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Les zones de croissance méristématique

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Objectif : L'architecture d'une plante, son aspect extérieur, résulte de la croissance et de la ramification des tiges et des racines. La vitesse de croissance d'une tige de bambou atteint jusqu'à soixante centimètres par jour. Une jeune racine de maïs produit près de 20 000 nouvelles cellules à l'heure. Où les zones de croissance en longueur des tiges et des racines sont-elles localisées  ? Comment fonctionne la morphogenèse végétale, phénomène qui associe division, élongation et différenciation cellulaire ?
1. Caractéristiques de la croissance d'une plante
a. Croissance en longueur
Dès la germination, la petite racine, appelée radicule, grandit pour former la racine principale. Elle s'allonge à partir de son extrémité contenant un méristème, et s'enfonce dans le sol.

La jeune tige de l'embryon se développe en tige principale à partir d'un bourgeon apical (situé à l'extrémité). Cette tige est formée de nœuds (zones d'insertion des feuilles) et d'entre-nœuds (segments dépourvus de feuilles).

Un bourgeon axillaire est situé à l'aisselle du point d'insertion de chaque feuille. Les rameaux secondaires poussent à partir des bourgeons axillaires. Chaque bourgeon contient un méristème.

En zone de climat tempéré, dans la plupart des espèces végétales, les feuilles ont une durée de vie limitée. Par contre les bourgeons sont des structures permanentes ayant un fonctionnement discontinu. En hiver, abrité par des écailles protectrices, ils mènent une vie ralentie.

De l'activité des bourgeons dépend le port du végétal. Elle est liée non seulement aux caractéristiques génétiques de l'espèce, mais aussi aux conditions environnementales (température, humidité, vent...).

b. Croissance en épaisseur
La croissance en longueur s'accompagne d'une croissance en épaisseur, particulièrement importante chez les plantes qui vivent plusieurs années. Pour les arbres, la tige principale se transforme progressivement en tronc.
c. La croissance des végétaux est indéfinie et orientée
Les végétaux croissent pendant toute leur vie ; la croissance végétative est indéfinie.

Les tiges en croissance ne s'allongent pas uniquement de manière rectiligne : par exemple, pour les plantes grimpantes l'extrémité de la tige décrit une spirale ; la croissance est orientée.

2. Le fonctionnement des méristèmes
a. Divisions cellulaires et différenciation
L'observation de la partie sub-terminale de jeunes racines ou de jeunes tiges révèle la présence de cellules de petite taille, capables de se diviser activement, qui correspondent aux méristèmes. Dans la racine, les divisions cellulaires se situent dans un lieu caché par une coiffe protectrice.Les cellules méristématiques sont indifférenciées, c'est-à-dire qu'elles peuvent donner naissance à n'importe quel type de cellules du végétal.

La croissance en longueur résulte de la combinaison de deux phénomènes: la mérèse et l'auxèse. Le premier correspond à une augmentation du nombre de cellules et le second à une augmentation de la taille des cellules produites.

b. Un contrôle par les gènes et par l'environnement
La mise en place des organes dans un végétal est contrôlée par des gènes du développement comme chez les animaux. Par exemple, le gène stm (shootmeristemless), un gène homéotique, induit la conservation de l'état méristématique des cellules. Le gène clv (clavata) favorise leur différenciation : les mutants clavata ont un méristème anormalement grand, d'une taille mille fois supérieure à celle d'un méristème normal, ce qui provoque une augmentation du nombre de feuilles.
L'essentiel

La croissance correspond à l'augmentation au cours du temps de caractères mesurables tels que la taille et la masse. Chez les plantes, elle se traduit par un allongement des tiges et des racines. Les différents organes sont mis en place à partir des méristèmes, massifs cellulaires pérennes, situés aux extrémités des tiges et des racines, capables de produire de nombreuses divisions cellulaires. A l'échelle cellulaire, la croissance résulte de deux phénomènes  : une augmentation du nombre des cellules (mérèse) et un accroissement de la taille des cellules (auxèse).

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