La fleur au service de la fécondation - Maxicours

La fleur au service de la fécondation

Objectif(s)
Comment s'organise une fleur ?
Savoir faire un diagramme floral.
Connaître les deux types de fruits : comment se forment-ils et quels organes de la fleur sont impliqués dans le processus ?
Comprendre comment certains gènes sont impliqués dans le développement de la fleur.
La fleur est l'organe reproducteur des plantes.
Lorsque l'espèce est hermaphrodite la fleur contient à la fois les organes reproducteurs mâle et femelle, a contrario lorsque l'espèce est dioïque, il existe des fleurs mâles et des fleurs femelles.
Le fleur est le fruit de l'évolution des Angiospermes, elle permet le rapprochement des gamètes entre les plantes ayant une vie fixée.
1. L'organisation d'une fleur
Une fleur s'organise en verticilles, chaque type d'organes qui composent une fleur est inséré au même niveau, suivant un cercle ayant pour centre le centre de la fleur.

Une fleur hermaphrodite comprend quatre verticilles, deux externes formant le périanthe ayant un rôle protecteur et attracteur des pollinisateurs ; et deux internes comprenant les organes reproducteurs.
Pour représenter schématiquement l'organisation d'une fleur, on utilise un diagramme floral. Il permet de positionner les différents verticilles et d'apporter quelques informations supplémentaires grâce à un code universel (soudure, position, loges...).
Doc. 1 : Diagramme floral de la tomate.

De l'extérieur vers l'intérieur de la fleur on trouve :
- le verticille 1 : le calice formé par les sépales, qui sont souvent chlorophylliens et apparentés à de petites feuilles mais peuvent aussi ressembler au verticille des pétales comme chez la tulipe ;
- le verticille 2 : la corolle formée par les pétales ;
- le verticille 3 : l'androcée qui est l'ensemble des étamines, organe reproducteur composé d'un filet et d'une anthère, il produit les gamètes mâles : les grains de pollen ;
- Le verticille 4 : le gynécée ou pistil formé par les carpelles, organe reproducteur composé d'un stigmate, d'un style et d'un ovaire, il produit les gamètes femelles : les ovules. Ces derniers sont contenus dans l'ovaire qui s'organise en carpelles, c'est à dire que les ovules sont regroupés dans une ou plusieurs petites loges.

Doc. 2 : Gynécée
2. De la fleur au fruit
Lors de la pollinisation les grains de pollen se déposent sur le stigmate humide. Les grains de pollen germent et développent un tube pollinique qui s'enfonce dans le style jusqu'à l'ovaire afin d'atteindre les ovules. Le tube pollinique permet la fécondation des ovules en apportant le matériel génétique mâle. C'est ainsi que les plantes fixées se reproduisent.


La fleur se transforme alors en fruit, plus exactement certaines parties de la fleur vont disparaître comme les pétales ou les étamines et d'autres vont se développer pour donner le fruit, comme l'ovaire. Les ovules fécondés vont se transformer en graines.

Si l'on regarde la tomate par exemple, on peut y observer les sépales et le pédoncule (qui n'ont pas disparus) ainsi que la trace de l'ancienne position des styles.


Il existe 2 grands types de fruits : ils sont dits simples ou complexes, selon la position initiale de l'ovaire.
Les ovaires supères vont développer des fruits simples comme la tomate, les ovaires infères vont développer des fruits complexes comme le melon ou la pomme.




Dans le cas des fruits simples (tomate), le péricarpe est formé à partir des parois des carpelles, on distingue l'épicarpe, le mésocarpe et l'endocarpe.


Dans le cas des fruits complexes, il est formé à la fois à partir des parois des carpelles et de celle du conceptacle.
3. L'organisation de la fleur est contrôlée par des gènes du développement
On étudie les mutants de gènes impliqués dans le développement et l'organisation des verticilles de la fleur. On note V1 : les sépales, V2 : les pétales, V3 : les étamines et V4 : les carpelles.

Spécimen Phénotype
V1 V2 V3 V4
Sauvage (sujet témoin) normal normal normal normal
Gène A mutant anormal anormal normal normal
Gène B mutant normal anormal anormal normal
Gène C mutant normal normal anormal anormal
Gènes ABC mutants anormal anormal anormal anormal

Observations :
L'individu sauvage, possédant les gènes A, B et C, développe normalement les quatre verticilles.
Le mutant pour ces 3 gènes ne développe aucun verticille normal.
Le gène A semble nécessaire au bon développement des verticilles V1 et V2, le gène B aux V2 et V3 et le gène C aux V3 et V4.

Conclusion :
On a pu mettre en évidence que le développement de la fleur était gouverné par des gènes du développement : A, B et C. Ils s'expriment de façon très localisée dans le bourgeon floral contrôlant ainsi la différenciation des tissus du bourgeon en verticilles.
Le développement des sépales (V1) est contrôlé par le gène A uniquement, le développement des pétales (V2) par les gènes A et B, le développement des étamines par les gènes B et C, et enfin le développement des carpelles par le gène C uniquement.


Doc. 3
: Gènes du développement des verticilles.

L'essentiel
Les fleurs sont les organes des plantes assurent leur reproduction. Elles sont composées de quatre verticilles : sépales, pétales, étamines, carpelles.

Lors de la pollinisation, les grains de pollen se déposent sur le stigmate humide. Les grains de pollen germent et développent un tube pollinique qui s'enfonce dans le style jusqu'à l'ovaire afin d'atteindre les ovules.
La fleur se transforme alors en fruit, plus exactement certaines parties de la fleur vont disparaître, comme les pétales ou les étamines, et d'autres vont se développer pour donner le fruit, comme l'ovaire.

Les ovaires supères vont développer des fruits simples comme la tomate, les ovaires infères vont développer des fruits complexes comme le melon ou la pomme.

L'organisation concentrique des verticilles de la fleur est dirigée par des gènes architectes. Lorsque ces gènes présentent des mutations, des anomalies dans l'organisation de la fleur s'observent.

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