La première apparition de la vie a eu lieu dans l'eau.
Composition moléculaire
L'eau
Définition
🔬 Définition: Végétaux terrestres:
organismes fixés au sol par les racines,
immobiles.
> Ils ont besoin d’eau pour : -le métabolisme (anabolisme et catabolisme)
-la croissance
-le développement
📌 Deux types de sèves:
Définition
🔬 Définition: Sève brute:
eau + éléments minéraux. La sève brute, circulant dans le xylème, remonte des racines jusqu'aux feuilles pour être distribuer dans les différents organes du végétal. Sa circulation est dû grâce à la perte d'eau et donc l'évaporation d'eau par les feuilles (stomates).
🔬 Définition: Sève élaborée:
eau + photossimilats. La sève élaborée, circulant dans le phloème, circule dans les deux sens entre les racines et les tiges pour être ainsi redistribuer aux organes. Elle se déplace depuis la zone de reproduction des glucides (feuilles) ou de stockage (racines) jusqu'aux zones d'utilisation des glucides ou de stockage.
L’eau circule dans la plante de différentes manières : par absorption, conduction et par transpiration.
Définition
🔬 Définition: Transpiration
Perte d'eau par évaporation des feuilles (surtout par les stomates). C'est elle qui produit la circulation ascendante de la sève brute dans le xylème.
Les contenus de l'eau dans une plante sont variables selon certains paramètres notamment grâce à l’activité métabolique, le statut hydrique de l’air, le statut hydrique du sol. En moyenne, 1 plante absorbe et transpire son propre poids en eau/jour.
A retenir :
🧪Mesure de la transpiration: 1L, 500 L ou 30T /J
❓Mais pourquoi l'eau est-elle si nécessaire à la plante?
Elle participe à toutes les réactions chimiques, transporte les substances, régule la température, donne la forme aux cellules.
🌡️ 1. Propriétés thermiques
- Chaleur spécifique et chaleur de vaporisation élevées → régulation thermique.
⚗️ 2. Solvant universel
- Molécule polaire → dissout sels, sucres, gaz.
- Milieu de toutes les réactions biochimiques.
🤝 3. Cohésion / adhésion / tension superficielle
- Liaisons hydrogène → forte cohésion entre molécules.
- Tension superficielle élevée (ex : insectes sur l’eau).
- Adhésion aux parois (capillarité) → montée de la sève.
☀️ 4. Transparence
- Laisse passer la lumière → photosynthèse possible dans l’eau.
- Filtre les rayons UV nocifs.
🌿 5. Pression de turgescence
- Eau entre dans les cellules végétales → pression interne.
- Maintient la rigidité et la forme des plantes.
Définition
🔬 Définition: Adsorption
fixation des molécules d’eau à la surface d’un support grâce à leur polarité et aux liaisons hydrogène.
🌱 Structure du sol
Le sol est un milieu complexe constitué de 3 phases : Solide (fraction organique et minérale), Liquide (solution du sol) et Gazeuse. La qualité du sol dépend: de la taille des particules minérales qui le forment, de la quantité d'humus qu'il contient ainsi que des êtres vivants qui l'habitent
Définition
🔬 Définition: Humus
Partie du sol riche en matière organique, issue de la décomposition des êtres vivants.
L'eau du sol est qualifiée comme:
Définition
🔬 Définition: Eau libre:
-EAU LIBRE: eau de gravité à écoulement +/- rapide peu utilisable par la plante.
🔬 Définition: Eau liée:
liée aux constituants du sol par 2 catégories de forces
• FORCES OSMOTIQUES : interactions entre ions et eau
• FORCES MATRICIELLES : interactions entre éléments figurés et eau
🔬 Définition: Forces matricielles:
interactions entre éléments figurés et eau
A retenir :
🧲 Force d’imbibition
- C’est une attraction électrostatique entre les charges négatives des colloïdes du sol (jouant un rôle crucial dans la fertilité et la structure des sols tels que l'argile et le humus) et les molécules d’eau polaires.
- L’eau se fixe fortement à la surface de ces particules (phénomène d’adsorption).
- Cette eau est dite liée → non disponible pour les plantes car elle est trop fortement retenue.
Complexe argilo-humique
A retenir :
💦 Force de capillarité
- C’est la tension superficielle de l’eau qui lui permet de monter dans les petits espaces (capillaires) entre les particules du sol.
- L’eau reste retenue dans les pores fins, formant de petits ponts entre les grains.
- Cette eau peut être extraite par les racines → eau disponible pour les plantes.
Définition
🔬 Définition: Le potentiel hydrique:
noté Ψ (psi) ou Ψw, mesure la tendance de l’eau à se déplacer d’un endroit à un autre. Le potentiel hydrique indique où l’eau veut aller — elle se déplace toujours d’un potentiel le plus élevé vers un potentiel plus faible (comme une pente).
Plus la valeur de Ψ est basse, plus la liaison entre le sol et l’eau est forte.
L’eau se déplace toujours dans le sens des potentiels décroissants (de Ψ peu négatif à Ψ très négatif)
Ψw = Ψ = résultante de toutes les forces de rétention.
> Toujours négatif, exprimé en Pascal (ou Bar) (0,1 MPa = 1 Bar)
A retenir :
Le Ψ d’un sol ou d’un milieu est égal mais de signe opposé à l’énergie qu’il faut lui appliquer pour faire passer 1g d’eau de l’état lié à l’état libre.
> Donc plus il faut d’énergie pour libérer l'eau, plus le Ψ est négatif.
Exemple:
-Ψ eau pure = 0
-Si Ψ du sol = - 40 bars et Ψ d'un poil absorbant = - 100 bars
Alors l’eau entre dans la cellule
Quelles sont les Composantes de Ψ ?
A retenir :
Ψ = ΨS + ΨP
*ΨS = potentiel de SOLUTE ou potentiel OSMOTIQUE, égal à la pression osmotique mais de sens opposé.
On a donc ΨS= - Π = ΨO Contribution des solutés de la solution.
➡️ Le potentiel osmotique (Ψs) est égal à la pression osmotique (Π), mais de signe opposé.
* ΨP = potentiel de PRESSION Pression hydrostatique.
A retenir :
On trouve parfois: Ψ = ΨS + ΨP + ΨΜ
Avec ΨΜ = potentiel MATRICIEL => Adsorption de l’eau sur surfaces solides (colloïdes ….)
[ΨΜ difficile à distinguer de ΨS]
Quel est le rôle de l'eau dans la plante ?
- maintien des structures
- métabolisme
- port dressé
- mouvements d’organes, de cellules
- croissance
- circulation des nutriments, hormones et déchets
La teneur en eau est variable selon ?
- l’espèce
- l’organe
- le stade de développement...
Les formes d'eau dans la plante:
A retenir :
Eau libre = facilement mobilisable
> stockée dans la vacuole
> paroi pectocellulosique et méats intercellulaires
> vaisseaux conducteurs
Paroi pectocellulosique:
paroi des cellules végétales, faite de cellulose + pectine, rigide mais perméable à l’eau.
Méats intercellulaires:
petits espaces remplis d’air entre les cellules, permettant les échanges gazeux et la circulation d’eau.
A retenir :
Eau liée = Sous 2 formes
Eau de constitution:
eau des molécules
Eau d'imbibition:
au niveau des colloïdes hydrophiles du cytoplasme
💧L’eau atmosphérique:
est surtout sous forme de vapeur d’eau.
La température détermine la quantité maximale de vapeur d’eau que l’air peut contenir :
- plus il fait chaud, plus l’air peut contenir d’eau → risque de sécheresse.
- plus il fait froid, moins il peut en contenir → formation de condensation et d’humidité.
Les zones d'absorption:
Zone pilifère = poils absorbants
Ou mycorhizes chez les plantes adultes ou ligneuses (plantes à bois) = Symbiose entre champignon et racine (symbiose bénéfique).
Expérience de Rosène:
L’expérience de Rosène illustre que l’eau est nécessaire à la turgescence des cellules végétales.
➜ Dans l’eau, les cellules deviennent turgescentes → plante rigide.
➜ Dans un milieu salé, les cellules perdent de l’eau → plasmolyse → plante flétrie.
Définition
🔬 Définition: La turgescence:
c'est l’état d’une cellule végétale lorsqu’elle est gonflée d’eau et exerce une pression contre sa paroi.
Les facteurs contrôlant l'absorption racinaire:
Dans la plante, le potentiel hydrique Ψ = ΨP + ΨS + ΨG.
* ΨP = potentiel de pression:
a) Pression dans les vaisseaux conducteurs
- Dans les xylèmes, l’eau est tirée vers le haut par la transpiration des feuilles.
- Cette traction crée une tension dans la colonne d’eau → l’eau monte (sève brute).
- On appelle ça l’appel transpirationnel.
- ΨP peut être négatif (sous tension).
b) Pression de turgescence dans les cellules
- Dans les cellules végétales, l’eau entre par osmose → gonfle la vacuole → pousse sur la paroi.
- Cette pression est positive et maintient la rigidité des tissus.
- Résistance de la paroi cellulaire empêche la cellule d’éclater.
Définition
🔬 Définition: Osmose
mouvement de l’eau au travers d’une membrane hémiperméable (semi-perméable) sélective.
Diffusion simple = transport passif (sans énergie)
Diffusion facilitée par aquaporine.
*ΨS = potentiel osmotique:
a) Plus la solution est concentrée (ions, sucres…), plus l’eau est liée → ΨS est faible/négatif
b) Dans la vacuole, c’est grâce aux solutés que l’osmose fait entrer l’eau, ce qui contribue à la turgescence de la cellule. Elle contient des solutés qui créent un potentiel osmotique :
- Ions minéraux : K⁺, Cl⁻, NO₃⁻…
- Ions organiques : malate, acides…
- Sucres solubles : glucose, saccharose…
- Ces solutés attirent l’eau par osmose.
- Plus la vacuole est concentrée, plus l’eau est retenue, plus ΨS est négatif, donc le potentiel hydrique global Ψ est faible
*ΨG= potentiel de gravité:
Pour les petites plantes, ΨG est très faible et donc négligeable.
Exemple = Un séquoia de 100 m de haut la colonne d’eau génère seulement une pression à la base d’environ 1 MPa (10 bar).
Cette valeur reste négligeable comparée à l’appel transpiratoire, qui peut atteindre plusieurs dizaines ou centaines de Pa.
En pratique, la gravité joue un rôle mineur dans la circulation de l’eau, l’appel transpiratoire étant le moteur principal.
Définition
🔬 Définition: Aquaporine
canaux protéiques dans la membrane qui permettent à l’eau de passer rapidement dans les cellules.
Certains effets:
Qu’est ce qui fait varier le Ψ de la plante ?
💧 a. Turgescence:
- Définition : La turgescence est l’état d’une cellule lorsqu’elle est gonflée d’eau, et que la vacuole exerce une pression sur la paroi cellulaire (pression de turgescence).
- Cause : entrée d’eau par osmose depuis un milieu plus dilué (Ψ élevé) vers la cellule plus concentrée (Ψ faible).
- Effet sur la plante : cellule rigide → plante droite, feuilles et tiges fermes.
- ΨP positif.
💧 b. Plasmolyse limite:
- Définition : La plasmolyse limite est le point critique où la cellule commence juste à se détacher de la paroi.
- Importance : c’est une valeur expérimentale qui permet de déterminer le potentiel hydrique du sol ou de la cellule.
- Avant ce point : cellule turgescente
- Après ce point : plasmolyse progressive
💧 c. Plasmolyse:
- Définition : La plasmolyse se produit quand une cellule perd de l’eau par osmose dans un milieu hypertonique (solution plus concentrée que la cellule comme dans du saccharose par exemple).
- Observation : la vacuole se rétrécit, le cytoplasme se détache de la paroi cellulaire.
- Effet sur la plante : cellule flétrie → plante molle ou fanée.
- ΨP négatif ou très faible.
A retenir :
Cellules végétales en milieu HYPOTONIQUE: Le potentiel hydrique est plus faible dans les cellules qu'à l'extérieur. => turgescence
A retenir :
Cellules végétales en milieu HYPERTONIQUES: Le potentiel hydrique est plus fort dans la cellule qu'à l'extérieur => plasmolyse
Anatomie de la racine:
Voie apoplasmique
- L’eau circule dans les parois et les espaces entre les cellules
- Rapide, mais bloquée par la barrière de Caspary à l’endoderme
Voie symplasmique
- L’eau circule de cellule à cellule via le cytoplasme et les plasmodesmes
- Vitesse moyenne, permet un contrôle des solutés
Voie transcellulaire
- L’eau traverse directement les membranes et vacuoles de chaque cellule
- Lente, mais très sélective pour les ions et nutriments
Apoplasmique :
autour des cellules
Symplasmique :
à travers le cytoplasme
Transcellulaire:
à travers les cellules
Définition
🔬 Définition: Le transport radial:
conduit l’eau du sol vers le xylème, en traversant les tissus de la racine par différentes voies, jusqu’à la barrière de Caspary, qui contrôle l’entrée dans la sève brute.
Définition
Epictèse:
C'est l’augmentation de la taille des cellules végétales par absorption d’ions par la racine.
C’est donc la phase d’allongement cellulaire qui suit la division cellulaire.
La bande de Caspary :
est une barrière imperméable située dans la paroi des cellules de l’endoderme (une couche de cellules autour du cylindre central de la racine).
Endoderme:
est la couche la plus interne du cortex de la racine, qui entoure le cylindre central (où se trouvent le xylème et le phloème).
Eléments conducteurs du xylème:
1️⃣ Les trachéides:
- Cellules allongées, fermées aux deux extrémités.
- Présentes surtout chez les plantes primitives (fougères, gymnospermes).
- L’eau circule de cellule en cellule par de petits trous dans leurs parois : les pits (ponctuations).
- Parois épaisses et lignifiées → assurent la solidité et la résistance.
🔹 Fonction : transport + soutien mécanique.
2️⃣ Les vaisseaux du xylème (ou trachées):
- Empilement de cellules mortes alignées bout à bout → forme un tube continu.
- Les parois transversales ont disparu, ce qui permet un flux d’eau rapide et direct.
- Présents surtout chez les angiospermes (plantes à fleurs).
- Parois lignifiées (rigides) pour supporter la tension de l’eau.
🔹 Fonction : transport rapide de la sève brute.
Tension et pression pour faire monter la sève brute :
> La montée de la sève brute résulte d’une poussée depuis les racines (pression racinaire) et surtout d’une aspiration depuis les feuilles (tension transpiratoire).La cohésion entre les molécules d’eau et la rigidité des parois du xylème permettent la continuité de la colonne d’eau.
Etapes plus détaillées :
Structure des stomates:
Un stomate est formé de 3 éléments principaux :
1️⃣ Les cellules de garde (ou cellules stomatiques):
- 2 cellules vivantes, en forme de haricot (chez les dicotylédones) ou de haltère (chez les graminées).
- Elles encadrent l’ostiole (le petit pore).
- Leur paroi est épaisse du côté du pore, plus fine à l’extérieur, ce qui leur permet de s’ouvrir ou se fermer selon la pression de turgescence.
🧠 Fonction :
→ Contrôler l’ouverture et la fermeture du stomate en modifiant leur turgescence (grâce à l’entrée ou la sortie d’eau).
2️⃣ L’ostiole (ou pore stomatique):
- C’est l’ouverture centrale entre les deux cellules de garde.
- Permet les échanges gazeux entre l’air extérieur et les tissus internes de la feuille (mésophylle).
🧠 Fonction :
→ Passage du CO₂ pour la photosynthèse et sortie de vapeur d’eau (transpiration).
3️⃣ Les cellules annexes (ou cellules compagnes du stomate):
- Entourent souvent les cellules de garde.
- Elles aident à réguler le fonctionnement du stomate (mouvements d’eau et d’ions).
🧠 Fonction :
→ Soutien physiologique et mécanique des cellules de garde.
STOMATE:
Si la cellule se gonfle (turgescence):
==> La face opposée à l ’ostiole se déforme plus que l’autre (elle est plus mince et plus souple).
==> La traction des fibres de cellulose va faire ouvrir l ’ostiole.
Transport actif de K+ dans les cellules de garde:
-augmentation de l’osmolarité (baisse du potentiel hydrique)
-entrée d’eau par osmose
-turgescence
-ouverture de l’ostiole
A retenir :
💧 L’eau circule du sol vers l’atmosphère selon un gradient de potentiel hydrique (Ψ de plus en plus négatif).
🌱 Elle passe du sol → racine → tige → feuille → air, entraînée par la transpiration.
☀️ Ce flux continu s’appelle le continuum sol-plante-atmosphère, essentiel à la montée de la sève brute.
Eléments conducteurs du phloème
-Les tubes criblés (transportent la sève)
-Cellules compagnes : aident les tubes criblés à fonctionner (chargement/déchargement de la sève)
Les tubes criblés sont vivants mais sans noyau, les cellules compagnes ont un noyau.
