Les Spermaphytes (du grec sperma, « graine », et phyton, « plante ») sont les végétaux supérieurs qui produisent des graines comme organes de dissémination et de survie de l'espèce. La graine, issue de la fécondation, contient un embryon capable de donner une nouvelle plante après germination. Les Spermaphytes constituent le groupe végétal le plus évolué et le plus diversifié du règne végétal actuel.
On distingue traditionnellement deux grands groupes de Spermaphytes, selon la position de leurs graines :
Chez le pin (Gymnosperme), les graines se développent nues sur les écailles d'un cône ; chez le haricot (Angiosperme), les graines se développent à l'abri, à l'intérieur d'une gousse issue de l'ovaire fécondé.
Une fleur bisexuée (ou hermaphrodite) porte à la fois les organes reproducteurs mâles et femelles. Elle est organisée, de l'extérieur vers l'intérieur, en quatre verticilles (pièces florales) :
Le calice et la corolle forment le périanthe, enveloppe protectrice et attractive de la fleur, sans rôle direct dans la reproduction. L'androcée et le gynécée constituent, eux, les organes reproducteurs proprement dits de la fleur.
La pollinisation est le transport des grains de pollen depuis les anthères des étamines jusqu'au stigmate du pistil. C'est une étape préalable indispensable, mais distincte, de la fécondation.
On distingue deux modes de pollinisation :
La pollinisation croisée favorise le brassage génétique entre individus différents, ce qui accroît la diversité génétique de la descendance par rapport à l'autopollinisation.
Après avoir atteint le stigmate, le grain de pollen germe : il émet un tube pollinique qui croît à travers le style jusqu'à atteindre l'ovule, à l'intérieur de l'ovaire. Ce tube pollinique conduit deux noyaux spermatiques (gamètes mâles) jusqu'au sac embryonnaire contenu dans l'ovule.
Les Angiospermes se caractérisent par un phénomène unique appelé double fécondation : l'un des deux noyaux spermatiques fusionne avec l'oosphère (gamète femelle) pour donner l'œuf principal, à l'origine de l'embryon ; le second noyau spermatique fusionne avec deux noyaux polaires du sac embryonnaire pour donner un œuf accessoire triploïde, à l'origine de l'albumen (ou endosperme), tissu de réserve nutritive qui nourrira l'embryon pendant la germination.
Après la double fécondation, l'ovule se transforme en graine (contenant l'embryon et souvent l'albumen), tandis que l'ovaire se transforme en fruit, qui protège la ou les graines.
La formation des gamètes chez les Angiospermes se déroule de façon particulière, en deux temps, avec un stade intermédiaire appelé gamétophyte :
Une graine mature comprend trois parties principales :
La germination est le processus par lequel une graine, sortie de sa vie latente, reprend son développement pour donner naissance à une jeune plantule autonome.
La germination nécessite la réunion de trois conditions favorables : la présence d'eau (indispensable à l'imbibition de la graine et à la reprise du métabolisme), une température adaptée à l'espèce (ni trop basse, ni trop élevée), et la présence de dioxygène (O₂) (nécessaire à la respiration cellulaire intense qui fournit l'énergie du développement embryonnaire). L'absence de l'une de ces conditions bloque ou retarde fortement la germination.
Le déroulement de la germination comprend successivement : l'imbibition (absorption d'eau par la graine, qui gonfle et fait éclater le tégument), la reprise de l'activité métabolique (activation des réserves et des enzymes, respiration accrue), puis la croissance de l'embryon avec allongement de la radicule (qui perce le tégument en premier et s'ancre dans le sol) puis développement de la tigelle.
La tigelle de l'embryon se différencie, par rapport au point d'insertion des cotylédons, en deux parties :
Selon la partie de la tigelle qui s'allonge principalement, on distingue deux types de germination :
C'est l'hypocotyle qui s'allonge fortement, ce qui soulève les cotylédons au-dessus du sol : les cotylédons deviennent alors aériens et souvent verdissent, participant transitoirement à la photosynthèse. Exemple : le haricot.
C'est l'épicotyle qui s'allonge, tandis que l'hypocotyle reste très court : les cotylédons demeurent enterrés, à l'intérieur ou au niveau du tégument, et se comportent en simple organe de réserve, sans devenir photosynthétiques. Exemples : le maïs et le pois.
| Critère | Angiospermes | Gymnospermes |
|---|---|---|
| Position de la graine | Enfermée dans un fruit issu de l'ovaire | Nue, non enfermée dans un fruit (portée par une écaille) |
| Fleur | Vraie fleur avec calice, corolle, androcée, gynécée | Structures reproductrices simplifiées, souvent en cônes, sans vraie fleur ni fruit |
| Fécondation | Double fécondation (embryon + albumen) | Fécondation simple, sans albumen d'origine triploïde |
| Exemple | Haricot, maïs, hibiscus, manguier | Pin, cyprès, if (conifères) |
| Critère | Germination épigée | Germination hypogée |
|---|---|---|
| Partie de tigelle qui s'allonge | Hypocotyle | Épicotyle |
| Position des cotylédons | Soulevés hors du sol, aériens | Restent enterrés |
| Rôle des cotylédons | Souvent verdissent, photosynthèse transitoire | Simple réserve nutritive |
| Exemple | Haricot | Maïs, pois |
On observe une fleur bisexuée coupée longitudinalement. De l'extérieur vers l'intérieur, on distingue successivement : un premier verticille de pièces vertes protectrices ; un deuxième verticille de pièces colorées ; un troisième verticille formé de structures composées chacune d'un filet surmonté d'un petit sac ; et enfin, au centre, une structure renflée surmontée d'une colonne se terminant par une petite surface visqueuse.
On étudie deux plantes : chez la plante A, le pollen d'une fleur féconde systématiquement le stigmate de cette même fleur avant même son ouverture complète ; chez la plante B, le pollen d'une fleur ne peut féconder que le stigmate d'une fleur portée par un autre pied de la même espèce, souvent après transport par des insectes butineurs.
Après la pollinisation, un grain de pollen déposé sur le stigmate d'une fleur d'Angiosperme germe et permet, quelques heures ou jours plus tard, la fécondation de l'ovule.
On observe deux graines mises à germer. Pour la graine 1, quelques jours après le début de la germination, les deux cotylédons se retrouvent nettement soulevés au-dessus du sol, à l'extrémité d'une tigelle allongée et verdissante, alors que la première vraie feuille n'est pas encore apparue. Pour la graine 2, les cotylédons restent enfouis dans le sol, au même niveau qu'au départ, tandis qu'une pousse portant déjà de petites feuilles s'élève au-dessus du sol.
Pour déterminer les conditions nécessaires à la germination des graines de haricot, on réalise l'expérience suivante : quatre lots de 20 graines identiques sont placés dans les conditions suivantes, toutes autres conditions étant égales par ailleurs.
| Lot | Eau | Température | Dioxygène (O₂) | Graines germées après 8 jours |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Oui (arrosage régulier) | 25 °C | Oui (air ambiant) | 19 / 20 |
| 2 | Non (graines maintenues sèches) | 25 °C | Oui (air ambiant) | 0 / 20 |
| 3 | Oui | 2 °C (réfrigérateur) | Oui | 0 / 20 |
| 4 | Oui | 25 °C | Non (eau bouillie dégazée, récipient hermétique) | 1 / 20 |
10 questions · Correction immédiate
Un Spermaphyte est un végétal supérieur qui se caractérise par :
Quelle est la principale différence entre Angiospermes et Gymnospermes ?
Dans une fleur bisexuée, l'organe reproducteur mâle est :
Dans une fleur bisexuée, l'organe reproducteur femelle est :
La pollinisation désigne :
La double fécondation, caractéristique des Angiospermes, aboutit à la formation de :
Une graine mature comprend typiquement :
L'épicotyle est la partie de la tigelle qui :
L'hypocotyle est la partie de la tigelle qui :
Les conditions indispensables à la germination d'une graine sont :
