Lernzettel: Biologie des Fabacées

📋 Plan du Cours

1. Autotrophie et organisation générale
2. Feuille et capture de lumière
3. Échanges gazeux et équilibre hydrique
4. Racines et prospection du sol
5. Tiges et conduction des sèves
6. Croissance et plasticité végétales
7. Fleur et reproduction sexuée
8. Graine et formation du fruit
9. Symbioses et fixation de l’azote
10. Relations biotiques et écosystèmes
11. Usages agricoles et services écosystémiques

📖 1. Autotrophie et organisation générale

🔑 Notions clés & Définitions

• Autotrophie : Organismes utilisant le CO₂ atmosphérique et des éléments minéraux du sol pour produire leur matière organique grâce à la lumière.

📝 Points essentiels

📐 Formule — La photosynthèse vérifie $6CO_2 + 6H_2O \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$ sous l’action de la lumière.

• Les feuilles captent l’énergie lumineuse et le CO₂, tandis que les racines prélèvent l’eau et les ions minéraux dans le sol et que les tiges conduisent les sèves.

💡 Astuce mémo

Lumière + ressources minérales → production de matière organique

📖 2. Feuille et capture de lumière

🔑 Notions clés & Définitions

• Phyllotaxie : Disposition des feuilles sur la tige ; chez les Fabacées, elle est alterne avec une feuille par nœud.
• Feuille de Fabacée : Base stipulée, pétiole prolongé par un rachis, limbe découpé en folioles et vrilles terminales chez la Vesce.

📝 Points essentiels

• Les vrilles de la Vesce s’enroulent autour de tuteurs par thigmotropisme, ce qui oriente les feuilles vers la lumière et limite l’investissement dans les tissus de soutien.

💡 Astuce mémo

Un limbe découpé portant des vrilles s’enroule vers la lumière

📖 3. Échanges gazeux et équilibre hydrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Parenchyme palissadique : Situé sous la face supérieure de la feuille, il contient des cellules allongées riches en chloroplastes où la rubisco fixe le CO₂ lors du cycle de Calvin.

★ À maîtriser

📌 L’ouverture des stomates permet l’entrée du CO₂ et la sortie d’eau, mais elle peut provoquer une dessiccation et une cavitation de la colonne de sève brute.

Compléments

• Chez les Fabacées, les stomates sont surtout nombreux dans l’épiderme inférieur et leur fermeture en cas de sécheresse limite la perte d’eau.

💡 Astuce mémo

Stomates ouverts : CO₂ entrant, H₂O sortante

📖 4. Racines et prospection du sol

🔑 Notions clés & Définitions

• Poil absorbant : Cellule différenciée du rhizoderme, allongée et à paroi très fine, qui augmente la surface d’absorption de l’eau et des ions minéraux.

📝 Points essentiels

• La croissance subterminale entretenue par le méristème apical racinaire déplace progressivement la zone d’absorption vers des régions du sol encore riches en ions minéraux.

• Le gravitropisme positif des racines résulte d’une concentration plus élevée d’auxine sur la face inférieure, qui y inhibe l’élongation et provoque une courbure vers la pesanteur.

💡 Astuce mémo

Poil absorbant → croissance apicale → gravitropisme positif

📖 5. Tiges et conduction des sèves

🔑 Notions clés & Définitions

• Cambium : Méristème secondaire situé entre les tissus conducteurs qui produit du xylème secondaire vers l’intérieur et du phloème secondaire vers l’extérieur.

★ À maîtriser

📌 Le xylème conduit la sève brute sous tension grâce à des parois lignifiées, tandis que le phloème conduit la sève élaborée dans des tubes criblés à parois pectocellulosiques.

Compléments

📌 Dans la tige, les massifs de xylème et de phloème sont superposés et le xylème primaire se différencie de manière centrifuge, alors que dans la racine les massifs sont alternés et le xylème se différencie de manière centripète.

💡 Astuce mémo

Xylème interne pour la sève brute, phloème externe pour la sève élaborée

📖 6. Croissance et plasticité végétales

🔑 Notions clés & Définitions

• Méristème apical caulinaire : Ensemble de cellules en mitose situé dans les bourgeons, responsable d’une croissance potentiellement indéfinie et de la formation des tiges feuillées.
• Phytomère : Comprend un nœud portant une feuille et un bourgeon axillaire, ainsi qu’un entre-nœud sans feuille.

📝 Points essentiels

• Les bourgeons terminaux assurent la croissance en longueur de la tige principale, tandis que les bourgeons axillaires permettent la ramification latérale.

💡 Astuce mémo

Méristème → phytomère → ramification

📖 7. Fleur et reproduction sexuée

🔑 Notions clés & Définitions

• Fleur des Fabacées : Fleur zygomorphe à corolle papilionacée composée d’un étendard, de deux ailes et d’une carène.

★ À maîtriser

• La pollinisation entomogame repose sur l’attraction visuelle et olfactive de l’insecte, son accès aux nectaires, puis la prise et le dépôt du pollen sur les pièces fertiles.

Compléments

• Chez les Fabacées, l’androcée comprend neuf étamines soudées par leurs filets et une étamine dorsale généralement libre, selon la disposition 9+1.

• Le nectar des Fabacées peut contenir jusqu’à 50 % de sucres et le pollen contient 16 à 30 % de protéines dans la matière sèche.

💡 Astuce mémo

La corolle papilionacée attire l’insecte vers les organes fertiles

📖 8. Graine et formation du fruit

🔑 Notions clés & Définitions

• Graine : Organe de dissémination et de dormance contenant des téguments protecteurs, un embryon et des réserves protéiques et amylacées dans deux cotylédons chez les Fabacées.
• Gousse : Fruit sec déhiscent des Fabacées, issu de la maturation de la paroi de l’ovaire après la fécondation et contenant les graines.

📝 Points essentiels

• Dès le Néolithique, vers -8000 av. J.-C., l’ers était cultivé avant la Vesce commune et la Fève.

💡 Astuce mémo

Fécondation → maturation de l’ovaire → fruit et graines

📖 9. Symbioses et fixation de l’azote

🔑 Notions clés & Définitions

• Nodosité racinaire : Protubérance contenant des bactéries symbiotiques du genre Rhizobium, qui réduisent le diazote atmosphérique en ammonium assimilable par la plante.

★ À maîtriser

📐 Formule — La nitrogénase catalyse la réduction du diazote selon $N_2 + 8H^+ + 8e^- \rightarrow 2NH_3 + H_2$, avec consommation d’ATP.

Compléments

• La leghémoglobine des nodosités régule l’oxygène et maintient une microanoxie permettant la respiration de Rhizobium sans inhiber la nitrogénase.

• La symbiose avec Rhizobium coûte environ 20 % des photosynthétats aux Fabacées et permet la fixation mondiale d’environ 30·10⁶ tonnes d’azote par an.

💡 Astuce mémo

Rhizobium + nodosité → NH₄⁺ assimilable → enrichissement du sol

📖 10. Relations biotiques et écosystèmes

🔑 Notions clés & Définitions

• Symbiose : Relation interspécifique intime, durable et à bénéfices réciproques (+/+), comme l’association entre les Fabacées et Rhizobium ou les champignons mycorhiziens.

★ À maîtriser

📌 La compétition diminue la fitness des deux partenaires (−/−), le commensalisme augmente celle d’un seul sans effet sur l’autre (+/0), et le mutualisme bénéficie aux deux partenaires à court terme (+/+).

• Les mycorhizes améliorent la nutrition minérale et la résistance à la sécheresse et aux maladies racinaires ; chez le Trèfle, le mycélium peut multiplier par 1000 la surface d’absorption racinaire.

Compléments

• La phytophagie est une prédation généralement tolérée par la plante, mais elle l’oblige à allouer des ressources à la reconstruction de ses tissus.

💡 Astuce mémo

Compétition −/−, commensalisme +/0, mutualisme et symbiose +/+

📖 11. Usages agricoles et services écosystémiques

★ À maîtriser

• La sélection artificielle des Fabacées consiste à choisir des plantes d’intérêt, à les croiser puis à sélectionner leurs caractères sur plusieurs générations.

• Les modalités de culture des Fabacées comprennent:

  • monoculture
  • culture mixte
  • rotation de culture
  • interculture
  • cocculture

• Les graines de Fabacées contiennent 20 à 40 % de protéines du poids sec, tandis que leurs réserves amylacées représentent 40 à 50 % d’amidon.

• La complémentarité nutritionnelle associe les graines protéagineuses des Fabacées, riches en lysine, aux graines amylacées des Poacées, riches en acides aminés soufrés et en tryptophane.

• Les Fabacées améliorent les sols comme engrais verts en enrichissant le sol en azote, en stimulant la biodiversité du sol et en stabilisant sa structure, ce qui limite l’érosion.

Compléments

• Pour les conserves, les variétés de haricot vert ont été sélectionnées pour des gousses rectilignes de 11 à 12 cm, à extrémités fines et de couleur homogène.

• Les Fabacées fournissent des services de support par la fixation de l’azote, des services de régulation par la pollinisation et des services d’approvisionnement par les graines et le fourrage.

💡 Astuce mémo

Sélection → culture → alimentation, fourrage et amélioration des sols

📊 Tableaux de synthèse

Principales relations interspécifiques

Relation	Effet sur les partenaires	Exemple
Compétition	− / −	Avoine et Vesce
Commensalisme	+ / 0	Vesce utilisant l’avoine comme tuteur
Prédation	+ / −	Phytophagie par les criquets, chenilles ou vaches
Parasitisme	+ / −	Virus, bactéries ou champignons parasites
Mutualisme	+ / +	Pollinisation ou défense par les fourmis
Symbiose	+ / +, intime et durable	Fabacées et Rhizobium ou mycorhizes