Karamö, le prof virtuelLeçon 12 sur 13
Les organes reproducteurs mâles : l'androcée (les étamines)
Je sais décrire la structure d'une étamine et d'une anthère, expliquer la formation des grains de pollen par méiose et décrire un grain de pollen mûr.
- 1 h
- 5 exercices corrigés
- 3 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Décrire une étamine (filet, connectif, anthère) et la coupe transversale d'une anthère
- Expliquer la formation des grains de pollen à partir des cellules mères (méiose, tétrades, mitoses)
- Décrire la structure d'un grain de pollen mûr et la déhiscence de l'anthère
- Faire des calculs sur le nombre de grains de pollen et le nombre de chromosomes
Avant de commencer : L'étude d'une fleur (androcée, gynécée, formule florale) ; la cellule (noyau, chromosomes) ; notions de mitose vues au collège.
1Je découvre
En saison des pluies, dans un champ de maïs près de Faranah, Ibrahima secoue une panicule, au sommet d'un plant : un nuage de fine poussière jaune s'en échappe et se dépose sur ses mains et sur les feuilles voisines.
« C'est le pollen, dit son grand-père, Ousmane. Sans lui, les épis resteraient vides, sans grains. Le vent le porte jusqu'aux barbes des épis. »
De retour au lycée, Ibrahima pose un peu de cette poudre sur une lame et l'observe au microscope. Chaque grain est une petite sphère, bien ronde, lisse, avec un seul petit pore. Sa camarade Hawa a apporté du pollen d'hibiscus : ses grains sont beaucoup plus gros, couverts de piquants.
« D'où viennent tous ces grains ? demande Ibrahima. Et qu'y a-t-il à l'intérieur, pour qu'ils soient indispensables à la formation des graines ? »
Comment l'étamine est-elle organisée, comment y sont fabriqués les grains de pollen, et quelle est leur structure ?
2Je comprends
1. L'étamine
L'androcée est l'ensemble des étamines d'une fleur ; c'est l'appareil reproducteur mâle. Une étamine comprend :
- le filet, une tige fine qui la relie au réceptacle ;
- l'anthère, renflement situé au sommet du filet, où se forme le pollen ;
- le connectif, partie qui relie les deux moitiés de l'anthère et prolonge le filet ; il contient un petit faisceau conducteur qui apporte la sève.
L'anthère est formée de deux loges (ou thèques), placées de part et d'autre du connectif ; chaque loge contient deux sacs polliniques. Une anthère possède donc en général quatre sacs polliniques.
2. La coupe transversale d'une jeune anthère
Au microscope, une coupe transversale d'anthère jeune montre, pour chaque sac pollinique, de l'extérieur vers l'intérieur :
- l'épiderme, une couche de cellules protectrices ;
- l'assise mécanique (ou assise fibreuse), une couche de cellules dont les parois s'épaississent en bandes de lignine : elle jouera un rôle dans l'ouverture de l'anthère ;
- les assises transitoires (ou couches moyennes), qui s'écrasent au cours du développement ;
- l'assise nourricière (ou tapis), dont les cellules, riches en réserves, nourrissent les cellules qui forment le pollen et participent à la construction de sa paroi ;
- au centre, le tissu sporogène, formé de grosses cellules à gros noyau : les cellules mères des grains de pollen, qui sont diploïdes (2n chromosomes).
- 1Épiderme : protection de l'anthère
- 2Assise mécanique : parois épaissies de lignine, permettra l'ouverture
- 3Assises transitoires : couches moyennes, écrasées à maturité
- 4Assise nourricière (tapis) : nourrit les futurs grains de pollen
- 5Tissu sporogène : cellules mères des grains de pollen (2n)
3. La formation des grains de pollen
La formation du pollen se déroule en plusieurs étapes.
a) La méiose. Chaque cellule mère diploïde (2n) subit une méiose : deux divisions successives qui donnent quatre cellules ayant chacune la moitié du nombre de chromosomes (n) : elles sont haploïdes. Ces quatre cellules restent groupées un moment en tétrade. Ce sont les microspores.
b) La maturation. Les microspores se séparent. Chacune s'entoure d'une paroi double :
- l'exine, externe, épaisse et très résistante (faite de sporopollénine), souvent ornementée (piquants, crêtes, réseau) et percée de pores ou de sillons, les apertures ;
- l'intine, interne, mince, faite de cellulose et de pectine.
c) La mitose pollinique. Le noyau de la microspore se divise par mitose ; le grain de pollen contient alors deux cellules haploïdes :
- une grande cellule végétative (ou cellule du tube), qui formera plus tard le tube pollinique ;
- une petite cellule reproductrice (ou cellule générative), logée dans la cellule végétative.
d) La formation des gamètes mâles. La cellule reproductrice se divise à son tour par mitose et donne deux gamètes mâles (ou anthérozoïdes, ou noyaux spermatiques). Selon les espèces, cette division a lieu dans le grain avant sa libération, ou plus tard, dans le tube pollinique.
- 1Cellule mère du grain de pollen (2n), dans le sac pollinique
- 2Méiose : 4 cellules haploïdes (n) groupées en tétrade
- 3Séparation : 4 microspores (n), chacune s'entoure d'exine et d'intine
- 4Mitose : grain de pollen à 2 cellules, végétative et reproductrice (n)
- 5Mitose de la cellule reproductrice : 2 gamètes mâles (n)
Bilan : une cellule mère donne 4 grains de pollen ; chaque grain de pollen mûr finit par contenir 3 noyaux haploïdes (1 végétatif + 2 gamètes mâles).
Exemple
Chez le maïs, les cellules des feuilles possèdent 2n = 20 chromosomes. Donne le nombre de chromosomes d'une cellule mère du pollen, d'une microspore, du noyau végétatif et d'un gamète mâle.
Cellule mère : cellule ordinaire de la plante, diploïde : 2n = 20.
Microspore : issue de la méiose, haploïde : n = 10.
Noyau végétatif et cellule reproductrice : issus d'une mitose de la microspore, donc identiques à elle : n = 10.
Gamète mâle : issu d'une mitose de la cellule reproductrice : n = 10.
Exemple
Une fleur possède 6 étamines ; chaque anthère a 4 sacs polliniques contenant chacun 200 cellules mères. Combien de grains de pollen la fleur peut-elle produire ? Combien de gamètes mâles ?
Cellules mères : 6 × 4 × 200 = 4 800.
Chaque cellule mère donne 4 grains de pollen : 4 800 × 4 = 19 200 grains.
Chaque grain donne 2 gamètes mâles : 19 200 × 2 = 38 400 gamètes mâles.
4. Le grain de pollen mûr
Un grain de pollen mûr est une structure microscopique (souvent quelques dizaines de micromètres) qui comprend :
- une paroi double : exine ornementée, avec des apertures (pores ou sillons par où sortira le tube pollinique), et intine ;
- une cellule végétative, avec son noyau et des réserves ;
- une cellule reproductrice (ou déjà deux gamètes mâles).
La forme, la taille et l'ornementation de l'exine sont caractéristiques de chaque espèce : un spécialiste peut reconnaître une plante à son pollen. Et comme l'exine est presque indestructible, on retrouve des grains de pollen fossiles dans les sédiments, ce qui permet de reconstituer la végétation du passé.
Pollen et mode de transport.
| Caractère | Pollen transporté par les insectes (entomophile) | Pollen transporté par le vent (anémophile) |
|---|---|---|
| Surface | exine ornementée, souvent collante | exine plutôt lisse, grains secs |
| Quantité | modérée | très abondante |
| Taille, masse | souvent plus gros | petits et légers |
| Fleurs | colorées, parfumées, avec nectar | petites, peu visibles, étamines pendantes |
| Exemples | hibiscus, manguier, courge | maïs, riz, mil, fonio |
5. La déhiscence de l'anthère
Quand le pollen est mûr, l'anthère s'ouvre pour le libérer : c'est la déhiscence. Les cellules de l'assise mécanique se dessèchent ; à cause de leurs épaississements de lignine inégaux, elles se contractent de façon inégale et exercent une traction sur la paroi. La paroi se déchire le long d'une fente de déhiscence, entre les deux sacs polliniques de chaque loge, et le pollen est libéré. La déhiscence se produit par temps sec : c'est pourquoi l'on voit le pollen du maïs s'envoler surtout le matin, quand la rosée s'est évaporée.
- 4 sacs polliniques fermés
- Tapis bien développé
- Cellules mères (2n) au centre
- Assise mécanique humide
- Sacs réunis deux à deux, anthère ouverte
- Tapis et assises transitoires disparus
- Grains de pollen mûrs (n) libres
- Assise mécanique desséchée, fente ouverte
Méthode
Pour légender une coupe transversale d'anthère :
- Je repère le connectif au centre, avec son faisceau conducteur, et les deux loges de part et d'autre.
- Je compte les sacs polliniques (en général 4, deux par loge).
- Pour un sac, je nomme les couches de l'extérieur vers l'intérieur : épiderme, assise mécanique, assises transitoires, assise nourricière.
- Je nomme le contenu du sac : cellules mères (anthère jeune), tétrades (pendant la méiose) ou grains de pollen (anthère mûre).
- Je précise l'état : jeune (sacs fermés) ou mûre (fente de déhiscence ouverte).
3Je retiens
Je retiens
L'androcée est l'ensemble des étamines ; une étamine = filet + connectif + anthère.
L'anthère a 2 loges contenant chacune 2 sacs polliniques, soit 4 sacs.
Paroi d'un sac pollinique : épiderme, assise mécanique, assises transitoires, assise nourricière (tapis) ; au centre, les cellules mères (2n).
Cellule mère (2n) → méiose → tétrade de 4 microspores (n) → grains de pollen.
Grain de pollen mûr : exine ornementée avec apertures + intine ; cellule végétative + cellule reproductrice, qui donne 2 gamètes mâles (n).
Une cellule mère donne 4 grains de pollen, soit 8 gamètes mâles.
Déhiscence : l'assise mécanique se dessèche et ouvre l'anthère par une fente.
4Erreurs fréquentes
- Croire que le grain de pollen est un gamète : c'est une petite structure pluricellulaire qui contient les gamètes mâles (et la cellule végétative).
- Oublier la méiose : les grains de pollen sont haploïdes (n), alors que les cellules mères sont diploïdes (2n).
- Dire qu'une cellule mère donne un seul grain de pollen : la méiose donne une tétrade de quatre grains.
- Confondre l'assise nourricière, qui nourrit le pollen, et l'assise mécanique, qui ouvre l'anthère.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Nomme les trois parties d'une étamine.
b) Nomme, de l'extérieur vers l'intérieur, les couches de la paroi d'un sac pollinique jeune et donne le rôle de deux d'entre elles.
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a) Le filet, le connectif et l'anthère.
b) Épiderme, assise mécanique, assises transitoires, assise nourricière (tapis). L'assise nourricière nourrit les cellules qui forment le pollen ; l'assise mécanique, en se desséchant, provoque l'ouverture de l'anthère ; l'épiderme protège.
2Exercice 2
Chez le riz, 2n = 24.
a) Combien de chromosomes possèdent une cellule mère du pollen, une microspore, la cellule végétative, un gamète mâle ?
b) Quelle division explique le passage de 2n à n ? Où se produit-elle ?
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a) Cellule mère : 2n = 24 ; microspore : n = 12 ; cellule végétative : n = 12 ; gamète mâle : n = 12.
b) La méiose, qui divise par deux le nombre de chromosomes ; elle se produit dans les sacs polliniques de l'anthère, dans les cellules mères des grains de pollen.
3Exercice 3
Une fleur d'hibiscus porte 80 étamines ; chaque anthère contient 4 sacs polliniques, et chaque sac contient 50 cellules mères.
a) Calcule le nombre de grains de pollen produits par la fleur.
b) Calcule le nombre de gamètes mâles correspondants.
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a) Cellules mères : 80 × 4 × 50 = 16 000. Grains de pollen : 16 000 × 4 = 64 000.
b) Gamètes mâles : 64 000 × 2 = 128 000.
4Exercice 4
Explique pourquoi le pollen du maïs est lisse, léger et produit en très grande quantité, alors que celui de l'hibiscus est gros, ornementé et moins abondant.
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Le maïs est pollinisé par le vent (anémophile) : un pollen petit, léger et lisse est facilement emporté par l'air, et comme le transport par le vent se fait au hasard, la plante doit produire une énorme quantité de grains pour que quelques-uns atteignent les stigmates. L'hibiscus est pollinisé par les insectes (entomophile) : son pollen ornementé s'accroche aux poils des insectes, qui le transportent directement de fleur en fleur ; la pollinisation est plus précise, la plante peut produire moins de pollen.
5Exercice 5
(Type examen) On observe au microscope trois coupes transversales d'anthères prélevées sur des boutons floraux d'âges différents d'une même plante (2n = 16) :
- coupe A : 4 sacs fermés, contenant des groupes de 4 cellules accolées ;
- coupe B : 4 sacs fermés, contenant de grosses cellules à gros noyau ; assise nourricière épaisse ;
- coupe C : anthère ouverte par une fente, contenant des grains isolés à paroi épaisse et ornementée.
a) Range ces coupes dans l'ordre chronologique. Justifie.
b) Nomme les cellules observées dans chaque coupe et indique leur nombre de chromosomes.
c) Quel phénomène s'est produit entre B et A ?
d) Explique comment l'anthère de la coupe C s'est ouverte.
e) Si un sac de la coupe B contient 120 grosses cellules, combien de grains de pollen ce sac donnera-t-il ?
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) Ordre : B, puis A, puis C. En B, les sacs contiennent les cellules mères, avant la méiose ; en A, les tétrades, produites par la méiose ; en C, les grains de pollen mûrs, isolés, et l'anthère est ouverte.
b) B : cellules mères des grains de pollen, 2n = 16. A : tétrades de microspores, n = 8. C : grains de pollen mûrs (cellules végétative et reproductrice), n = 8.
c) La méiose : chaque cellule mère diploïde s'est divisée en quatre cellules haploïdes.
d) Les cellules de l'assise mécanique, aux parois épaissies de lignine de façon inégale, se sont desséchées et contractées ; elles ont tiré sur la paroi, qui s'est déchirée le long de la fente de déhiscence, libérant le pollen.
e) 120 × 4 = 480 grains de pollen.
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6Je vérifie
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