TRACHÉIDES: EMPLACEMENT, CARACTÉRISTIQUES ET FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2025

Les trachéides sont allongées et à leurs extrémités, des cellules, des plantes vasculaires, fonctionnent comme des conduits pour le transport de l'eau et des sels minéraux dissous. Les zones de contact fosse entre les paires de trachéides permettent le passage de l'eau. Les rangées de trachéides forment un système de conduction continue à travers les plantes.

À mesure que les trachéides mûrissent, ce sont des cellules avec des parois cellulaires hautement lignifiées, c'est pourquoi elles fournissent également un soutien structurel. Les plantes vasculaires ont une grande capacité à contrôler leur teneur en eau grâce à la possession du xylème, dont font partie les trachéides.

Source: Dr phil.nat Thomas Geier, Fachgebiet Botanik der Forschungsanstalt Geisenheim.

Emplacement sur l'usine

Les plantes ont trois types de tissus de base: le parenchyme, avec des cellules non spécialisées, avec de fines membranes cellulaires non lignifiées; le collenchyme, avec des cellules de support allongées, avec des parois cellulaires irrégulièrement épaissies; et le sclérenchyme, avec des cellules de soutien de la paroi cellulaire lignifiées, dépourvues de composants vivants à maturité.

Le sclérenchyme peut être mécanique, avec des scléréides (cellules de pierre) et des fibres de bois, ou conducteur, avec des trachéides (sans perforations, présentes dans toutes les plantes vasculaires) et des vaisseaux conducteurs (avec des perforations à leurs extrémités, principalement présentes dans les angiospermes). Les trachéides et les éléments des vaisseaux conducteurs sont des cellules mortes.

Les plantes ont deux types de tissu conducteur: le xylème, qui transporte l'eau et les sels minéraux du sol; et le phloème, qui distribue les sucres produits par la photosynthèse.

Le xylème et le phloème forment des faisceaux vasculaires parallèles dans le cortex de la plante. Le xylème est composé de parenchyme, de fibres de bois et de sclérenchyme conducteur. Le phloème est constitué de cellules vasculaires vivantes.

Chez certains arbres, les anneaux de croissance annuels se distinguent car les trachéides formées au printemps sont plus larges que celles formées en été.

caractéristiques

Coupe transversale d'une plante de sureau (Sambucus sp.). Vaisseaux Xylem et trachédia. Tiré et édité de: Berkshire Community College Bioscience Image Library.

Le terme «trachéide», inventé par Carl Sanio en 1863, fait référence à une forme qui rappelle la trachée.

Chez les fougères, les cycadales et les conifères, les trachéides mesurent 1 à 7 mm. Chez les angiospermes, ils mesurent 1–2 mm ou moins. En revanche, les vaisseaux conducteurs (composés de nombreux éléments de vaisseaux conducteurs), propres aux angiospermes, peuvent mesurer près de 1 000 mm de longueur.

Les cellules trachéides ont une paroi cellulaire primaire et secondaire. La paroi secondaire est sécrétée après la formation de la paroi primaire. Par conséquent, le premier est interne par rapport au second.

Les fibres de cellulose dans la paroi cellulaire primaire sont orientées de manière aléatoire, tandis que celles de la paroi cellulaire secondaire sont orientées en spirale. Par conséquent, le premier peut s'étirer plus facilement à mesure que la cellule se développe. Autrement dit, le second est plus rigide.

Les parois cellulaires lignifiées des trachéides possèdent des protubérances scalariformes, annulaires, hélicoïdales (ou spirales), réticulées ou libriformes. Cette caractéristique permet d'identifier les espèces par observation microscopique.

Les parois en lignine, un matériau imperméable, empêchent les trachéides et les vaisseaux conducteurs de perdre de l'eau ou de souffrir d'embolies causées par l'entrée d'air.

Fonction de transport

La soi-disant «théorie de la cohésion» est l'explication la plus acceptée du mouvement ascendant de l'eau et des sels en solution dans le xylème. Selon cette théorie, la perte d'eau due à la transpiration foliaire produirait une tension dans la colonne liquide qui va des racines aux branches, en passant par les trachéides et les vaisseaux conducteurs.

La perte d'eau par transpiration aurait tendance à réduire la pression dans la partie supérieure des plantes, faisant monter l'eau prélevée dans le sol par les racines à travers les canaux du xylème. De cette manière, l'eau transpirée serait continuellement remplacée.

Tout ceci nécessiterait une tension suffisante pour faire monter l'eau, et pour que la force de cohésion dans la colonne de liquide supporte ladite tension. Pour un arbre de 100 m de haut, un gradient de pression de 0,2 bar / m serait nécessaire, pour une force de cohésion totale de 20 bar. Des preuves expérimentales indiquent que ces conditions sont remplies dans la nature.

Les trachéides ont un rapport surface / volume intérieur beaucoup plus grand que les éléments de vaisseaux conducteurs. Pour cette raison, ils servent à conserver, par adhérence, l'eau de la plante contre la gravité, qu'il y ait ou non transpiration.

Fonction mécanique

La lignification des trachéides empêche leur implosion due aux pressions hydrostatiques négatives du xylème.

Cette lignification amène également les trachéides à fournir l'essentiel du support structurel du bois. Plus la taille des plantes est grande, plus le besoin de soutien structurel est grand. Pour cette raison, le diamètre des trachéides a tendance à être plus grand chez les grandes plantes.

La rigidité des trachéides a permis aux plantes d'acquérir un port terrestre dressé. Cela a conduit à l'apparition d'arbres et de forêts.

Dans les grandes plantes, les trachéides ont une double fonction. La première consiste à apporter de l'eau au feuillage (comme dans les petites plantes). Le second est de renforcer structurellement le feuillage pour résister à l'action de la pesanteur, même si le renforcement diminue l'efficacité hydraulique du xylème.

Les environnements soumis à des vents violents ou à des chutes de neige, ainsi que certaines architectures végétales, font que les branches nécessitent une plus grande résistance à la rupture. Une lignification accrue du bois due aux trachéides peut favoriser la longévité des parties ligneuses de ces plantes.

Évolution

Le processus évolutif des trachéides, qui s'étend sur plus de 400 millions d'années, est bien documenté car la dureté de ces cellules vasculaires, causée par la lignification, favorise leur conservation sous forme de fossiles.

Au fur et à mesure que la flore terrestre évoluait au cours du temps géologique, les trachéides ont connu deux tendances adaptatives. Premièrement, ils ont donné naissance à des récipients conducteurs pour augmenter l'efficacité du transport de l'eau et des nutriments. Deuxièmement, ils ont été transformés en fibres pour donner un soutien structurel aux plantes de plus en plus grandes.

Les éléments des vaisseaux conducteurs acquièrent leurs perforations caractéristiques tardivement au cours de l'ontogénie. Au cours des premiers stades de leur développement, ils ressemblent à des trachéides, à partir desquels ils ont évolué.

Dans les gymnospermes fossiles et vivants, et dans les dicotylédones primitives (Magnoliales), les trachéides ont des fosses aux bords scalariformes. Au cours de l'évolution vers des groupes végétaux plus avancés, les trachéides à bords scalariformes ont donné naissance à ceux à bords circulaires. À leur tour, ces derniers ont donné naissance à des fibres libriform.

Xylème

Le xylème et le phloème constituent les tissus qui composent le système tissulaire vasculaire des plantes vasculaires. Ce système est assez complexe et est responsable de la conduction de l'eau, des minéraux et des aliments.

Alors que le xylème transporte l'eau et les minéraux de la racine au reste de la plante, le phloème transporte les nutriments fabriqués lors de la photosynthèse, des feuilles au reste de la plante.

Le xylème est constitué dans de nombreux cas par deux types de cellules: les trachéides, considérées comme les plus primitives, et les éléments du vaisseau. Cependant, les plantes vasculaires les plus primitives ne présentent que des trachéides dans le xylème.

L'écoulement de l'eau à travers les trachéides

La façon dont les trachéides sont placées à l'intérieur de la plante est telle que leurs fosses sont parfaitement alignées entre les trachéides voisines, permettant un écoulement entre elles dans n'importe quelle direction.

Certaines espèces présentent un épaississement de la paroi cellulaire au bord des fosses qui réduit le diamètre de leur ouverture, renforçant ainsi l'union des trachéides et réduisant également la quantité d'eau et de minéraux qui peuvent les traverser. Ces types de puits sont appelés puits d'aréolate.

Certaines espèces d'angiospermes, ainsi que les conifères, ont un mécanisme supplémentaire qui permet de réguler l'écoulement de l'eau à travers les fosses d'aréolate, comme la présence d'une structure appelée tore.

Un tore n'est rien de plus qu'un épaississement de la membrane de la fosse au niveau de la zone centrale de celle-ci et qui agit comme une vanne de régulation pour le passage de l'eau et des minéraux entre les cellules.

Lorsque le taureau est au centre de la fosse, l'écoulement entre les trachéides est normal; mais si la membrane se déplace vers l'un de ses côtés, le tore bloque l'ouverture de la fosse, réduisant l'écoulement ou l'obstruant complètement.

Types de fosses

Facile

Ils ne présentent pas d'épaississements sur leurs bords

Aréolé

Ils présentent des épaississements aux bords des fosses à la fois d'une trachéide et de la trachéide adjacente.

Semiareoladas

Les bords des fosses d'une cellule sont épaissis, mais ceux de la cellule adjacente ne le sont pas.

Areoladas avec taureau

Comme déjà mentionné, les conifères et certains angiospermes ont un tore central dans la fosse d'aréolate qui aide à réguler l'écoulement de l'eau et des minéraux.

Aveugle

Finalement, la fosse d'une trachéide ne coïncide pas avec celle de la cellule adjacente, pour laquelle le flux d'eau et de minéraux est interrompu dans cette zone. Dans ces cas, on parle d'une fosse aveugle ou non fonctionnelle.

Coupe tangentielle de résineux d'un conifère (Pinus sp.). Trachedia et autres structures. Tiré et édité de: Berkshire Community College Bioscience Image Library.

Dans les gymnospermes

Les gymnospermes du phylum Gnetophyta se caractérisent, entre autres aspects, par la présentation d'un xylème constitué de trachéides et de vaisseaux ou de trachées, mais le reste des gymnospermes n'a que des trachéides comme éléments de conduction.

Les gymnospermes ont tendance à avoir des trachéides plus longues que les angiospermes, et ils ont également tendance à être du type aréolate avec un tore. Plus de 90% du poids et du volume du xylème secondaire des conifères est constitué de trachéides.

La formation de trachéides dans le xylème secondaire des conifères se produit à partir du cambium vasculaire. Ce processus peut être divisé en quatre phases.

Division cellulaire

C'est une division mitotique dans laquelle, après la division nucléaire en deux noyaux filles, la première structure à se former est la paroi primaire.

Allongement cellulaire

Après la division cellulaire complète, la cellule commence à grossir. Avant que ce processus ne se termine, la formation de la paroi secondaire commence, qui part du centre de la cellule et augmente vers l'apex.

Dépôt de matrice de cellulose

La matrice cellulosique et hémicellulosique de la cellule est déposée en différentes couches.

Lignification

La matrice cellulosique et hémicellulosique est imprégnée de lignine et d'autres matériaux de même nature dans ce qui constitue l'étape finale de la phase de maturation des trachéides.

Dans les angiospermes

Les trachéides sont présentes dans le xylème de toutes les plantes vasculaires, mais chez les angiospermes, elles sont moins importantes que chez les gymnospermes car elles partagent des fonctions avec d'autres structures, appelées éléments des vaisseaux ou trachées.

Les trachéides angiospermes sont plus courts et plus minces que les trachéides gymnospermes et n'ont jamais non plus de bull-pits.

Les trachées angiospermes, comme les trachéides, ont des fosses dans leurs parois, meurent en atteignant la maturité et perdent leur protoplaste. Ces cellules, cependant, sont plus courtes et jusqu'à 10 fois plus larges que les trachéides.

Les trachées perdent la majeure partie de leur paroi cellulaire à leurs apex, laissant des plaques de perforation entre les cellules adjacentes, formant ainsi un conduit continu.

Les trachées peuvent transporter l'eau et les minéraux beaucoup plus rapidement que les trachéides. Cependant, ces structures sont plus susceptibles d'être bloquées par des bulles d'air. Ils sont également plus sensibles aux engelures en hiver.

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