Tabla de Contenidos
Lorsque les animaux sont confrontés à un stimulus environnemental, que ce soit le coucher du soleil, de fortes pluies ou le besoin de trouver de l’eau et de la nourriture, il est normal que des réponses basées sur leur comportement soient générées. En général, une des réponses des animaux à ces stimuli est de s’éloigner de l’endroit où ils se trouvent. A l’inverse, les plantes ne peuvent pas réagir de la même manière aux mêmes stimuli environnementaux. En effet, les plantes sont sessiles, c’est-à-dire qu’elles sont littéralement toujours enracinées ou ancrées au même endroit. Par conséquent, les plantes doivent réagir à différents stimuli ou défis à travers leur physiologie et leur développement.
Ces différences de mode de vie entre les plantes et les animaux sont dues à une différence clé entre les deux groupes : tandis que les animaux se déplacent dans leur environnement, les plantes poussent fixées dans le leur. Ce mode de vie des plantes signifie que leur croissance est déterminée, dans une large mesure, par des stimuli environnementaux. Ainsi, l’un des éléments de l’ensemble des réponses de croissance utilisées par les plantes pour réaliser ce type de développement « plastique » et conditionnées par leur environnement est la croissance directionnelle. La croissance directionnelle est produite à son tour par un stimulus directionnel. Ce phénomène est connu sous le nom de tropisme.
Que sont les tropismes
Par conséquent, les tropismes des plantes sont des mécanismes par lesquels elles s’adaptent aux changements environnementaux . De même, un tropisme est un mouvement vers ou loin d’un stimulus. Les stimuli qui influencent généralement la croissance des plantes sont au nombre de quatre : la lumière, la gravité, l’eau et le toucher. Cependant, les tropismes ne doivent pas être confondus avec d’autres mouvements de plantes. Avec les mouvements nastiques, la direction de la réponse dépend de la direction des stimuli. Les mouvements nastiques des feuilles des plantes carnivores en sont un bon exemple. Ici, ces mouvements sont initiés par un stimulus, mais la direction du stimulus n’est pas un facteur dans la réponse qui en résulte.
En plus de devoir réagir aux facteurs de stress environnementaux (tels que les herbivores ou les attaques d’agents pathogènes), les plantes doivent explorer leur environnement. De cette façon, ils recherchent les ressources nutritionnelles de base qui soutiennent leur vie. Les plantes de leur environnement recherchent donc avant tout des approvisionnements adéquats. L’eau, les nutriments minéraux, la lumière et, dans certains cas, le soutien physique en font partie. La répartition des approvisionnements nécessaires et recherchés par les plantes varie dans le temps et dans l’espace. Si les plantes sont capables de contrôler ces variables et, à leur tour, la direction des changements qu’elles génèrent, elles auront une plus grande capacité à explorer leur environnement. Ces tropismes sont donc présents en permanence chez les plantes et sont la clé de l’adaptabilité à l’environnement pour leur survie.
tropismes positifs et négatifs
Les tropismes végétaux sont aussi le résultat d’une croissance différentielle. Cette croissance se produit lorsque les cellules d’une zone d’un organe végétal se développent plus rapidement que les cellules de la zone opposée. Ainsi, la croissance différentielle des cellules oriente la croissance de l’organe (feuille, racine, tige, etc.). De même, il détermine la croissance directionnelle de la plante entière. Certaines hormones végétales, telles que les auxines, sont considérées comme des régulateurs de la croissance différentielle d’un organe végétal. Ces hormones font plier ou plier la plante en réponse à un stimulus.
Le mouvement généré dans la direction d’un stimulus est considéré comme un tropisme positif . Au lieu de cela, la croissance dans la direction opposée à un stimulus est connue sous le nom de tropisme négatif . Les autres réponses tropiques courantes des plantes sont le gravitropisme, le phototropisme, l’hydrotropisme, le thigmotropisme, le thermotropisme et le chymotropisme.
gravitropisme
La division des cellules végétales se produit dans des régions subapicales appelées zones d’élongation et formées de tissus appelés méristèmes. Cette division cellulaire permet la croissance des organes végétaux. La gravité est un signal endogène et environnemental qui, accompagné d’autres signaux, régule ce processus de croissance. Lorsque la radicule (racine de la plante) s’allonge et que sa graine germe, les racines primaires se forment. Toutes les racines générées à partir des premières racines sont appelées racines secondaires. Bien que les racines pivotantes poussent contre la gravité, les racines pivotantes ont tendance à se développer avec elle.
Les organes périphériques, quant à eux, découlent des organes primaires. Cependant, ils effectuent un réajustement rapide pour suivre un angle préféré par rapport au vecteur de gravité. C’est ce qu’on appelle l’angle du point de consigne de gravité (GSA). Grâce à cela, un organe maintient son orientation verticale vers le bas de 0 degrés. La croissance latérale ou périphérique, à partir de l’axe ou organe primaire, permet à la plante de mieux explorer le milieu dans lequel elle pousse, afin qu’elle puisse effectivement acquérir les ressources de ce milieu.
Par conséquent, chaque organe végétal réagit différemment à la gravité. Par conséquent, ils croissent à partir d’angles de consigne de gravité spécifique pour chacun des organes. Ces angles peuvent être modifiés par le développement de la plante, par l’action d’hormones ou par des signaux environnementaux. Cependant, la croissance de la plante avec une orientation verticale vers le bas de 0 degrés est donnée grâce au gravitropisme . De manière générale, ce tropisme peut être considéré comme une stratégie des plantes qui permet à leurs organes d’avoir accès à des ressources rares, tant souterraines qu’aériennes.
Importance du gravitropisme
Le gravitropisme est d’une grande importance chez les plantes, car il dirige la croissance de leurs racines. Lorsque les racines poussent vers l’attraction de la gravité, on considère qu’elles ont un gravitropisme positif . Lorsque les racines poussent dans le sens opposé à la gravité, on parle de gravitropisme négatif . L’orientation du système racinaire et des pousses de la plante vers la gravité peut être observée dès les stades de germination de la plantule.
Cependant, l’orientation du système racinaire vers l’attraction de la gravité est donnée grâce à la coiffe racinaire, appelée coiffe ou pilorriza . On pense que les statocytes , qui sont les cellules spécialisées de la coiffe racinaire, sont responsables de la détection de la gravité. Ces cellules spécialisées se retrouvent également dans d’autres organes, comme la tige. La tige contient des organites appelés amyloplastes . Ceux-ci fonctionnent comme des réserves d’amidon. Les gros grains d’amidon provoquent le dépôt d’amyloplastes dans les racines des plantes. Cela se produit en réponse à la gravité.
La sédimentation des amyloplastes amène la capsule racinaire à envoyer des signaux à la zone d’élongation. Comme déjà mentionné, cette zone est l’une de celles responsables de la croissance des racines. L’activité dans cette zone provoque une croissance différentielle et une courbure des racines, et dirige la croissance dans le sens de la gravité. Si une racine fait des mouvements qui provoquent un changement dans l’orientation des statocytes, les aminoplastes se déplaceront, entraînant le retour des statocytes au point idéal, c’est-à-dire dans le sens de la gravité. En termes simples, si la graine fait un tour pour que la racine soit contre la direction de la gravité (vers le haut), elle se courbera en se réorientant vers le bas. Ainsi, il grandira selon la direction de la gravité.
Phototropisme
Les plantes ont la capacité de différencier les différentes longueurs d’onde de la lumière. Pour cette raison, il est généralement dans la direction de la lumière bleue. Le mouvement (tropisme) généré par la plante en réponse à la direction de la lumière est appelé phototropisme . Les récepteurs sensoriels de la lumière bleue qui permettent cette réponse sont connus sous le nom de phototropines . Bien que les réponses phototropes ne soient généralement pas provoquées par la lumière rouge, le système phototropine semble interagir avec le phytochrome pour améliorer la réponse globale à la lumière bleue. Les phytochromes sont les capteurs de lumière rouge.
Le phototropisme est courant dans diverses plantes. Cela peut être vu dans les mousses, les fougères, les plantes à graines et même les algues. Ce tropisme est plus facile à apprécier dans les tiges et les feuilles, qui développent généralement des schémas complexes de mouvement diurne, car elles suivent le soleil pendant la journée. Ceci est donné pour maintenir l’angle de la lame par rapport à la lumière solaire incidente. De même, une croissance vers la lumière ou un tropisme positif peut être observée chez différentes plantes vasculaires. Parmi ceux-ci figurent les angiospermes, les gymnospermes et les fougères.
Les tiges de ces plantes poussent en direction d’une source lumineuse. Cependant, des réponses phototropiques sont également observées dans les racines. Ces réponses ont été proposées pour aider à orienter la croissance des racines par rapport aux régions supérieures du sol dans lesquelles la lumière peut encore pénétrer. Cependant, les racines de la plante ont tendance à générer un phototropisme négatif , influencé par le gravitropisme. Autrement dit, ils grandissent et se déplacent dans la direction opposée de la lumière.
héliotropisme
L’héliotropisme est un type de phototropisme dans lequel certains organes végétaux suivent le chemin d’est en ouest . Les organes des plantes qui effectuent habituellement ce mouvement sont les tiges et les fleurs. Certaines plantes héliotropes ont également la capacité de tourner leurs fleurs vers le soleil la nuit. Avec cela, la plante s’assure qu’elle est orientée dans la direction du soleil lorsqu’il apparaît. Cette capacité à se déplacer peut être observée chez des plantes comme le tournesol. Cependant, cela ne se produit que dans sa jeunesse. À mesure que les tournesols mûrissent, ils perdent leur capacité héliotrope et restent orientés dans une seule direction, généralement vers l’est.
De même, l’héliotropisme favorise la croissance des plantes et augmente la température des fleurs face à l’est. Ce fait rend les plantes héliotropes plus attrayantes pour les pollinisateurs.
hydrotropisme
La capacité des racines des plantes à puiser de l’eau et des minéraux dans le sol en fait dépendre leur existence. La croissance dirigée des racines par rapport à un gradient d’humidité est connue sous le nom d’hydrotropisme . En d’autres termes, avec ce tropisme, les racines des plantes poussent de manière directionnelle en réponse aux concentrations d’eau. Grâce à un hydrotropisme positif , les plantes prennent soin de leur survie en se protégeant contre les conditions de sécheresse. Au contraire, grâce à l’hydrotropisme négatif , les plantes se débarrassent de la sursaturation en eau. Ce tropisme est d’une grande importance chez les plantes des biomes arides, car elles doivent être capables de répondre à de faibles concentrations d’eau.
Étant donné que les gradients d’humidité se font sentir dans les racines des plantes, les cellules du côté de la racine le plus proche de la racine connaissent une croissance plus lente. L’hormone végétale connue sous le nom d’acide abscissique (ABA) joue un rôle important dans ce processus. Cette hormone aide à induire une croissance différentielle dans la zone d’élongation des racines, et grâce à cela, cette croissance permet aux racines de pousser dans le sens de l’eau.
Or, avant que les racines d’une plante montrent un hydrotropisme, elles doivent d’abord surmonter leurs tendances gravitationnelles. Autrement dit, les racines doivent réussir à être moins sensibles à la gravité. Différentes études ont montré que l’exposition à un gradient d’eau ou son absence peut amener les racines à montrer un hydrotropisme supérieur au gravitropisme. Dans ce cas, le nombre d’aminoplastes dans les statocytes des racines diminue. La réduction des aminoplastes dans les statocytes des racines aide les racines à surmonter l’attraction de la gravité et à se déplacer en réponse à l’humidité.
thigmotropisme
Certaines plantes sont plus sensibles au toucher que de nombreux animaux, y compris les humains. La peau humaine peut ressentir un poids minimum de 0,002 mg. A l’inverse, une plante insectivore appelée droséra peut détecter un poids de 0,0008 mg sur elle-même, alors qu’une vrille de Sicyos peut détecter un poids de 0,00025 mg. Ainsi, le thigmotropisme fait référence au mouvement d’une plante en réponse au stimulus du toucher ou du contact. Ce phénomène est aussi appelé haptotropisme .
thigmotropisme positif et négatif
Il existe différents types de comportement thigmotrope. Parmi eux, le positif et le négatif. Le thigmotropisme positif se produit dans les plantes grimpantes ainsi que dans celles connues sous le nom de vignes. Pour améliorer le processus de photosynthèse, certaines de ces plantes profitent de structures spécialisées pour se rapprocher de leurs stimuli et s’exposer davantage à la lumière. Ces structures sont appelées vrilles.
Une vrille est un appendice en forme de fil que la plante utilise pour s’enrouler autour de surfaces ou de structures solides. Les cellules épidermiques sensorielles à la surface de la vrille sont stimulées lorsque la vrille entre en contact avec un objet. Ces cellules sont celles qui disent à la vrille de s’enrouler. Ce curling est aussi le résultat d’une croissance différentielle.
Alors que les vrilles génèrent un thigmotropisme positif, les racines des plantes peuvent au contraire en montrer un négatif. Le thigmotropisme négatif se produit lorsque les racines s’étendent à travers le sol, poussant dans la direction opposée à l’objet qui provoque le stimulus de la vrille. La croissance des racines est fortement influencée par la gravité, elles ont donc tendance à pousser vers le bas. Cependant, lorsque les racines entrent en contact avec un objet, elles peuvent changer le sens de leur croissance. Cela se produit en réponse au stimulus, qui est le contact.
Thermotropisme et chymotropisme
Deux autres types de tropismes d’intérêt sont le thermotropisme et le chimiotropisme. Le thermotropisme est le mouvement ou la croissance d’une plante en réponse aux changements de température. Ainsi, un thermotropisme positif ou négatif peut se produire , et il se produit en fonction des plages de température de l’environnement dans lequel se trouve la plante. Pour sa part, le chimiotropisme est la croissance ou le mouvement de la plante en réponse aux composants ou substances chimiques de l’environnement.
Les racines des plantes sont des organes assez chimiotropes, car elles peuvent réagir positivement ou négativement à la présence de certaines substances chimiques présentes dans le sol. Le chymotropisme présent dans les racines aide la plante à améliorer sa croissance et son développement grâce aux ressources extraites du sol.
Un exemple de chimiotropisme positif se produit au moment de la pollinisation des plantes. Lorsqu’un grain de pollen atterrit sur la structure reproductrice femelle, appelée stigmate , le grain de pollen germe. Ainsi se forme un tube pollinique. Ainsi, la croissance du tube pollinique est dirigée vers l’ovaire de la plante grâce à la libération de signaux chimiques qui en proviennent.
Sources
- Atamian, Hagop S., et al. « Régulation circadienne de l’héliotropisme du tournesol, de l’orientation des fleurs et des visites de pollinisateurs ». Science, Association américaine pour l’avancement des sciences, 5 août. 2016, science.sciencemag.org/content/353/6299/587.full.
- Chen, Rujin et al. « Gravitropisme dans les plantes supérieures ». Physiologie végétale, vol. 120(2), 1999, p. 343-350., doi : 10.1104/pp.120.2.343.
- Dietrich, Daniela, et al. « L’hydrotropisme racinaire est contrôlé par un mécanisme de croissance spécifique au cortex. » Plantes naturelles, vol. 3 (2017) : 17057. Nature.com. La toile. 27 fév 2018.
- Eape, D. Barroso, L et autres. (2005). Hydrotropisme : réponses de la croissance des racines à l’eau. Série stress abiotique | Volume 10 (1), (Pages 44-50).
- Esmon, C. Alex, et al. « Les tropismes végétaux: fournir le pouvoir de mouvement à un organisme sessile ». Journal international de biologie du développement, vol. 49, 2005, p. 665-674., doi:10.1387/ijdb.052028ce.
- En ligneGilroy, S. (2008). Tropismes végétaux. Tome 18 (7).
- Stowe-Evans, Emily L., et al. « NPH4, un modulateur conditionnel des réponses de croissance différentielles dépendantes de l’auxine chez Arabidopsis ». Physiologie végétale, vol. 118 (4), 1998, p. 1265-1275., doi : 10.1104/pp.118.4.1265.
- Su, Shih-Heng. Gibbs, N. et autres. (2017). Mécanismes moléculaires du gravitropisme racinaire. Tome 27 (17).
- Takahashi, Nobuyuki, et al. « L’hydrotropisme interagit avec le gravitropisme en dégradant les amyloplastes dans les racines des semis d’Arabidopsis et de radis ». Physiologie végétale, vol. 132 (2), 2003, p. 805-810., doi : 10.1104/pp.018853.
