Tissus végétaux
Les plantes sont des eucaryotes multicellulaires dotés de systèmes tissulaires composés de divers types de cellules qui remplissent des fonctions spécifiques. Les systèmes tissulaires végétaux se classent dans l’un des deux types généraux suivants : le tissu méristématique et le tissu permanent (ou non méristématique). Les cellules du tissu méristématique se trouvent dans les méristèmes, qui sont des régions végétales de division cellulaire et de croissance continues. Les cellules du tissu méristématique sont soit indifférenciées, soit incomplètement différenciées, et elles continuent à se diviser et à contribuer à la croissance de la plante. En revanche, les tissus permanents sont constitués de cellules végétales qui ne se divisent plus activement.
Les tissus méristématiques se composent de trois types, en fonction de leur emplacement dans la plante. Les méristèmes apicaux contiennent des tissus méristématiques situés à l’extrémité des tiges et des racines, qui permettent à une plante de s’étendre en longueur. Les méristèmes latéraux facilitent la croissance en épaisseur ou en circonférence d’une plante en cours de maturation. Les méristèmes intercalaires n’existent que chez les monocotylédones, à la base des limbes des feuilles et aux nœuds (zones où les feuilles s’attachent à la tige). Ce tissu permet au limbe des monocotylédones d’augmenter en longueur à partir de la base de la feuille ; par exemple, il permet aux feuilles de gazon de s’allonger même après des tontes répétées.
Les méristèmes produisent des cellules qui se différencient rapidement, ou se spécialisent, et deviennent des tissus permanents. Ces cellules assument des rôles spécifiques et perdent leur capacité à se diviser davantage. Elles se différencient en trois types principaux : le tissu dermique, le tissu vasculaire et le tissu terrestre. Le tissu dermique recouvre et protège la plante, tandis que le tissu vasculaire transporte l’eau, les minéraux et les sucres vers les différentes parties de la plante. Le tissu terrestre sert de site pour la photosynthèse, fournit une matrice de soutien pour le tissu vasculaire et aide à stocker l’eau et les sucres.
Les tissus secondaires sont soit simples (composés de types de cellules similaires), soit complexes (composés de différents types de cellules). Le tissu dermique, par exemple, est un tissu simple qui recouvre la surface externe de la plante et contrôle les échanges gazeux. Le tissu vasculaire est un exemple de tissu complexe, il est composé de deux tissus conducteurs spécialisés : le xylème et le phloème. Le tissu xylémien transporte l’eau et les nutriments des racines vers les différentes parties de la plante. Il comprend trois types de cellules différentes : les éléments des vaisseaux et les trachéides (qui conduisent tous deux l’eau), et le parenchyme xylémien. Le tissu phloémien, qui transporte les composés organiques du site de photosynthèse vers d’autres parties de la plante, se compose de quatre types de cellules différents : les cellules criblées (qui conduisent les photosynthèses), les cellules compagnes, le parenchyme du phloème et les fibres du phloème. Contrairement aux cellules conductrices du xylème, les cellules conductrices du phloème sont vivantes à maturité. Le xylème et le phloème sont toujours adjacents l’un à l’autre (figure 1). Dans les tiges, le xylème et le phloème forment une structure appelée faisceau vasculaire ; dans les racines, on parle de stèle vasculaire ou de cylindre vasculaire.
Figure 1. Cette micrographie optique montre une section transversale d’une tige de courge (Curcurbita maxima). Chaque faisceau vasculaire en forme de goutte d’eau est constitué de gros vaisseaux du xylème vers l’intérieur et de cellules du phloème plus petites vers l’extérieur. Les cellules du xylème, qui transportent l’eau et les nutriments des racines vers le reste de la plante, sont mortes à maturité fonctionnelle. Les cellules du phloème, qui transportent les sucres et autres composés organiques des tissus photosynthétiques vers le reste de la plante, sont vivantes. Les faisceaux vasculaires sont enveloppés de tissu terrestre et entourés de tissu dermique. (crédit : modification du travail par « (biophotos) »/Flickr ; données de barre d’échelle de Matt Russell)
Tous les animaux sont constitués de quatre types de tissus : épidermiques, musculaires, nerveux et conjonctifs. Les plantes, elles aussi, sont construites à partir de tissus, mais sans surprise, leurs modes de vie très différents dérivent de différents types de tissus. Les trois types de cellules végétales se retrouvent dans la plupart des tissus végétaux. Les trois principaux types de tissus végétaux sont les tissus dermiques, les tissus du sol et les tissus vasculaires.
Tissu dermique
Le tissu dermique de la tige est principalement constitué d’épiderme, une couche unique de cellules recouvrant et protégeant le tissu sous-jacent. Les plantes ligneuses possèdent une couche extérieure résistante et imperméable de cellules de liège, communément appelée écorce, qui protège davantage la plante contre les dommages. Les cellules épidermiques sont les plus nombreuses et les moins différenciées des cellules de l’épiderme. L’épiderme d’une feuille contient également des ouvertures appelées stomates, par lesquelles s’effectue l’échange de gaz (figure 2). Deux cellules, appelées cellules de garde, entourent chaque stomate de la feuille, contrôlant son ouverture et sa fermeture et régulant ainsi l’absorption de dioxyde de carbone et la libération d’oxygène et de vapeur d’eau. Les trichomes sont des structures ressemblant à des cheveux à la surface de l’épiderme. Ils permettent de réduire la transpiration (perte d’eau par les parties aériennes de la plante), d’augmenter la réflectance solaire et de stocker des composés qui défendent les feuilles contre la prédation des herbivores.
Figure 2. Des ouvertures appelées stomates (singulier : stoma) permettent à une plante d’absorber le dioxyde de carbone et de libérer l’oxygène et la vapeur d’eau. La (a) micrographie électronique à balayage colorisée montre un stomate fermé d’une dicot. Chaque stomate est flanqué de deux cellules de garde qui régulent (b) son ouverture et sa fermeture. Les cellules de garde (c) se trouvent dans la couche de cellules épidermiques (crédit a : modification du travail de Louisa Howard, Rippel Electron Microscope Facility, Dartmouth College ; crédit b : modification des travaux de June Kwak, Université du Maryland ; données de barre d’échelle de Matt Russell)
Tissu vasculaire
Le xylème et le phloème qui constituent le tissu vasculaire de la tige sont disposés en brins distincts appelés faisceaux vasculaires, qui courent de haut en bas sur la longueur de la tige. Lorsque l’on observe la tige en coupe transversale, les faisceaux vasculaires des tiges de dicotylédones sont disposés en anneau. Chez les plantes dont les tiges vivent plus d’un an, les différents faisceaux se développent ensemble et produisent les anneaux de croissance caractéristiques. Dans les tiges de monocotylédones, les faisceaux vasculaires sont dispersés de façon aléatoire dans le tissu terrestre (figure 3).
Figure 3. Dans (a) les tiges de dicotylédones, les faisceaux vasculaires sont disposés à la périphérie du tissu du sol. Le tissu du xylème est situé vers l’intérieur du faisceau vasculaire, et le phloème est situé vers l’extérieur. Les fibres sclérenchymes recouvrent les faisceaux vasculaires. Dans (b) les tiges de monocotylédones, les faisceaux vasculaires composés des tissus du xylème et du phloème sont dispersés dans le tissu du sol.
Le tissu du xylème comporte trois types de cellules : le parenchyme du xylème, les trachéides et les éléments des vaisseaux. Ces deux derniers types conduisent l’eau et sont morts à maturité. Les trachéides sont des cellules du xylème dotées de parois cellulaires secondaires épaisses et lignifiées. L’eau passe d’un trachéide à l’autre par des régions situées sur les parois latérales, appelées fosses, où les parois secondaires sont absentes. Les éléments de vaisseaux sont des cellules du xylème aux parois plus fines ; ils sont plus courts que les trachéides. Chaque élément de vaisseau est relié au suivant au moyen d’une plaque de perforation située à l’extrémité de l’élément. L’eau se déplace à travers les plaques de perforation pour remonter le long de la plante.
Le tissu phloémien est composé de cellules criblées, de cellules compagnes, de parenchyme phloémien et de fibres phloémiennes. Une série de cellules de tubes criblés (également appelées éléments de tubes criblés) sont disposées bout à bout pour constituer un long tube criblé, qui transporte des substances organiques comme les sucres et les acides aminés. Les sucres passent d’une cellule du tube criblé à la suivante à travers des plaques criblées perforées, qui se trouvent à la jonction des extrémités de deux cellules. Bien qu’encore vivants à maturité, le noyau et les autres composants cellulaires des cellules à tube criblé se sont désintégrés. Les cellules compagnes se trouvent à côté des cellules du tube criblé et leur fournissent un soutien métabolique. Les cellules compagnes contiennent plus de ribosomes et de mitochondries que les cellules du tube criblé, qui sont dépourvues de certains organites cellulaires.
Tissu de fond
Le tissu de fond est principalement constitué de cellules du parenchyme, mais peut également contenir des cellules du collenchyme et du sclérenchyme qui aident à soutenir la tige. Le tissu de fond vers l’intérieur du tissu vasculaire d’une tige ou d’une racine est appelé moelle, tandis que la couche de tissu entre le tissu vasculaire et l’épiderme est appelée cortex.
Organes végétaux
Comme les animaux, les plantes contiennent des cellules avec des organites dans lesquels des activités métaboliques spécifiques ont lieu. Mais contrairement aux animaux, les plantes utilisent l’énergie de la lumière solaire pour former des sucres au cours de la photosynthèse. En outre, les cellules végétales possèdent des parois cellulaires, des plastes et une grande vacuole centrale : des structures que l’on ne trouve pas dans les cellules animales. Chacune de ces structures cellulaires joue un rôle spécifique dans la structure et la fonction des plantes.
Dans les plantes, tout comme chez les animaux, des cellules similaires travaillant ensemble forment un tissu. Lorsque différents types de tissus travaillent ensemble pour remplir une fonction unique, ils forment un organe ; les organes travaillant ensemble forment des systèmes d’organes. Les plantes vasculaires possèdent deux systèmes d’organes distincts : un système de pousses et un système de racines. Le système des pousses se compose de deux parties : les parties végétatives (non reproductives) de la plante, comme les feuilles et les tiges, et les parties reproductives de la plante, qui comprennent les fleurs et les fruits. Le système des pousses se développe généralement au-dessus du sol, où il absorbe la lumière nécessaire à la photosynthèse. Le système racinaire, qui soutient les plantes et absorbe l’eau et les minéraux, est généralement souterrain. La figure 4 montre les systèmes organiques d’une plante typique.
Figure 4. Le système de pousses d’une plante se compose de feuilles, de tiges, de fleurs et de fruits. Le système racinaire ancre la plante tout en absorbant l’eau et les minéraux du sol.
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