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Tissus Végétaux : les concepts de base

Les plantes sont composées de trois grands groupes d'organes : les racines, les tiges et les feuilles. Comme nous le savons dans d'autres domaines de la biologie, ces organes sont composés de tissus travaillant ensemble pour un objectif commun (fonction). À leur tour, les tissus sont constitués d'un certain nombre de cellules constituées d'éléments et d'atomes au niveau le plus fondamental. Dans cette section, nous examinerons les différents types de tissus végétaux ainsi que leur place et leur objectif au sein d'une plante. Il est important de réaliser qu'il peut y avoir de légères variations et modifications des types de tissus de base dans des plantes spéciales

Les tissus végétaux sont caractérisés et classés selon leur structure et leur fonction. Les organes qu'ils forment seront organisés en motifs au sein d'une plante, ce qui aidera à mieux classer la plante. Un bon exemple de ceci est les trois modèles de tissus de base trouvés dans les racines et les tiges qui servent à délimiter les dicotylédones ligneuses, les dicotylédones herbacées et les monocotylédones.

Tissus méristématiques

Les tissus où les cellules se divisent constamment sont appelés méristèmes ou tissus méristématiques. Ces régions produisent de nouvelles cellules. Ces nouvelles cellules sont généralement de petites structures en forme de boîte à six côtés avec un certain nombre de minuscules vacuoles et un gros noyau, en comparaison. Parfois, il n'y a pas de vacuoles du tout. Au fur et à mesure que les cellules mûrissent, les vacuoles prendront de nombreuses formes et tailles différentes, en fonction des besoins de la cellule. Il est possible que la vacuole remplisse 95 % ou plus du volume total de la cellule. Il existe trois types de méristèmes : (1) les méristèmes apicaux, (2) les méristèmes latéraux et (3) les méristèmes intercalaires.

Méristèmes apicaux

Les méristèmes apicaux sont situés au niveau ou à proximité des extrémités des racines et des pousses. Au fur et à mesure que de nouvelles cellules se forment dans les méristèmes, les racines et les pousses augmenteront en longueur. Cette croissance verticale est également appelée croissance primaire. Un bon exemple serait la croissance d'un arbre en hauteur. Chaque méristème apical produira des feuilles et des bourgeons embryonnaires ainsi que trois types de méristèmes primaires : le protoderme, les méristèmes terrestres et le procambium. Ces méristèmes primaires produiront les cellules qui formeront les tissus primaires.

Méristèmes latéraux

Les méristèmes latéraux représentent la croissance secondaire des plantes. La croissance secondaire est généralement une croissance horizontale. Un bon exemple serait la croissance d'un tronc d'arbre en circonférence. Il existe deux types de méristèmes latéraux à connaître dans l'étude des plantes.

Le cambium vasculaire, le premier type de méristème latéral, est parfois simplement appelé le cambium. Le cambium est un mince cylindre ramifié qui, à l'exception des extrémités où se trouvent les méristèmes apicaux, s'étend le long des racines et des tiges de la plupart des plantes vivaces et de nombreuses herbacées annuelles. Le cambium est responsable de la production de cellules et de tissus qui augmentent l'épaisseur ou la circonférence de la plante.

Le liège cambium, le deuxième type de méristème latéral, ressemble beaucoup au cambium vasculaire en ce sens qu'il s'agit également d'un mince cylindre qui s'étend le long des racines et des tiges. La différence est qu'il ne se trouve que dans les plantes ligneuses, car il produira l'écorce externe.

Le cambium vasculaire et le cambium du liège, s'ils sont présents, ne commenceront à produire des cellules et des tissus qu'après que les tissus primaires produits par les méristèmes apicaux auront commencé à mûrir.

Méristèmes intercalaires

Les méristèmes intercalaires se trouvent dans les herbes et les plantes apparentées qui n'ont pas de cambium vasculaire ou de liège cambium, car leur circonférence n'augmente pas. Ces plantes ont des méristèmes apicaux et dans les zones d'attache des feuilles, appelées nœuds, elles ont le troisième type de tissu méristématique. Ce méristème produira également activement de nouvelles cellules et est responsable de l'augmentation de la longueur. Le méristème intercalaire est responsable de la repousse de l'herbe coupée.

Il existe d'autres tissus dans les plantes qui ne produisent pas activement de nouvelles cellules. Ces tissus sont appelés tissus non méristématiques. Les tissus non méristématiques sont constitués de cellules produites par les méristèmes et se présentent sous différentes formes et tailles en fonction de leur fonction prévue dans la plante. Parfois, les tissus sont composés du même type de cellules, ou parfois ils sont mélangés. Il existe des tissus simples et des tissus complexes à considérer, mais nous commencerons par les tissus simples pour les besoins de la discussion.

Mouchoirs simples

Il existe trois types de base nommés d'après le type de cellule qui les compose : (1) tissu de parenchyme, (2) tissu de collenchyme et (3) tissu de sclérenchyme.

Tissu de parenchyme

Les cellules du parenchyme forment le tissu du parenchyme. Les cellules de parenchyme sont les types de cellules les plus abondants et se trouvent dans presque toutes les parties principales des plantes supérieures. Ces cellules sont essentiellement en forme de sphère lorsqu'elles sont fabriquées pour la première fois. Cependant, ces cellules ont des parois minces, qui s'aplatissent aux points de contact lorsque de nombreuses cellules sont regroupées. Généralement, ils ont de nombreux côtés, la majorité ayant 14 côtés. Ces cellules ont de grandes vacuoles et peuvent contenir diverses sécrétions, notamment de l'amidon, des huiles, des tanins et des cristaux. Certaines cellules du parenchyme ont de nombreux chloroplastes et forment les tissus trouvés dans les feuilles. Ce type de tissu est appelé chlorenchyme. La fonction principale de ce type de tissu est la photosynthèse, tandis que les tissus de parenchyme sans chloroplastes sont généralement utilisés pour le stockage de nourriture ou d'eau. De plus, certains groupes de cellules sont regroupés de manière lâche avec des espaces aériens connectés, comme dans les nénuphars, ce tissu est appelé tissu aérenchyme. Ces types de cellules peuvent également développer des extensions irrégulières de la paroi interne, ce qui augmente la surface globale de la membrane plasmique et facilite le transfert des substances dissoutes entre les cellules adjacentes. Les cellules du parenchyme peuvent se diviser si elles sont matures, ce qui est vital pour réparer les dommages causés aux tissus végétaux. Les cellules et les tissus du parenchyme constituent la plupart des parties comestibles des fruits.

Tissu de collenchyme

Les cellules du collenchyme forment le tissu du collenchyme. Ces cellules ont un protoplasme vivant, comme les cellules du parenchyme, et peuvent également rester en vie pendant une longue période. Leur principale différence avec les cellules du parenchyme est l'épaisseur accrue de leurs parois. En coupe transversale, les murs semblent inégaux. Les cellules de collenchyme se trouvent juste sous l'épiderme et généralement, elles sont allongées et leurs parois sont souples en plus d'être solides. Au fur et à mesure qu'une plante se développe, ces cellules et les tissus qu'elles forment fournissent un support flexible pour les organes tels que les feuilles et les parties florales. De bons exemples de cellules végétales de collenchyme sont les «cordes» de céleri qui se coincent dans nos dents.

Tissu de sclérenchyme

Les cellules de sclérenchyme forment le tissu de sclérenchyme. Ces cellules ont des parois secondaires épaisses et résistantes qui sont incrustées de lignine. À maturité, la plupart des cellules de sclérenchyme sont mortes et fonctionnent en structure et en support. Les cellules de sclérenchyme peuvent se présenter sous deux formes :

Les scléréides sont des cellules de sclérenchyme réparties de manière aléatoire dans d'autres tissus. Parfois, ils sont regroupés au sein d'autres tissus dans des zones ou des régions spécifiques. Ils sont généralement aussi longs que larges. Un exemple serait la texture granuleuse de certains types de poires. La granulosité est due à des groupes de cellules scléréides. Les scléréides sont parfois appelées cellules de pierre.

Les fibres sont parfois associées à une grande variété de tissus dans les racines, les tiges, les feuilles et les fruits. Habituellement, les cellules fibreuses sont beaucoup plus longues que larges et ont une très petite cavité au centre de la cellule. Actuellement, les fibres de plus de 40 familles de plantes différentes sont utilisées dans la fabrication de textiles, de cordes, de ficelles et de toiles, pour n'en nommer que quelques-unes.

Cellules et tissus sécrétoires

À la suite de processus cellulaires, les substances qui s'accumulent dans la cellule peuvent parfois endommager le protoplasme. Ainsi, il est essentiel que ces matériaux soient soit isolés du protoplasme dont ils proviennent, soit déplacés à l'extérieur du corps de la plante. Bien que la plupart de ces substances soient des déchets, certaines substances sont vitales pour le fonctionnement normal des plantes. Exemples : huiles d'agrumes, de résine de pin, de latex, d'opium, de nectar, de parfums et d'hormones végétales. Généralement, les cellules sécrétoires sont dérivées des cellules du parenchyme et peuvent fonctionner seules ou en tant que tissu. Ils ont parfois une grande valeur commerciale.

Tissus complexes

Les tissus composés de plus d'un type de cellule sont généralement appelés tissus complexes. Le xylème et le phloème sont les deux tissus complexes les plus importants d'une plante, car leurs fonctions principales incluent le transport de l'eau, des ions et des substances alimentaires solubles dans toute la plante. Alors que certains tissus complexes sont produits par des méristèmes apicaux, la plupart des plantes ligneuses sont produites par le cambium vasculaire et sont souvent référencées comme des tissus vasculaires. D'autres tissus complexes comprennent l'épiderme et le périderme. L'épiderme se compose principalement de cellules ressemblant à du parenchyme et forme une enveloppe protectrice pour tous les organes de la plante. L'épiderme comprend des cellules spécialisées qui permettent le mouvement de l'eau et des gaz à l'intérieur et à l'extérieur de la plante, des glandes sécrétoires, divers poils, des cellules dans lesquelles les cristaux s'accumulent et s'isolent, et d'autres cellules qui augmentent l'absorption dans les racines. Le périderme est principalement constitué de cellules de liège et forme donc l'écorce externe des plantes ligneuses. Il est considéré comme un tissu complexe en raison des poches de cellules de parenchyme dispersées partout.

Xylème

Le xylème est un tissu végétal important car il fait partie de la "plomberie" d'une plante. Pensez à des faisceaux de tuyaux qui courent le long de l'axe principal des tiges et des racines. Il transporte de l'eau et des substances dissoutes partout et se compose d'une combinaison de cellules de parenchyme, de fibres, de vaisseaux, de trachéides et de cellules des rayons. De longs tubes constitués de cellules individuelles sont les vaisseaux, tandis que les membres des vaisseaux sont ouverts à chaque extrémité. À l'intérieur, il peut y avoir des barres de matériau mural s'étendant à travers l'espace ouvert. Ces cellules sont jointes bout à bout pour former de longs tubes. Les membres des vaisseaux et les trachéides sont morts à maturité. Les trachéides ont des parois cellulaires secondaires épaisses et sont effilées aux extrémités. Ils n'ont pas d'ouvertures d'extrémité comme les vaisseaux. Les extrémités des trachéides se chevauchent, avec des paires de fosses présentes. Les paires de fosses permettent à l'eau de passer d'une cellule à l'autre. Alors que la majeure partie de la conduction dans le xylème se fait de haut en bas, il existe une certaine conduction latérale ou latérale via les rayons. Les rayons sont des rangées horizontales de cellules de parenchyme à longue durée de vie qui proviennent du cambium vasculaire. Dans les arbres et autres plantes ligneuses, le rayon irradiera du centre des tiges et des racines et, en coupe transversale, ressemblera aux rayons d'une roue.

Phloème

Le phloème est un tissu végétal tout aussi important car il fait également partie de la "plomberie" d'une plante. Principalement, le phloème transporte des substances alimentaires dissoutes dans toute la plante. Ce système de conduction est composé d'un élément de tube à tamis et de cellules compagnes, qui sont sans parois secondaires. Les cellules mères du cambium vasculaire produisent à la fois du xylème et du phloème. Cela comprend généralement également les fibres, le parenchyme et les cellules des rayons. Les tubes tamis sont formés à partir d'éléments de tubes tamis mis bout à bout. Les parois d'extrémité, contrairement aux membres du vaisseau dans le xylème, n'ont pas d'ouvertures. Les parois d'extrémité, cependant, sont pleines de petits pores où le cytoplasme s'étend de cellule en cellule. Ces connexions poreuses sont appelées plaques tamis. Malgré le fait que leur cytoplasme est activement impliqué dans la conduction des matières alimentaires, les membres du tube criblé n'ont pas de noyau à maturité. Ce sont les cellules compagnes qui sont nichées entre les membres du tube tamis qui fonctionnent d'une manière ou d'une autre en provoquant la conduction des aliments. Les membres du tube tamis qui sont vivants contiennent un polymère appelé callose. La callose reste en solution tant que le contenu de la cellule est sous pression. En tant que mécanisme de réparation, si un insecte blesse une cellule et que la pression chute, le callose précipitera. Cependant, le callose et une protéine de phloème seront déplacés à travers la plaque de tamis la plus proche où ils le feront pour un bouchon. Cela empêche toute fuite supplémentaire du contenu du tube tamis et la blessure n'est pas nécessairement fatale à la pression de turgescence globale de l'usine.

Épiderme

L'épiderme est aussi un tissu végétal complexe, et intéressant de surcroît. Officiellement, l'épiderme est la couche de cellules la plus externe de tous les organes végétaux (racines, tiges, feuilles). L'épiderme est en contact direct avec l'environnement et est donc soumis aux conditions et contraintes environnementales. Généralement, l'épiderme est épais d'une couche de cellules, mais il existe des exceptions telles que les plantes tropicales où la couche peut avoir plusieurs cellules d'épaisseur et agit ainsi comme une éponge. La cutine, substance grasse sécrétée par la plupart des cellules épidermiques, forme une couche protectrice cireuse appelée cuticule. L'épaisseur de la cuticule est l'un des principaux déterminants de la quantité d'eau perdue par évaporation. De plus, sans frais supplémentaires, la cuticule offre une certaine résistance aux bactéries et autres organismes pathogènes. Certaines plantes, comme le palmier à cire, produisent suffisamment de cuticules pour avoir une valeur commerciale : la cire de carnauba. D'autres produits à base de cire sont utilisés comme vernis, bougies et même disques phonographiques. Les cellules épidermiques sont importantes pour augmenter la surface d'absorption des poils absorbants. Les poils absorbants sont essentiellement des extensions tubulaires du corps principal de la racine composé entièrement de cellules épidermiques. Les feuilles ne sont pas en reste. Ils ont de nombreux petits pores appelés stomates qui sont entourés de paires de cellules épidermiques spécialisées appelées cellules de garde. Les cellules de garde sont des cellules épidermiques uniques car elles ont une forme différente et contiennent des chloroplastes. (Cellules de garde - abordées plus en détail dans le didacticiel Leaves). Il existe d'autres cellules épidermiques modifiées qui peuvent être des glandes ou des poils qui repoussent les insectes ou réduisent la perte d'eau.

périderme

Chez les plantes ligneuses, lorsque le liège cambium commence à produire de nouveaux tissus pour augmenter la circonférence de la tige ou de la racine, l'épiderme est éliminé et remplacé par un périderme. Le périderme est constitué de cellules de liège semi-rectangulaires et en forme de boîte. Ce sera la couche d'écorce la plus externe. Ces cellules sont mortes à maturité. Cependant, avant la mort des cellules, le protoplasme sécrète une substance grasse appelée subérine dans les parois cellulaires. La subérine rend les cellules de liège imperméables et aide à protéger les tissus sous l'écorce. Certaines parties du cambium du liège produisent des poches de cellules de liège peu serrées. Ces cellules de liège n'ont pas de subérine incrustée dans leurs parois cellulaires. Ces zones lâches s'étendent à travers la surface du périderme et sont appelées lenticelles. Les lenticelles fonctionnent dans les échanges gazeux entre l'air et l'intérieur de la tige. Au fond des fissures profondes de l'écorce des arbres se trouvent les lenticelles.