SPERMATOPHYTES

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Les Spermatophytes (en latin Spermatophyta) rassemblent toutes les plantes à graines, c’est-à-dire les plantes terrestres (Embryophytes) qui possèdent des ovules (structures productrices de gamètes femelles appelés oosphères) se transformant en graines après fécondation. Le terme Spermatophytes vient du grec sperma qui signifie « semence » ou « graine ». Ces végétaux, appelés aussi plantes à ovules, se distinguent donc des algues, des mousses, des prêles et des fougères.

Les Spermatophytes actuels sont représentés par 250 000 à 300 000 espèces. Une très grande majorité d’entre eux sont des Angiospermes, encore appelées plantes à fleurs, qui sont caractérisées notamment par le fait que les ovules sont enveloppés dans une structure close appelée carpelle (dont la base, qui contient les ovules, est nommée ovaire). Le reste des Spermatophytes est représenté par les Gymnospermes (environ 1 000 espèces actuelles) qui, elles, possèdent des ovules nus.

Définition et caractéristiques des Spermatophytes

La caractéristique fondamentale de l’ovule est que celui-ci contient entièrement la génération haploïde (cellules à n chromosomes), c’est-à-dire le gamétophyte femelle qui va produire les gamètes femelles. Contrairement aux autres plantes terrestres, ce gamétophyte n’est jamais autonome : il se développe aux dépens du sporophyte, c’est-à-dire de la génération diploïde représentée par la plante mère. Ce parasitisme du sporophyte se poursuit après la fécondation lors du développement de la graine et, chez les Angiospermes, du fruit qui la contient. Cette caractéristique marque un changement radical du cycle de vie dans l’évolution des plantes terrestres. En effet, chez les fougères (Monilophytes), les deux générations sont physiquement distinctes et le gamétophyte (prothalle) est autonome, tandis que chez les mousses vraies (Bryophytes), les hépatiques (Marchantiophytes ou Marchantiophyta) et les anthocérotes (Anthocerotophyta) c’est au contraire le sporophyte qui parasite le gamétophyte femelle.

Une deuxième caractéristique essentielle des Spermatophytes est le grain de pollen, qui correspond au gamétophyte mâle. Tout comme le gamétophyte femelle, celui-ci se développe sur le sporophyte, mais au sein des étamines chez les Angiospermes (au niveau de l’anthère) et du sac pollinique chez Gymnospermes. On parle d’endosporie car le gamétophyte (mâle ou femelle) se forme à l’intérieur de la spore (cellule haploïde issue de la méiose). On parle également d’hétérosporie car les spores mâles et femelles, ainsi que les gamétophytes qui en résultent, sont morphologiquement très différents. C’est très rarement le cas chez les autres plantes terrestres. En revanche, contrairement au gamétophyte femelle contenu dans l’ovule, le gamétophyte mâle (grain de pollen) des Spermatophytes finit par quitter la plante mère pour être transporté vers les ovules d’une autre plante mère : c’est le processus de pollinisation. Ce transport, qui joue un rôle fondamental dans la biologie des Spermatophytes, est assuré soit par le vent (c’est le cas pour les Ginkgoales, les Conifères et certains groupes d’Angiospermes tels que les Poaceae – Poacées – et les Fagales), soit par des animaux, principalement des insectes (Cycadales, Gnetales, la majorité des Angiospermes).

Cycle de reproduction des spermatophytes

Cycle de reproduction des spermatophytes

dessin

On peut distinguer, dans ce cycle commun à toutes les plantes à graines (Spermatophytes), une alternance de deux phases : une phase diploïde (en orange) et une phase haploïde (en bleu). La méiose représente la transition entre la phase diploïde et la phase haploïde. Se déroulant dans les... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Il existe une très grande diversité de structures reproductrices chez les Spermatophytes (cf. Angiospermes ; cf. Gymnospermes). La plupart des Gymnospermes sont caractérisées par une séparation des sexes : les structures reproductrices produisant les gamétophytes mâles et femelles sont distinctes, portées soit par la même plante (on parle alors de plantes monoïques), soit par des plantes différentes (plantes dioïques). En revanche, la plupart des Angiospermes sont caractérisées par des structures reproductrices bisexuées (hermaphrodites) produisant à la fois pollen et ovules : ce sont les fleurs.

Enfin, tous les Spermatophytes sont caractérisés par la production de cambium, c’est-à-dire de tissus vasculaires secondaires, permettant la production de bois. Ainsi, les Spermatophytes sont aussi à l’origine des plantes ligneuses (Lignophytes) et contiennent toutes les formes arborescentes de plantes terrestres actuelles, à l’exception du petit groupe des fougères arborescentes (Cyatheales). Cependant, de nombreuses formes herbacées sont apparues secondairement à de multiples reprises chez les Angiospermes, à partir d’ancêtres ligneux.

Classification et phylogénie des Spermatophytes

Les Spermatophytes actuels sont formés de deux groupes monophylétiques : les Acrogymnospermes (Gymnospermes actuelles) et les Angiospermes. Le premier ne comprend que très peu d’espèces (environ 1 000, classées en douze familles), tandis que le second est remarquablement diversifié (250 000 à 300 000 espèces, classées en plus de 400 familles). À cela s’ajoutent de nombreux groupes fossiles, aujourd’hui disparus. Les relations de parenté au sein des Acrogymnospermes, et entre les Acrogymnospermes, les Angiospermes et tous ces groupes fossiles sont encore mal connues. Étroitement liées à la question de l’origine des Angiospermes et de la fleur, ces relations font aujourd’hui l’objet d’un débat très animé au sein de la communauté des botanistes (cf. Angiospermes ; cf. Gymnospermes).

—  Sophie NADOT, Hervé SAUQUET

Bibliographie

P. D. Cantino et al., « Towards a phylogenetic nomenclature of Tracheophyta », in Taxon, no 56, vol. 3, 2007

J. A. Doyle, « Seed ferns and the origin of angiosperms », in Journal of the Torrey Botanical Society, no 133, pp. 169-209, 2006

S. Mathews, « Phylogenetic relationships among seed plants: Persistent questions and the limits of molecular data », in American Journal of Botany, no 96, pp. 228-236, 2009

M. G. Simpson, Plant Systematics, 2e éd., Academic Press, 2010.

Écrit par :

  • : professeure au Laboratoire écologie, systématique, évolution de l'université Paris-Sud
  • : maître de conférences à l'université Paris-Sud, professeur au Laboratoire écologie, systématique, évolution de l'université Paris-Sud

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Pour citer l’article

Sophie NADOT, Hervé SAUQUET, « SPERMATOPHYTES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 09 juillet 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/spermatophytes-spermaphytes/