la plante. C’est principalement la transpiration de l’appareil aérien qui permet l’ascension de la sève brute. Les mousses, qui n’ont pas de racines, absorbent l’eau et les ions minéraux (directement de la pluie ou de la rosée) par toute la surface de leurs tiges feuillées.

Par le métabolisme de la photosynthèse, effectué dans les chloroplastes des cellules, les plantes oxydent l’eau, grâce à l’énergie lumineuse rouge et bleue qu’elles captent par leurs pigments (chlorophylles principalement), et réduisent le dioxyde de carbone en glucides. Ces sucres sont en partie exportés des feuilles et des tiges chlorophylliennes vers tous les autres organes sous forme de saccharose dans la sève élaborée qui est transportée par le phloème (autre type de tissu conducteur). Les plantes sont donc des organismes autotrophes au carbone puisqu’elles sont capables de synthétiser leurs propres molécules organiques à partir du dioxyde de carbone de l’atmosphère. Elles constituent ainsi le premier maillon des chaînes alimentaires.

En plus de la photosynthèse, les plantes effectuent en permanence la respiration au sein de tous leurs organes, y compris leurs racines. Elles oxydent totalement le glucose (produit de la photosynthèse) dans les mitochondries de leurs cellules et renouvellent leur ATP (adénosine triphosphate), énergie directement utilisable pour tous les travaux au sein des cellules.

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Écrit par

Marie POTAGE : professeure agrégée de sciences de la vie et de la Terre, professeure agrégée de biologie à l'université de Cergy-Pontoise
Arnaud VAN HOLT : professeur agrégé de sciences de la vie et de la Terre, université de Paris-XIII

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