Eléments de botanique Cours 6 Bryophytes 09/03/2018 Bac1 sciences pharmaceutiques et sciences biologiques Denis Michez Denis.michez@umons.ac.be

Cours 1-2 Introduction générale Caractéristiques de la vie Caractéristiques des végétaux Métabolisme végétal Les premiers végétaux Cyanobactéries Eucaryotes: reproduction et cellule

Cours 3-5 Evolution et caractéristiques des végétaux eucaryotes Champignons Algues Métaphytes

Métaphytes

Chapitre 9 – Bryophytes Archégone Anthéridie Caractéristiques générales, communes aux Métaphytes Anthéridie et archégone multicellulaires avec enveloppe stérile et anisogamie Archégone Anthéridie

Chapitre 9 – Bryophytes Caractéristiques générales, communes aux Métaphytes Anthéridie et Archégone multicellulaire avec enveloppe stérile Rétention du zygote à l’intérieur de l’archégone Zygote

Chapitre 9 – Bryophytes Caractéristiques générales, communes aux Métaphytes Anthéridie et Archégone multicellulaire avec enveloppe stérile Rétention du zygote à l’intérieur de l’archégone Embryon pluricellulaire (sporophyte) protégé par le gamétophyte femelle

Embryon Gamétophyte femelle

Chapitre 9 – Bryophytes Caractéristiques générales, communes aux Métaphytes Anthéridie et Archégone multicellulaire avec enveloppe stérile Rétention du zygote à l’intérieur de l’archégone Embryon pluricellulaire (sporophyte) protégé par le gamétophyte femelle Sporange pluricellulaire qui produit des méiospores contenant de la sporopollénine dans la paroi, résistante à la dessication

Chapitre 9 – Bryophytes spores Protection par une paroi qui resiste à la dessication grâce à la sporopollénine Sporophyte (2N) porte le sporange qui produit des spores haploïdes après la méiose

Spore

Chapitre 9 – Bryophytes Caractéristiques générales, communes aux Métaphytes Anthéridie et Archégone multicellulaire avec enveloppe stérile Rétention du zygote à l’intérieur de l’archégone Embryon pluricellulaire (sporophyte) protégé par le gamétophyte femelle Sporange pluricellulaire qui produit des méiospores contenant de la sporopollénine dans la paroi, résistante à la dessication Méristème apicaux produisent des tissus potentiellement de façon continue

Méristèmes apicaux des tiges et des racines

Chapitre 9 – Bryophytes Caractéristiques générales, communes aux Métaphytes Anthéridie et Archégone multicellulaire avec enveloppe stérile Rétention du zygote à l’intérieur de l’archégone Embryon pluricellulaire (sporophyte) protégé par le gamétophyte femelle Sporange pluricellulaire qui produit des méiospores contenant de la sporopollénine dans la paroi, résistante à la dessication Méristème apicaux produisent des tissus Alternance de phases haploïde et diploïde

Chapitre 9 – Bryophytes Caractéristiques générales, communes aux Métaphytes Anthéridie et Archégone multicellulaire avec enveloppe stérile Rétention du zygote à l’intérieur de l’archégone Embryon pluricellulaire (sporophyte) protégé par le gamétophyte femelle Sporange pluricellulaire Sporange pluricellulaire qui produit des méiospores contenant de la sporopollénine dans la paroi, résistante à la dessiccation Alternance de phases haploïde et diploïde (Epidermes chez la plupart)

Epiderme de Ptéridophyte avec cuticule

Tempo d’apparition des différentes lignées

la Lignée Verte: Embryophytes ‘Bryophytes’

Chapitre 9 – Bryophytes Caractéristiques particulières aux Bryophytes Taille réduite Gamétophyte généralement plus grand et plus indépendant

Chapitre 9 – Bryophytes Caractéristiques particulières aux Bryophytes Taille réduite Gamétophyte généralement plus grand et plus indépendant Pas de tissus vasculaires destinés à la conduction de l’eau et des aliments (xylème et phloème)

Xylème et phloème chez les fougères Coupe transversale dans une tige de fougère Xylème et phloème chez les fougères

Chapitre 9 – Bryophytes Caractéristiques particulières aux Bryophytes Taille réduite Gamétophyte généralement plus grand et plus indépendant Pas de tissus vasculaires destinés à la conduction de l’eau et des aliments (xylème et phloème) Sporophyte non ramifié Sporophyte porte un seul sporange Seules plantes terrestres pendant 100 millions d’années

Chapitre 9 – Bryophytes Cycle de développement des Bryophytes Gamétophyte petit avec rizhoïdes à la base, sans épiderme, sans tissus vasculaires Gamétanges portés au sommet du gamétophyte Gamétanges mâles et femelles parfois sur le même individu, parfois séparés

Chapitre 9 – Bryophytes Structure du gamétophyte d’une mousse

Gamétophyte domine !

Chapitre 9 – Bryophytes Gametophyte, organisme principal Rhizoide

Chapitre 9 – Bryophytes Structure anthéridie et anthérozoïde Coupe longitudinale dans un gamétange mâle de mousse Structure anthéridie et anthérozoïde A = Anthérozoïdes immatures B= paraphyse

Anthérozoïdes relâchés Archégone

Chapitre 9 – Bryophytes Structure archégone Col Oosphère Ventre Coupe longitudinale dans un gamétange femelle de mousse Structure archégone Col Oosphère Ventre

Goutte d’eau Gamétophyte mâle Anthérozoïdes FECONDATION (GAMIE) Anthéridie Gamétophyte femelle Archégone

Goutte d’eau Gamétophyte mâle Anthérozoïdes Anthéridie Gamétophyte femelle Archégone Sporophyte mature Mitose Développement rapide du zygote Jeune sporophyte Gamétophyte femelle

Chapitre 9 – Bryophytes Oosphère fécondée (diploide) se développe en sporophyte Sporophyte (diploïde) se développe au sommet du gamétophyte (haploïde)

Pied Soie Sporophytes de Marchantia se developpent depuis le zygote dans l’archégone

Chapitre 9 – Bryophytes Variabilité de la morphologie des sporophytes de Bryophytes Bryophyta Anthocerophyta Marchantiophyta

Sporophyte (diploïde) terminé par un sporange Différentes parties du sporophytes Capsule Sporophyte (diploïde) terminé par un sporange Opercule Sporophyte (diploïde) où se produit la méïose et lâche des spores (haploïdes) depuis la capsule Soie

Chapitre 9 – Bryophytes Structure sporange Coiffe (reste du gamétophyte) Opercule Dent du péristome Capsule

Goutte d’eau Gamétophyte mâle Anthérozoïdes Anthéridie Archégone Protonema Archégone Méiospores Mitose Sporange Jeune sporophyte Gamétophyte femelle

Meiospores de mousse

Protonema (germe de meiospore)

Chapitre 9 – Bryophytes Le spore (haploïde) se développe en gamétophyte (haploïde)

Chapitre 9 – Bryophytes Sporophyte Gamétophyte Rhizoïdes Anthéridie monoïque Archégone

Chapitre 9 – Bryophytes Conclusion du cycle Haplo-diploïde à gamétophyte dominant Dépendance à l’eau pour boucler le cycle de reproduction (fécondation aquatique) Activité suspendue en l’absence d’eau

Chapitre 9 – Bryophytes 2. Importance écologique et économique Dominance dans des écosystèmes particuliers : les tourbières Exploitée pour combustion et pour horticulture (tourbe en pot)

Sphagnum sp. Constituent les tourbières dans les regions arctiques

Chapitre 9 – Bryophytes 2. Importance écologique et économique Requièrent de grande quantité d’eau pour la reproduction et le développement Tolère un assèchement (quiescence)

Chapitre 9 – Bryophytes 2. Importance écologique et économique Espèces pionnières, occupe 1% de la surface de la terre

Chapitre 9 – Bryophytes 3. Diversité: ~19.000 espèces, trois groupes Marchantiophyta (6.500 espèces) Anthocerophyta (~100 espèces) Bryophyta (13.000 espèces)

Anthocerophyta Bryophyta Marchantiophyta

Bryophyta Marchantiophyta Anthocerophyta

Marchantiophytes

Chapitre 9 – Bryophytes Hépatiques Pellia

A feuille A thalle

Chapitre 9 – Bryophytes 3. Diversité: Marchantiophyta, particularités Structure végétative en thalle ou en feuille Rhizoïdes unicellulaires Absorbe sur toute leur surface (pas d’épiderme sensu stricto) Pas de stomates sensu stricto Reproduction asexuée par des propagules

Thalle (n) Corbeille à propagule

Thalle

Corbeille à propagule Archégoniophore

Anthéridiophore qui porte les anthéridies Archégoniophore qui porte les archégones Anthéridiophore qui porte les anthéridies

Hépatique, anthéridiophore

Hépatique, anthéridiophore 2

Hépatique, anthéridie Anthéridiophore Anthérozoïdes

Hépatique, anthéridie

Hépatique, archégoniophore

Hépatique, archégone avec oosphère Archégoniophore Oosphère Archégone

(Liverwort)

Rhizoïdes unicellulaires

Coupe transversal dans un gamétophyte de Marchantia; pore avec cellules spécialisées, fonction similaire aux stomates des Trachéophytes

Anthocérophytes

Chapitre 9 – Bryophytes 3. Diversité: Anthocérophytes Peu diversifié Sporophytes étroits à croissance indéterminée Méristème basal chez le sporophyte Symbiose avec cyanobactérie Présence de stomate

Le sporange mûr se fend pour libérer les spores

Chapitre 9 – Bryophytes 3. Diversité: Anthocérophytes

Bryophytes sensu stricto

Chapitre 9 – Bryophytes 3. Diversité: Bryophytes sensu stricto, particularités Vraies feuilles Rhizoïdes multicellulaires Sporange complexe avec péristome

Chapitre 9 – Bryophytes Sporange

Chapitre 9 – Bryophytes Principales familles: XXXX

Chapitre 9 – Bryophytes Principales familles: XXXX

Chapitre 9 – Bryophytes Principales familles: XXXX

Chapitre 9 – Bryophytes Principaux clades: Sphagnopsida Hydrocytes Sphagnaceae, Sphagnum (nos Fagnes)

Feuille sphaigne et détail Chlorocyste Hydrocyste

Questions En vous aidant d’un schéma simple annoté, représentez un cycle de développement général de Bryophyte. Expliquez pourquoi on parle d’une alternance de génération hétéromorphe. Quelles sont les adaptations des Bryophytes à la vie terrestre ? Citez les trois groupes principaux de Bryophytes et précisez leurs différences. Décrivez les modifications structurales liées à l’absorption de l’eau chez les Sphagnum.