ANGIOSPERMES: CARACTÉRISTIQUES, CLASSIFICATION, CYCLE DE VIE - LA BIOLOGIE - 2025

Les angiospermes sont le groupe de plantes le plus nombreux, le plus diversifié et le plus prospère de la planète. Elles sont connues sous le nom de plantes à fleurs, car leur caractéristique la plus distinctive est la fleur.

Le terme angiosperme vient des mots grecs "angion" qui signifie récipient, et du mot "sperma", qui signifie graine. Par conséquent, le nom angiosperm signifie récipient de graines.

Champ de tulipes (Source: John O'Neill, via Wikimedia Commons)

La fonction principale des fleurs de ces plantes est de produire des fruits et des graines; les graines peuvent être produites par autopollinisation, par pollinisation croisée ou par des événements non sexuels tels que l'apomixie.

Les angiospermes sont un groupe monophylétique de plantes vasculaires et il est considéré comme un groupe frère des gymnospermes. La principale différence entre les angiospermes et les gymnospermes est que les ovules sont enfermés dans l'ovaire, qui deviendra plus tard le fruit.

Les angiospermes poussent et dominent pratiquement toutes les régions de la planète, à l'exception des forêts de conifères. Il existe des angiospermes adaptés aux habitats terrestres, aquatiques et épiphytes, les régions tropicales d'Amérique du Sud étant les plus riches en ces espèces. Les cactus sont des angiospermes qui sont adaptés pour pousser dans des régions extrêmement arides.

Les fleurs d'angiospermes sont étroitement associées aux pollinisateurs et on pense qu'elles ont évolué en parallèle (co-évoluées). Les pollinisateurs ont modélisé l'adaptation des plantes à la couverture ovulaire.

Dans le groupe des plantes angiospermes, il existe les formes les plus variables de plantes, avec de très petits représentants, comme la lentille d'eau, qui mesurent 1 mm, et des arbres gigantesques comme l'eucalyptus, qui peuvent mesurer jusqu'à 100 m de hauteur.

Dans ce groupe se trouvent la plupart des espèces végétales d'importance économique pour l'humanité, où se distinguent le maïs, le blé, le café, le cacao, la pomme de terre, parmi de nombreuses autres cultures qui sont fondamentales dans l'alimentation humaine.

Les angiospermes se reproduisent sexuellement après une double fécondation qui produit un embryon et un endosperme.

Les angiospermes sont représentés par plus de 300 000 espèces différentes, grossièrement classées en 450 familles, et ce sont ces plantes à fleurs qui dominent la Terre depuis plus de 100 millions d'années.

caractéristiques

Les angiospermes sont, pour la plupart, des plantes libres, cependant, il existe des espèces parasites et saprophytes. Certains angiospermes sont des lianes qui grimpent au sommet de la forêt tropicale humide, tandis que d'autres sont des épiphytes qui poussent dans la couche arboricole de la forêt.

-La fleur des angiospermes est composée de trois verticilles: le périanthe, l' androcée et le gynécée.

-Le périanthe est structuré à partir de feuilles de pousses modifiées qui créent le calice et la corolle. Le calice est généralement vert et photosynthétique, composé de sépales en forme de feuille. La corolle est généralement colorée, voyante, parfumée et est composée de pétales individuels ou fusionnés.

-Le Androcée est composé de l'ensemble des étamines ces étamines sont porteurs du pollen où les gamétophytes mâles (microgametophytes) se trouvent. Les étamines sont les organes reproducteurs mâles des fleurs.

-Le gynécée est constitué de l'ensemble des carpelles qui forment un ou plusieurs pistils. À l'intérieur des carpelles se trouvent les ovaires ou méga-sporanges, où se trouve le gamétophyte femelle (macrogamétophyte). Les carpelles représentent l'organe reproducteur féminin des fleurs.

La fleur des angiospermes est bisexuée dans la grande majorité des espèces, c'est-à-dire que les gamétophytes mâles et femelles se trouvent non seulement sur la même plante, mais également dans la même structure.

La plupart des espèces d'angiospermes ont des vaisseaux sous forme de cellules conductrices d'eau et de minéraux, cependant, certains groupes d'angiospermes basaux ont des trachéides comme cellules conductrices.

Origine et évolution

Les angiospermes sont apparus au Crétacé inférieur il y a environ 125 millions d'années, atteignant un degré élevé de spécialisation au Crétacé moyen. Les fossiles végétaux du Crétacé inférieur partagent des caractéristiques avec des groupes existants et actuellement reconnaissables.

Les ancêtres les plus récents des angiospermes restent un mystère. L'hypothèse la plus largement acceptée est qu'ils proviennent de membres du groupe éteint des ptéridiospermes, qui sont connus pour être des plantes avec des graines et des feuilles ressemblant à des fougères.

L'hypothèse de l'origine des angiospermes est basée sur le fait que les ptéridiospermes avaient des structures reproductrices mâles similaires aux anthères, tandis que les structures femelles étaient des structures équivalentes aux carpelles.

Premiers angiospermes

Parmi ceux que l'on pense être les premiers angiospermes, on trouve des plantes fossiles du genre Archaefructus, datant de 130 millions d'années. Ce sont des plantes aquatiques qui sont apparentées aux Magnoliacées car elles présentent des fleurs sans périanthe, avec des carpelles situées sur les étamines.

Les fleurs d'Archaefructus sont classées par les botanistes comme des fleurs très anciennes, précurseurs des fleurs actuelles des angiospermes, cependant, certains botanistes considèrent les fleurs comme atypiques, à l'instar de ce que l'on observe chez certains angiospermes actuels.

Les botanistes cladistes et paléobotanistes estiment nécessaire de découvrir et de décrire davantage de fossiles avec de nouvelles techniques pour démêler et résoudre le mystère difficile de l'origine des angiospermes. Les analyses évolutives des angiospermes sont basées sur des traits clés tels que la symétrie, les traits floraux, la palynologie et la taille du génome.

La nature génétique des plantes est complexe et cela a limité leur compréhension évolutive. Cependant, les analyses moléculaires classent les espèces du clade Magnoliides comme le groupe le plus ancestral d'angiospermes.

La fleur ancestrale des angiospermes a été recréée avec un caractère bisexuel, une symétrie radiale, avec deux ou plusieurs verticilles, le périanthe séparé avec des tépales indifférenciés, l'androcée avec trois étamines épaisses légèrement séparées et le gynécée avec cinq carpelles spirales individuelles.

Les fleurs des angiospermes actuels (eudicotylédones), ont des fleurs cycliques disposées par des verticilles spécialisées, alternant le calice et la corolle. Les filaments d'endurance de l'androcée sont minces avec des anthères différenciées et le gynécée avec des carpelles, des styles et des stigmates inférieurs.

Les grains de pollen des angiospermes sont un caractère qui a évolué pour avoir trois ouvertures ou plus (tricolpates), comme observé dans les eudicotylédones, tandis que chez les gymnospermes et Archaefructus des grains de pollen avec une seule ouverture (monosulcate) sont observés.

Classification des angiospermes

La première classification des angiospermes a été effectuée par Linné sur la base du système sexuel des plantes en 1735, il a utilisé des caractères floraux pour distinguer les groupes de phanérogrammes.

Les plantes sont actuellement classées selon le système APG (Angiosperm Phylogeny Group). Ce système a été proposé par une équipe de nombreux chercheurs qui ont proposé une classification intégrant toutes les informations disponibles sur les familles de plantes connues.

Le système APG construit la séparation des familles sur la base des gènes des chloroplastes et des gènes codant pour les ribosomes, car ces gènes dans les organites ont un taux de mutation plus lent. De nombreux caractères morphologiques sont également utilisés, comme la morphologie du pollen.

Le premier système de classification APG a été publié en 1998. Actuellement, le système APG en est à sa quatrième édition, publiée en 2016 dans le Journal Botanical. L'APG IV reconnaît 64 ordres et 416 familles différentes contre 40 ordres et 457 familles reconnus par l'APG I.

La classification récente des angiospermes a le groupe "ANITA" (Amborellaceae, Nymphaeales, Illiciaceae, Trimeniaceae et Austrobaileyaceae), comme le plus basal, puis élève le clade Magnoliidae, puis les monocotylédones, et enfin les dicots et les eudicots.

Cycle de vie des angiospermes

Comme tous les spermatophytes, les angiospermes ont une alternance de générations. Le gamétophyte se développe entièrement dans les structures reproductrices du sporophyte, ce qui correspond à un cycle de vie hétérosporique.

Diagramme du cycle de vie des angiospermes (Source: Angiosperm_life_cycle_diagram.svg: LadyofHats Mariana Ruizderivative work: Tinymonty via Wikimedia Commons)

Microgamétophyte ou gamétophyte masculin

Le cycle commence par les étamines qui produisent du pollen ou des microgamétophytes. Chaque étamine a une anthère qui contient quatre microsporanges ou sacs polliniques, dans chaque sac pollinique, la cellule souche subit une méiose et produit quatre microspores haploïdes.

Les microspores se développent et se développent pour produire un grain de pollen immature, composé d'une cellule de tube pollinique et d'une cellule générative qui produira deux spermatozoïdes. Les microspores se développent pour compléter une paroi externe (exin) et une paroi interne (intine).

Pour terminer le développement du grain de pollen, il doit atteindre le stigmate réceptif de la fleur, une fois là, la germination du tube pollinique se produit.

Mégagamétophyte ou gamétophyte femelle

Le développement des mégagamétophytes a lieu dans les méga-sporanges, qui font partie des ovules, qui se trouvent à l'intérieur de l'ovaire. L'ovaire peut contenir un ou plusieurs ovules, dont chacun est constitué d'un mégasporange ou nucelle recouvert d'un tégument.

Les téguments se rencontrent à l'ouverture du style ou du micropyle, cette ouverture est l'endroit où le tube pollinique pénètre dans les fleurs.

Dans chaque mégasporange, un mégasporophyte agit comme une cellule mère pour les méga spores et subit une méiose, formant quatre mégaspores haploïdes. Trois de ces mégaspores se désintègrent ou dégénèrent et le mégaspore le plus éloigné du micropyle survit, qui deviendra le mégagamétophyte.

Dans la plupart des angiospermes, le mégagamétophyte en développement produit huit noyaux. Quatre noyaux sont regroupés aux extrémités inférieure et supérieure. Ensuite, deux noyaux migrent vers le centre. Ces noyaux sont appelés noyaux polaires.

Les trois noyaux restants aux extrémités forment des cellules individuelles et les deux noyaux polaires forment une seule cellule binucléée. La cellule la plus éloignée du micropyle donnera naissance à l'ovule, qui sera flanqué de deux cellules à courte durée de vie appelées synergistes.

Les synergistes participeront au processus de fécondation en formant les extrémités du sac embryonnaire. Les trois autres cellules situées à l'extrémité opposée sont appelées antipodes et serviront de tissu nutritif à l'ovule.

Le mégamétophyte, également appelé sac embryonnaire, est composé de huit noyaux séparés dans sept cellules différentes. À l'intérieur du sac embryonnaire se trouve le développement de l'embryon déjà fécondé.

Fertilisation

Une fois que le stigmate reçoit le grain de pollen, les ions calcium sur cette surface stimulent la germination du tube pollinique pendant une période allant de quelques heures à plusieurs jours. Cela se développe à travers le tissu de transmission du style dans l'une des synergies.

Étant à l'intérieur des synergies, le tube pollinique expulse deux spermatozoïdes qui s'y glissent, et une fois là, ils produisent une double fécondation.

L'un des spermatozoïdes pénètre dans les synergistes et féconde l'ovule adjacent, donnant naissance à un zygote qui devient un embryon. Le deuxième spermatozoïde se combine avec la cellule contenant les deux noyaux polaires, qui après avoir subi une mitose, forme un tissu nutritif appelé endosperme.

Une fois le processus de fertilisation terminé, le processus de maturation des graines se poursuit. Lorsque la graine germe, grandit et mûrit, elle donnera naissance à un sporophyte diploïde ou polyploïde mature, dit sporophyte, en développant sa fleur, il recommencera le cycle.

Exemples d'espèces d'angiospermes

Comme mentionné précédemment, les angiospermes regroupent toutes les plantes à fleurs que nous connaissons. Par conséquent, choisir des espèces exemplaires au sein de cette subdivision végétale peut être une tâche pas si triviale.

Du point de vue anthropocentrique, de multiples espèces d'angiospermes ont une grande importance commerciale, car elles représentent les principales sources de nourriture de l'homme. De nombreuses espèces du genre Triticum sont essentielles pour la production de farines comestibles dans le monde.

Zea mays est un bon exemple d'une autre espèce comestible d'une grande importance dans la culture, l'histoire et la gastronomie d'une grande partie des pays d'Amérique centrale et du Sud.

La Coffea arabica est une plante de grand intérêt commercial dans le monde, car ses grains sont utilisés pour la production de café, une région de grande importance économique et gastronomique.

De la même manière, Thebroma cacao est une autre espèce exemplaire de plantes à fleurs très appréciée des hommes et qui a des usages divers. Tous les fruits et noix sont produits par des arbres dont les espèces appartiennent au groupe des plantes à fleurs ou des angiospermes.

Les roses, les tulipes, les tournesols et les marguerites sont tous de bons exemples de plantes présentant un intérêt commercial et culturel dans de nombreux pays des cinq continents de la terre.

Références

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