Multiplication des plantes en l'absence de graines - Maxicours

Multiplication des plantes en l'absence de graines

Objectifs
  • Définir la reproduction asexuée.
  • Comparer reproduction asexuée et reproduction sexuée.
  • Connaitre les organes spécialisés dans la reproduction asexuée.
  • Comprendre que la reproduction asexuée peut se faire sans organe spécialisé.
  • Comprendre que cette propriété repose sur la totipotence de certaines cellules végétales.
  • Comprendre le rôle des phytohormones dans le processus de régénération in vitro d’un plant.
Points clés
  • Les végétaux ont la particularité de pouvoir se multiplier par clonage. On appelle ce processus la multiplication végétative ou reproduction asexuée.
  • Pour cela, ils développent des organes spécialisés qui stockent des réserves à partir desquels des racines et des tiges pourront se former.
  • De plus, certaines cellules ont la particularité d’être totipotentes, c’est-à-dire qu’elles sont capables de se multiplier à l’infini et de se différencier en n’importe quel type cellulaire pour redonner des tiges, des feuilles et des racines. Ainsi, il est possible d’obtenir de nouveaux plants à partir des bourgeons présents sur les tiges ou à partir d’un fragment de tissu. Dans ce dernier cas, les cellules du fragment mises en culture vont se dédifférencier puis se différencier de nouveau sous l’action de phytohormones.
Pour bien comprendre
  • L’organisation fonctionnelle d’une plante
  • Les zones de croissance méristématiques
  • Les organes de stockage des réserves dans la plante
1. La reproduction asexuée, définition

La reproduction asexuée (ou multiplication végétative) qui caractérise les végétaux ne fait intervenir qu’un seul individu contrairement à la reproduction sexuée qui nécessite la rencontre des gamètes de deux partenaires génétiquement différents. Elle aboutit à la naissance de nouveaux individus génétiquement identiques au plant initial : on parle alors de clonage.

Cette stratégie de reproduction des végétaux permet à l’espèce de coloniser rapidement un milieu sans production de graines ou de gamètes. Toutefois, les nouveaux plants ne peuvent se développer qu’à proximité du plant d’origine.

L’Homme sait aujourd’hui tirer profit de cette propriété des végétaux.

2. Les organes spécialisés de la reproduction asexuée

Pour assurer leur multiplication végétative, les plantes utilisent des organes particuliers et ne font intervenir aucun agent de transport.

a. Les rhizomes

Les rhizomes sont des tiges rampantes souterraines. Ils se ramifient en grandissant, développent de nouveaux pieds et produisent de nouvelles feuilles en surface. Les parties les plus anciennes meurent. La séparation des nouveaux plants permet l'obtention de nouvelles plantes de la même espèce.

Exemples : Les iris, les fougères, les muguets, les asperges, les lamiers, les chiendents ainsi que le gingembre se propagent ainsi.

Un rhizome de gingembre.
© PHOTOOBJECTS/Jupiterimages

b. Les stolons

Ces longues tiges aériennes fines rampent et donnent de nouveaux pieds à partir des bourgeons en contact avec le sol. Ces jeunes pieds forment des racines propres et des feuilles vertes. Les stolons se dessèchent et meurent. Les jeunes plants se séparent ainsi du pied mère.

Exemple : Le fraisier utilise ce mode de dispersion.

Un fraisier avec ses stolons.
© BRANDX/Jupiterimages

c. Les bulbes

Le bulbe est un organe renflé et souterrain formé d’une tige courte, de feuilles épaisses et charnues et de racines. Il contient un bourgeon. Au printemps, le bulbe germe en donnant des feuilles, une tige et des fleurs. L'ancien bulbe disparaît en donnant de nouveaux bulbes appelés bulbilles qui fleurissent l'année suivante. 

Exemples : Les ognons, les jacinthes, les jonquilles, les tulipes, les échalotes, les narcisses et les perce-neige adoptent ce mode de multiplication.

Le bulbe de la jonquille.
© BRANDX/Jupiterimages

d. Les tubercules

Le tubercule constitue pour la plante une structure de réserve qui peut servir à nourrir de nouveaux bourgeons. Mis en pleine terre, ces bourgeons vont germer et donner de nouvelles racines et tiges qui vont donner des feuilles, puis des fleurs. Ces nouveaux plants formeront ensuite de nouveaux tubercules pouvant donner naissance à de nouveaux plants sans l’intervention de pollinisateurs.

Exemples : La pomme de terre est un tubercule formé à partir d’une tige tandis que la carotte est un tubercule formé à partir d’une racine.

Tubercules de pomme de terre comportant
des germes en cours de développement.
© B. Dufour

e. Les bourgeons des lentilles d'eau

Végétaux de petite taille (5 à 6 mm), les lentilles d'eau se multiplient à la surface d'un étang. Elles développent trois feuilles, de fines racines et des bourgeons entre les feuilles. Sans cesse, chaque bourgeon donne une lentille d'eau qui grossit et se sépare. Une nouvelle plante est ainsi obtenue.


Lentilles d'eau en bourgeonnement.
© B. Dufour

3. Reproduction asexuée en l'absence d'organes spécialisés

Certains organes de la plante, non spécialisés dans la reproduction, peuvent néanmoins intervenir dans la colonisation du milieu. Il s'agit des feuilles, des tiges ou des racines qui utilisent des techniques particulières dans certaines situations pour donner de nouvelles plantes.

a. Le marcottage

Cette technique est pratiquée par les arbrisseaux et les arbres. Une tige aérienne reliée à la plante mère touche le sol durant un certain temps et émet des racines. Une nouvelle plante naît. Dès que les racines émises permettent de subvenir aux besoins de la nouvelle plante, elle se sépare de la plante mère.

L’Homme tire profit de cette propriété en mettant en terre les tiges de certains plants. Il récupère ainsi plusieurs plants identiques à celui qu’il a sélectionné au préalable. Cela lui permet de multiplier les plants.

Exemple : Le marcottage de la vigne.
b. Le bouturage

Il arrive qu'un fragment de racine, de tige ou de feuille, portant des bourgeons et appelé bouture, se retrouve dans le sol. Si les conditions sont favorables, cette bouture forme ses propres racines, puis se développe exactement comme la plante mère.

Exemples : Les géraniums, les saintpaulias, les bégonias et les deutzias peuvent se bouturer.

La feuille du kalanchoe produit de nouvelles pousses sur son contour,
même lorsqu’elle est coupée en plusieurs morceaux.
© E. Guinther

4. La totipotence des cellules végétales

La capacité qu’a une plante à se régénérer à partir d’un fragment de tige, de feuille ou de racine est due aux propriétés de croissance infinie de ses méristèmes et aux propriétés totipotentes de certaines de ses cellules spécialisées, capables de se différencier en n’importe quel autre type cellulaire.

Pour cela, les cellules doivent tout d’abord se dédifférencier, c’est-à-dire perdre leurs caractéristiques fonctionnelles afin de subir un « rajeunissement cellulaire ». Elles récupèrent ainsi leur capacité à se diviser activement par mitose et permettent la formation d’un nouveau méristème qui pourra donner des tiges (méristème caulinaire) et des racines (méristème racinaire).

Ce processus cellulaire complexe est contrôlé par l’action de deux phytohormones :

  • l’auxine, produite au niveau des méristèmes, est responsable de l’élongation des cellules et donc de la croissance du plant et est capable de provoquer la formation de racines ;
  • la cytokinine, produite au niveau des racines, est impliquée dans la formation des tiges.

L’Homme utilise les propriétés de ces phytohormones pour régénérer des clones à partir d’un amas de cellules indifférenciées appelé « cal » et provenant d’un plant sélectionné au préalable. Pour cela, le cal est mis en culture en milieu gélosé, en présence d’éléments nutritifs (saccharose, sels minéraux et vitamines) et des deux phytohormones (auxine et cytokinine). Le ratio entre les deux favorise le développement des racines, de la tige ou des deux.

5. Conclusion

La multiplication végétative, encore appelée reproduction asexuée, permet aux plantes de coloniser efficacement et rapidement un milieu favorable à partir d'organes spécialisés ou non.

Elle donne plusieurs descendants identiques à partir d'un même et seul individu.

Elle favorise la colonisation d'un milieu généralement proche de la plante initiale. Cependant, la trop forte propagation de certaines variétés au détriment d'autres peut nuire à la biodiversité.

L’Homme tire profit de cette multiplication en floriculture, horticulture et en agriculture pour obtenir de nombreux végétaux.

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