Biologie végétale
Croissance et développement
4e édition
Jean-François Morot-Gaudry
Loïc Lapiniec
Roger Prat
Frédéric Gévaudant
Patrick Laufs
Céline Masdaux-Daubresse
François Parcy
Catherine Perrot-Rechenmann
Loïc Rajjou
Michèle Reisdorf-Cren
Luc Richard
Arnould Savouré
Dunod
Remerciements
XI
Introduction
1
Chapitre 1 Les phytohormones
1 Comment définir les hormones végétales et leur mode d'action ?
7
1.1 Définition7
1.2 Le concept d'hormone8
1.3 Homéostasie8
1.4 Notions de dose-réponse et de sensibilité tissulaire9
1.5 Principes généraux du mode d'action des phytohormones10
2 Présentation générale des phytohormones
11
2.1 Auxines11
2.2 Gibbérellines12
2.3 Cytokinines13
2.4 Brassinostéroïdes14
2.5 Acide abscissique (ABA)15
2.6 Éthylène16
2.7 Jasmonates16
2.8 Les strigolactones17
2.9 Les autres molécules : l'acide salicylique et le monoxyde d'azote (NO)18
2.10 Les hormones peptidiques18
3 Méthodes d'étude des effets des hormones
19
3.1 Apports exogènes d'hormones19
3.2 Outils moléculaires : gènes, rapporteurs19
3.3 Outils génétiques20
3.4 Combinaisons d'approches expérimentales20
4 Transport à longue et courte distances : exemple de l'auxine
21
4.1 Historique21
4.2 Le transport de l'auxine22
4.3 Les réponses tropiques25
5 Voies de signalisation
27
5.1 Les récepteurs28
5.2 Voie de signalisation de l'éthylène29
6 Conclusion
34
L'essentiel
36
Exercices37
Solutions38
Chapitre 2 Perception et transduction des signaux abiotiques39
1 Comment les plantes se comportent-elles face aux fluctuations de leur environnement ?
40
2 Contraintes de l'environnement et réponses adaptatives
42
3 Perception du stimulus
43
3.1 La perception de contraintes osmotiques : les osmosenseurs44
3.2 La perception des températures45
4 Signalisation intercellulaire
45
5 Transduction du signal
46
5.1 Les protéines G46
5.2 Les protéines kinases/phosphatases48
5.3 La signalisation lipidique50
5.4 La signalisation calcique54
5.5 Les espèces réactives de l'oxygène (Reactive Oxygene Species ou ROS)57
6 Voies de signalisation et régulation de l'expression de gènes
57
7 Photorécepteurs et développement
58
7.1 Perception de la lumière rouge : les phytochromes59
7.2 Rôles biologiques des phytochromes63
7.3 Perception de la lumière bleue : cryptochromes et phototropines67
8 Le stomate : un exemple de réseau coordonné de voies de signalisation
69
9 Perspectives de recherche et applications agronomiques
72
L'essentiel
73
Exercices74
Solutions75
Chapitre 3 Méristèmes et architecture végétale77
1 Structure et développement du végétal
78
1.1 L'embryon de plante, une structure très simple78
1.2 La mise en place d'une structure modulaire79
1.3 Un développement postembryonnaire et très plastique83
2 Les méristèmes, sièges de l'organogenèse et de l'histogenèse chez les plantes
84
2.1 Diversité et fonctions des méristèmes84
2.2 Le MAC, une structure multicellulaire complexe86
2.3 Le MAR contient des cellules souches à l'origine des différents tissus de la racine88
2.4 Les cellules souches du cambium sont à l'origine du xylème et du phloème secondaires90
3 Des interactions entre cellules à la base de l'établissement d'une niche de cellules souches
91
3.1 L'interaction entre le centre organisateur et les cellules souches permet de maintenir le MAC92
3.2 Le centre quiescent est l'organisateur du MAR96
3.3 Un centre organisateur bien caché dans le cambium98
3.4 Fonctionnement des niches de cellules souches98
4 Formation des primordia d'organes par le MAC et phyllotaxie
99
4.1 Maintien des cellules méristématiques dans un état indifférencié99
4.2 Transition vers un état différencié101
4.3 Initiation d'un primordium d'organe101
4.4 Mise en place de la phyllotaxie par le MAC et théorie des champs d'influence103
5 Activité des méristèmes et architecture végétale
105
5.1 Activité du MAC et port de la plante105
5.2 Des interactions hormonales et énergétiques régulent la dominance apicale106
5.3 Contrôle du développement des méristèmes par l'environnement108
6 Conclusion
109
6.1 Les méristèmes, des structures anciennes qui ont évolué109
6.2 Des voies de régulation robustes mais souples régulent le fonctionnement des méristèmes110
6.3 Méristèmes et biotechnologies110
L'essentiel
112
Exercices113
Solutions114
Chapitre 4 La paroi et la croissance cellulaire115
1 Les propriétés multifonctionnelles de la paroi
115
2 Composition et structure de la paroi
118
2.1 Composition et synthèse des constituants de la paroi primaire118
2.2 Structure de la paroi primaire123
2.3 La paroi secondaire124
3 La croissance cellulaire
126
3.1 Les différents modes de croissance126
3.2 Les moteurs physicochimiques de la croissance diffuse126
3.3 Les mécanismes de la croissance diffuse128
4 La paroi : un carrefour de régulations hormonales
134
L'essentiel
136
Exercices137
Solutions138
Chapitre 5 Le développement et la germination des graines139
1 La fécondation des plantes, simple ou double ?
140
2 L'embryogenèse
144
2.1 L'embryogenèse précoce et la mise en place d'une polarité apico-basale144
2.2 L'organogenèse embryonnaire : mise en place de la symétrie bilatérale145
2.3 Contrôle de l'organisation embryonnaire146
2.4 Le développement de l'albumen147
3 La maturation des graines
149
3.1 Accumulation des réserves149
3.2 Dessiccation de la graine152
4 La régulation du développement de la graine d'A. thaliana
154
4.1 Caractérisation des régulateurs LAFL154
4.2 Les mécanismes de régulation transcriptionnelle155
4.3 Transition entre l'embryogenèse et la maturation : aspects moléculaires et hormonaux156
4.4 Régulation de l'acquisition de la tolérance à la dessiccation157
5 La dormance
158
5.1 Définitions et caractéristiques158
5.2 Rôles des téguments de la graine chez A. thaliana159
5.3 Mise en place de la dormance159
6 La germination des graines
161
6.1 L'imbibition161
6.2 Dormance/germination : effet de l'équilibre hormonal163
6.3 Mobilisation des réserves de la graine en germination167
7 Dormance et germination : contrôle environnemental et dialogue hormonal
169
7.1 Dormance et environnement169
7.2 Dialogue hormonal171
L'essentiel
173
Exercices174
Solutions175
Chapitre 6 La floraison177
1 Particularités de la floraison chez les plantes
177
2 Description morphologique de la floraison
180
2.1 L'induction florale et évocation florale180
2.2 L'initiation florale et la floraison180
3 Contrôle de la floraison par la vernalisation
182
3.1 Description et historique182
3.2 Mécanisme moléculaire184
3.5 Contrôle de la floraison par la température ambiante187
4 Contrôle de la floraison par la photopériode
188
4.1 Description et historique188
4.2 Mécanisme moléculaire190
5 Le développement des fleurs
194
5.1 Introduction/évolution194
5.2 Le développement des organes floraux196
5.3 Le développement des méristèmes floraux199
L'essentiel
201
Exercices202
Solutions203
Chapitre 7 Le développement du fruit205
1 Qu'est-ce qu'un fruit ?
205
2 Les différents types de fruits
206
3 La structure du fruit
207
4 Le développement du fruit
208
4.1 Le développement du fruit après fécondation210
4.2 Le développement des fruits parthénocarpiques211
4.3 La maturation des fruits charnus212
4.4 Contrôle génétique de la maturation215
4.5 La déhiscence des fruits secs216
5 Conclusion
217
L'essentiel
219
Exercices220
Solutions221
Chapitre 8 La plante et son environnement biotique223
1 Présentation de l'environnement biotique des plantes
223
2 Agents phytopathogènes et ravageurs
225
2.1 Défenses préexistantes de la plante226
2.2 Activation des défenses de la plante226
2.3 Le modèle gène pour gène230
2.4 Les réponses systémiques de défense des plantes233
2.5 Modes d'attaques spécifiques et réponses adaptées de la plante233
2.6 Différentes méthodes de lutte - exemple de la pyrale et du maïs241
3 Symbioses et associations
242
3.1 Symbioses bactériennes242
3.2 Les symbioses mycorhiziennes245
3.3 Les lichens247
4 Conclusion
248
L'essentiel
249
Exercices250
Solutions251
Chapitre 9 Sénescence des feuilles253
1 Les feuilles émergent, se développent et meurent
254
1.1 Les grandes phases du développement de la feuille254
1.2 Un processus génétiquement contrôlé nécessaire au recyclage nutritionnel255
1.3 Le recyclage des constituants foliaires257
1.4 Régulation et contrôle de l'entrée en sénescence257
1.5 Nature du signal et facteurs de transcription impliqués258
2 Autophagie, protéolyse et sénescence chez les plantes
259
3 Mort cellulaire programmée, sénescence et apoptose : notions ambiguës et faux amis
260
4 Conclusion
262
L'essentiel
263
Glossaire264
Bibliographie
268
Index
269