dimanche 30 novembre 2014

Cahier de texte TS6. Spécialité, 2014-2015

Vendredi 5 septembre.
Thème 1. Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l'avenir
La composition initiale de l'atmosphère terrestre. Evolution du taux de CO2 des origines à aujourd'hui: quelques mécanismes.

Vendredi 12 septembre
Thème 1. Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l'avenir
Evolution du taux de dioxygène depuis les origines. Signification des minerais de fer rubané et rôle des cyanobactéries.

Vendredi 19 septembre
Thème 1. Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l'avenir
Quelques méthodes permettant de retrouver les climats passés
Utilisation de la mesure du ∆18O dans les carottes de glaces et dans les tests de foraminifères.

Vendredi 26 septembre
Pas de spé, sortie scolaire

Vendredi 3 octobre
Thème 1. Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l'avenir
Quelques méthodes permettant de retrouver les climats passés
Utilisation de l'indice stomatique pour déterminer le taux de CO2. Travail pratique sur une feuille de Gingko biloba (4 binômes)
Extraction de grains de pollen de la tourbe (5 binômes).

Vendredi 10 octobre
Thème 1. Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l'avenir
Quelques méthodes permettant de retrouver les climats passés
Synthèse des activités précédente. utilisation d'un diagramme pollinique
Les paramètres astronomiques influant sur les climats. Rôle de l'albédo
Cours assuré par Benoît Delcour en mon absence pour arrêt maladie.

Vendredi 17 octobre
Dans le cadre de Sciences en fête, conférence de Michael Salson, maître de conférence à Lille I sur la bio-informatique.

Vendredi 7 novembre
Thème 1. Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l'avenir
Analyse des conséquences climatiques et écologiques de l'éruption du Toba (- 75 000 ans) sous la forme d'un article de journal.

Vendredi 14 novembre
Thème 1. Atmosphère, hydrosphère, climats : du passé à l'avenir
Les climats de l'avenir. Travail de groupe sur le rapport du GIEC 2014 et mise en commun. Utilisation du logiciel Simclimat.

Vendredi 21 novembre
Thème 2. Energie et cellule vivante
ATP et activité musculaire
— Présentation de la molécule d'ATP
— activité de groupe : extraction et mise en évidence du glycogène musculaire

Vendredi 28 novembre
Pas de séance. Journée pédagogique

Cahier de texte TS6. Partie spécifique, 2014-2015

Mercredi 3 septembre
Thème 1A. Génétique et évolution
Remise en place de quelques notions de génétique de 1ère S sous forme de discussion

Accompagnement. Présentation de l'épreuve de SVT au bac S spé SVT.

Lundi 8 septembre
Thème 1A. Génétique et évolution
Méiose et fécondation
Présentation du cycle de l'espèce humaine. Signification de la méiose et de la fécondation.
Présentation de la méiose à travers l'étude chez le criquet mâle.
Mise en place des grandes étapes de la méiose.

Mercredi 10 septembre
Thème 1A. Génétique et évolution
Méiose et fécondation
Fin de la mise en place de la méiose. Succession d'une division réductionnelle et d'une division équationnelle.

Accompagnement. Groupe A : utilisation du microscope, reprise des bases
Groupes B et C : Travail écrit sur Lyssenko, à partir de quelques extraits de textes en vue d'une évaluation des capacités de synthèse.

Vendredi 12 septembre
Thème 1A. Génétique et évolution
Méiose et fécondation
Déroulement de la méiose et de la fécondation.

Lundi 15 septembre
Thème 1A. Génétique et évolution
Brassage chromosomique
Analyse à partir de comptages, des croisement black vestigial x sauvage et ebony vestigial x sauvage chez la drosophile.

Mercredi 17 septembre
Elections des délégués
Thème 1A. Génétique et évolution
Brassage chromosomique
Mise en place des notions de brassage interchromosomique et intrachromosomique.
Exercice pour le lundi 22 septembre

Accompagnement. Groupe B : utilisation du microscope, reprise des bases
Groupes A et C : Travail écrit sur Lyssenko, à partir de quelques extraits de textes en vue d'une évaluation des capacités de synthèse.

Lundi 22 septembre
Thème 1A. Génétique et évolution
Brassage chromosomique 
Correction de l'exercice distribué le 17 septembre.
Les anomalies de la méiose
— Les anomalies chromosomiques. Origine des trisomies durant la méiose, quelques anomalies.
— Origine des familles multigéniques. Utilisation du logiciel Phylogène pour l'étude de la famille des globines.

Mercredi 24 septembre
Evaluation sommative
Thème 1A. Génétique et évolution 
Les anomalies de la méiose
— Origine des familles multigénique. Les mécanismes.

Accompagnement. Groupe C : utilisation du microscope, reprise des bases
Groupes A et B : Travail écrit sur Lyssenko, à partir de quelques extraits de textes en vue d'une évaluation des capacités de synthèse.

Vendredi 26 septembre
Pas de cours. Sortie scolaire.

Lundi 29 septembre
Thème 1A. Génétique et évolution
Diversification des êtres vivants
— polyploïdisation. L'exemple de la Spartine
— symbiose. Le cas des lichens. Utilisation de la caméra couplée au microscope.Observation de mycelium de champignon, de pleurocoques et de coupe de Lichen.

Mercredi 1er octobre
Thème 1A. Génétique et évolution
Diversification des êtres vivants
Synthèse des activités précédentes. 
— Transferts horizontaux de gènes. Exemple de l'Elysie émeraude.

Accompagnement. Correction de l'évaluation n°1. Etude d'un croisement entre deux hétérozygotes dominants.

Lundi 6 octobre
Thème 1A. Génétique et évolution
Diversification des êtres vivants
— Rôle des gènes homéotiques
— Evolution des comportements : le cas des Macaques japonais

Mercredi 8 octobre
Thème 1A. Génétique et évolution
Diversification des êtres vivants
— Comment définir une espèce ? Aspect historique de la question

Accompagnement. Correction du DS n°1. Quelques pistes d'analyse du travail sur Lyssenko.

Vendredi 10 octobre
Arrêt maladie

Lundi 13 octobre
Thème 1A. Génétique et évolution
Diversification des êtres vivants
— Dérive génétique et sélection naturelle. travail sur le logiciel de Philippe Cosantino. Cas pratique : relation entre la drépanocytose et le paludisme
— Spéciation : étude du cas du Pizzly et des croisements entre Félidés d'espèces différentes.

Mercredi 15 octobre
2 heures de cours
Thème 1A. Génétique et évolution
Diversification des êtres vivants
— Comment définir une espèce ? Le darwinisme et la théorie synthétique de l'évolution.
Un regard sur l'évolution de l'homme
L'homme parmi les Primates. Notion de caractère ancestral et dérivé.

Lundi 3 novembre
Thème 1A. Génétique et évolution
Un regard sur l'évolution de l'homme
L'homme parmi les Primates
Travail par groupe
— mesure de l'angle facial chez l'homme et le chimpanzé (laser ou mesurim)
— caractéristiques du bassin
— position du trou occipital (logiciel Homininés)
— arbre phylogénétique des Homininés avec le logiciel Phylogène


Mercredi 5 novembre
Thème 1A. Génétique et évolution
Un regard sur l'évolution de l'homme
L'homme parmi les Primates
— Etablissement d'un arbre phylogénétique simplifié des Primates
— La bipédie chez les Hominoïdes à partir d'une vidéo de Pascal Picq

Accompagnement. Groupes de travail sur le schéma-bilan des chapitres consacrés à la biodiversité

Vendredi 7 novembre

Thème 1A. Génétique et évolution
Un regard sur l'évolution de l'homme
L'homme parmi les Primates
— comparaison des caryotypes
— comparaison de la molécule de globine epsilon
— les problèmes de augmentation du volume crânien et du langage
— quelques éléments sur le comportement des Hominoïdes

Lundi 10 novembre 
Thème 1A. Génétique et évolution
Un regard sur l'évolution de l'homme
La lignée humaine, une notion très discutée
— Activité de groupe : A partir d'une collection d'éléments anatomiques (crâne, bassins) et d'outils, retrouver quelques marqueurs de la lignée humaine.
— Mise en commun : de Toumaï à Homo erectus


Mercredi 12 novembre 
Thème 1A. Génétique et évolution
Un regard sur l'évolution de l'homme
La lignée humaine, une notion très discutée
— mise en commun (fin) : de Homo neanderthalensis à Homo sapiens
— Quelques éléments sur l'art préhistorique.
Origine des populations actuelles d'Homo sapiens
— les hypothèses

Accompagnement : correction de la partie spécialité du DS n° 2

Lundi 17 novembre
Thème 2. La vie fixée
Circulation des substances dans la plante
— Travail de groupes : en vue de l'élaboration d'un schéma de synthèse de la plante, observations de l'ascension d'un colorant vital dans une plante, de coupes transversales de racine et de tiges, des vaisseaux conducteurs de sève et de stomates d'épiderme de poireau.

Mercredi 19 novembre
Thème 1A. Génétique et évolution
Un regard sur l'évolution de l'homme
Origine des populations actuelles d'Homo sapiens
— L'ADN mitochondrial et le modèle de l'Eve mitochondriale
Thème 2. La vie fixée
Les défenses de la plante
— Carences en substances minérales
— Résistance à la sécheresse

Accompagnement. Travail de groupe : Elaboration d'un schéma synthétique du fonctionnement d'un végétal à partir des activités du 17/11.

Vendredi 21 novembre
Thème 2. La vie fixée
Les défenses de la plante
— Résistance à la sécheress
— Résistance aux animaux herbivores
Structure de la fleur
Sera vu en activité de groupes lundi 24/11
Fécondation, pollinisation, graine et coévolution
— cycle général
— Le cas des orchidées

Lundi 24 novembre
Thème 2. La vie fixée
Séance de 1 h 30 pour cause d'intervention de la sécurité routière

Structure de la fleur
— Activité de groupe : représentation du diagramme floral de la tulipe. Dissection floral et représentation des différentes pièces. Etude des gènes homéotique présidant à la mise en place de la fleur.

Mercredi 26 novembre
Accompagnement (2 heures par demi-classe). Activité de groupe : exécution et coloration de coupes de tige de tulipes. Observation microscopique.

Cahier de texte 1ère S2. 2014-2015

Mercredi 3 septembre.
Prise de contact. Présentation du programme.
Thème 1. Devenir homme ou femme
1. Quelques éléments anatomiques

Jeudi 4 septembre
Thème 1. Devenir homme ou femme 
1. Quelques éléments anatomiques
Dissection de l'appareil génital de souris. Comparaison entre l'appareil de souris et l'appareil humain

Vendredi 5 septembre
Thème 1. Devenir homme ou femme
2. Du sexe génotypique au sexe phénotypique
Retour sur les connaissances des classes précédentes sous forme de discussion libre

Mercredi 10 septembre
Thème 1. Devenir homme ou femme
2. Du sexe génotypique au sexe phénotypique
Les chromosomes X et Y. Existence du gène SRY. Conséquence sur la détermination du sexe.

Jeudi 11 septembre
Thème 1. Devenir homme ou femme
3. Mise en place du sexe phénotypique
Utilisation du logiciel DifSex. Rôle des hormones dans la différenciation.

Vendredi 12 septembre
Accompagnement. Utilisation du microscope (groupe A, 12 élèves). Travail sur la détermination du sexe chez les tortues en étude (groupes B + C, 22 élèves).

Mercredi 17 septembre
Thème 1. Devenir homme ou femme
3. Mise en place du sexe phénotypique
Synthèse des différents éléments vus précédemment. Schéma bilan
4. Evolution ultérieure. Puberté
Evolution morphologique. Castrats et eunuques. Sécrétions hormonales post-pubertaires.

Jeudi 18 septembre
Thème 1. Devenir homme ou femme
5. Régulation des hormones sexuelles
Observation de CT de testicules et d'ovaire. Utilisation du microscope couplé à une caméra. Obtention de photo légendées.

Vendredi 19 septembre
Accompagnement. Utilisation du microscope (groupe B, 11 élèves). Travail sur la détermination du sexe chez les tortues en étude (groupes A + C, 23 élèves).

Mercredi 24 septembre
Thème 1. Devenir homme ou femme
5. Régulation des hormones sexuelles
Régulation chez le mâle. Principales hormones. Notion de rétrocontrôle.

Jeudi 25 septembre
Thème 1. Devenir homme ou femme
5. Régulation des hormones sexuelles
Observation de CT d'ovaires. Notion de cycle utérin. Observation de CT d'utérus à 2 moments du cycle (quelques problèmes techniques avec les PC).

Vendredi 26 septembre
Accompagnement. Utilisation du microscope (groupe C, 11 élèves). Travail sur la détermination du sexe chez les tortues en étude (groupes A + B, 23 élèves).

Mercredi 1er octobre
Thème 1. Devenir homme ou femme
5. Régulation des hormones sexuelles
Régulation chez la femme.

Jeudi 2 octobre
Thème 1. Devenir homme ou femme
5. Régulation des hormones sexuelles
Régulation chez la femme. Schéma-bilan
6. Biologie du plaisir
Utilisation du logiciel de l'Académie de Versailles.

Vendredi 3 octobre
Pas de cours, messe.

Mercredi 8 octobre
Thème 1. Devenir homme ou femme
7. Contraception et interruption de grossesse
Méthode de contraception. Fonctionnement de la pilule.
Pilule du lendemain.
La pilule contragestive.

Jeudi 9 octobre
Arrêt de travail.

Vendredi 10 octobre
Arrêt de travail.

Mercredi 15 octobre
Thème 1. Devenir homme ou femme
8. Maîtrise de la procréation
Suivi post-natal
Les aides à la procréation : IA, IAD, FIVETE et ICSI

Jeudi 16 octobre
Thème 2. La tectonique des plaques : histoire d'un modèle 
1. La dérive des continents et ses critiques
— Le modèle de la Terre vers 1900
— Les arguments de Wegener

Vendredi 17 octobre
Thème 2. La tectonique des plaques : histoire d'un modèle 
1. La dérive des continents et ses critiques
— Les arguments de Wegener
— Les apports de la sismologie

Mercredi 5 novembre
Thème 2. La tectonique des plaques : histoire d'un modèle 
1. La dérive des continents et ses critiques
— Les apports de la sismologie. Ondes de profondeurs. Mise en évidence de l'hétérogénéité du globe et de son caractère solide. Critique du modèle de Wegener.

Jeudi 6 novembre
Thème 2. La tectonique des plaques : histoire d'un modèle 
1. La dérive des continents et ses critiques
— Observation du modèle analogique du trajet d'une onde dans un milieu de densité différente
— Travail sur le logiciel onde P
— Mise en évidence de la discontinuité de Lehman et du Moho
— Structure du globe terrestre

Vendredi 7 novembre
Thème 2. La tectonique des plaques : histoire d'un modèle 
1. La dérive des continents et ses critiques
— Mise évidence de la structure des croûtes continentales et océaniques. nature des roches


Mercredi 12 novembre
Thème 2. La tectonique des plaques : histoire d'un modèle
1. La dérive des continents et ses critiques
— les mécanismes de déplacement des continents proposés par Wegener
— les critiques des fixistes
2. L'exploration des fonds océaniques et les concepts de lithosphère et d'asthénosphère
— Brève histoire de l'exploration sous-marine
— Océans à marge passive et à marge active
— flux d'énergie au niveau des dorsales

Jeudi 13 novembre
Thème 2. La tectonique des plaques : histoire d'un modèle 
Les roches de la croûte terrestre et du manteau
Activité de groupes :
— détermination expérimentale de la densité de 4 roches (granite, basalte, gabbro, péridotite)
— observation à l'œil nu et description des échantillons

Vendredi 14 novembre
Thème 2. La tectonique des plaques : histoire d'un modèle 
 2. L'exploration des fonds océaniques et les concepts de lithosphère et d'asthénosphère
— Comment construire un profil bathymétrique à partir des relevés de profondeur
— le mécanisme de convection. Application au manteau
— Modèle de Holmes

Mercredi 19 novembre
Pas de cours. DS de français de 4 heures


Jeudi 20 novembre
Thème 2. La tectonique des plaques : histoire d'un modèle
Les roches de la croûte terrestre et du manteau
Activité de groupes :
— observation des roches en LPA et établissement d'un tableau des roches et des minéraux
2. L'exploration des fonds océaniques et les concepts de lithosphère et d'asthénosphère
Activité de groupes :
— mesure du magnétisme grâce à un teslamètre sur un fond de carte océanique

Vendredi 21 novembre
Correction rapide du DS n° 2
Thème 2. La tectonique des plaques : histoire d'un modèle
2. L'exploration des fonds océaniques et les concepts de lithosphère et d'asthénosphère
— Le modèle de Hess
— Les travaux de Vine et Matthews. Introduction : le géomagnétisme

Mercredi 26 novembre
Thème 2. La tectonique des plaques : histoire d'un modèle
2. L'exploration des fonds océaniques et les concepts de lithosphère et d'asthénosphère
— notion d'anomalies magnétiques et de thermorémanence magnétique
— Construction des coupes bathymétriques et magnétiques à partir des résultats du 20/11

Jeudi 27 novembre
Pas de séances. 1/2 journée du projet

Vendredi 28 novembre
Pas de cours. Journée pédagogique

dimanche 16 novembre 2014

L'utilisation de l'ATP par les cellules musculaires (Spé)

Notre organisme, et particulièrement nos muscles, a besoin d'énergie pour fonctionner. Cette énergie est fournie par les nutriments. Cependant une utilisation directe est impossible dans l'organisme. Tout transfert d'énergie passe par l'intermédiaire d'une molécule appelée ATP (adénosine tri-phosphate) :



Une adénosine tri-phosphate contient 3 molécules de phosphate riche en énergie. Lorsqu'on détache le 3ème phosphate, on libère ainsi une grande quantité d'énergie. La molécule ainsi obtenue est l'ADP (adénosine di-phosphate). La libération du 3ème phosphate se fait par hydrolyse et que l'accrochage d'un phosphate à une molécule est appelée phosphorylation. Rappelons qu'un phosphate isolé sera ainsi un phosphate inorganique Pi. La réaction est la suivante :


Les deux réaction sont catalysée par des enzymes comme l'indique le schéma ci-dessous :

Comment la cellule musculaire fabrique de l'ATP
L'activité physique est conditionnée par l'activité des cellules musculaires. Comme toute cellule, la cellule musculaire (ou fibre musculaire) a besoin d'énergie, c'est à dire d'ATP, pour fonctionner.
Lorsqu'on parle d'une activité musculaire, il faudrait plutôt parler des activés musculaires. En effet, selon que l'on soulève un poids ou que l'on fait un jogging, l'effort n'est pas le même.
Le tableau suivant, met en évidence, ces différences à partir de quelques sports :

Si, on chronomètre, l'effort de ce sportif, on constate qu'il dure environ 12 secondes. Il est bien évident que c'est un effort très différent de celui d'un marathonien.

L'effort d'un haltérophile est bref et très demandeur en énergie. C'est un sport qui demande de l'explosivité. L'ATP nécessaire à cet effort est fabriqué à partir d'une molécule phosphorylée, la phosphocréatine (P-Cr) comme le montre le graphe suivant :

La réaction est la suivante :

On constate que la réaction ne nécessite pas de dioxygène. On est donc dans une réaction anaérobie. Cette réaction ne produit pas de substance de déchet comme l'acide lactique. On parle de métabolisme anaérobie alactique.
La créatine est une molécule synthétisée par le corps humain. Elle est cependant utilisée comme supplément par le sportifs (et les sportifs du dimanche !) avec des résultats extrêmement aléatoire, selon l'individu et la qualité du produit.



Si un effort explosif demande un métabolisme particulier, il sollicite aussi des fibres musculaires particulières. Les tableaux suivants précisent les spécificités métaboliques des fibres musculaires :

On constate que les fibres de type II (IIB et IIA) possèdent un métabolisme anaérobie alactique. Ce sont donc ces fibres IIB qui sont le plus sollicitées en haltérophilie et dans les sports explosifs.
Si on revient au tableau des différents sports, on constate que lors d'un effort de quelques minutes, le métabolisme de la cellule musculaire n'est pas le même. Il y a production d'acide lactique comme le montre le document suivant :

On constate que dès que le taux de phosphocréatine a atteint un niveau assez bas, la production d'acide lactique se met a grimper.
Nous avons vu dans le chapitre précédent que la production d'acide lactique était le résultat d'un processus fermentaire, c'est à dire anaérobie. On est donc dans le cas d'un métabolisme anaérobie lactique. La réaction est la même :


Quel est l'origine du glucose ?
Il existe dans les tissus des formes de stockage du glucose. Une est particulièrement important, le glycogène.

Nous allons donc vérifier qu'il existe des réserve de glycogène dans le muscle, en utilisant de la viande de bœuf.

Protocole

On obtient le résultat suivant :

On obtient aussi une précipitation du glycogène dans l'éthanol.
Le glycogène musculaire, par glycogénolyse, va donc donner des molécules de glucose capables de fournir le substrat nécessaire à la réaction. Ce sont aussi les fibres de type II qui assurent le métabolisme anaérobie lactique.

Dans le cas des sports de fond, c'est le métabolisme aérobie qui prend la relève. On est dans le cadre de la respiration cellulaire. C'est toujours le glycogène qui est la source de l'énergie mais dans ce cas, après glycogénolyse, le glucose est totalement oxydé en CO2.

Utilisation du glycogène chez un marathonien.

Dans ce cas, comme l'indique le tableau déjà cité, ce sont les fibres de type I qui sont sollicitées.

Les différents types de métabolismes


Nous venons de voir comment la cellule musculaire récupère de l'énergie sous forme d'ATP. 
Intéressons nous maintenant aux mécanismes de dépense d'énergie, c'est à dire à la contraction musculaire.
Un muscle est constitué de grandes cellules contenant plusieurs noyaux, appelées fibres musculaires ou myocytes. Le cytoplasme est appelée sarcoplasme. La cellule musculaire contient des fibrilles protéiques appelées myofibrilles.

Les documents suivants montrent la structures des fibres musculaires :


On peut constater que les fibres de type II sont beaucoup moins riches en mitochondries :

les myofibrilles sont essentiellement constitués d'actine et de myosine. Leurs structures sont données sur le document ci-dessous :

La structure des fibrilles varie selon que la fibre est contractée ou décontractée.


La contraction musculaire est due à la rotation des têtes de myosine qui s'accrochent au filaments d'actines. Cet accrochage permet de déplacement relatif des fibres ce qui entraîne la contraction musculaire.

Le mouvement de la tête de myosine nécessite de l'énergie. c'est à ce niveau que l'ATP fabriqué par la cellule musculaire va être consommé selon les modalités suivantes :

Il est facile, maintenant, de relier cette dépense énergétique aux différentes voies métaboliques de stockage de l'énergie dans le muscle.

Fibres de type I

Fibres de type II









samedi 15 novembre 2014

De la vie fixée à la plante domestiquée (TS)

La vie fixée
Document



Une des principales particularités des végétaux est de vivre en ne se déplaçant pas. Cette vie fixée va entraîner toute une série d'adaptation que nous allons tenter d'analyser rapidement.
Grossièrement, une plante est constituée de deux grandes parties, la racine qui est souterraine et la partie aérienne constituée de la tige, des feuilles et de la partie fertile (fleurs, graines et fruits).


Dans un premier temps nous allons étudier comment la plante se nourrit et comment les substances peuvent se déplacer dans le végétal. 

Circulation et échanges dans une plante
Une des expériences les plus simples est de plonger des tiges de céleri avec leurs feuilles dans un colorant vital comme le bleu de méthylène. Sur du céleri très frais, on observe bien le trajet du liquide coloré. Une coupe au niveau d'une tige montre la présence de vaisseaux de très grand diamètre.



Le liquide bleu, constitué d'eau et d'une substance minérale, représente la sève brute qui pénètre dans la plante par les racines. Les vaisseaux qui conduisent la sève brute constitue le xylème. La sève brute a un trajet ascendant.
On peut essayer d'aller plus loin en travaillant sur des coupes fines de tiges (ou de racines) colorées.

Protocole pour obtenir des colorations de coupes fines de tiges ou de racines


Il est difficile d'obtenir des coupes bien minces de tige ou de racine. D'autant que la moelle de sureau n'est pas toujours de bonne qualité !

Coupes de tige



On peut constater que les vaisseaux conducteurs de sève dans une coupe de tige s'observe à la périphérie de la tige, au niveau de faisceaux, c'est à dire de zones ou sont rassemblés les vaisseaux. dans certain cas, le centre de la tige ne présente plus de tissus : c'est la lacune médullaire. La coloration au carmino-vert permet de voir le xylème en vert. Les tissus roses des faisceaux conducteurs correspondent au phloème. Le phloème conduit la sève élaborée essentiellement constituée d'eau et de glucides.

Coupe de racine


Dans le cas d'une racine, on constate que l'ensemble des tissus conducteurs de sève est réuni dans le cylindre central.

Détail du cylindre central


On peut mettre facilement en évidence la structure des vaisseaux du xylème en dilacérant des vaisseaux d'une feuille de poireau.

Protocole de l'observation des vaisseaux du xylème


On constate que les vaisseaux sont entourés d'épaississements en forme de spirale. On appelle lignine la substance qui forme ces épaississements.


On a vu que la sève élaborée circule dans la plante du bas vers le haut. L'eau et les sels minéraux pénètrent dans la plante par les racines. Celles-ci sont recouvertes de poils absorbants qui augmentent considérablement la surface d'échange avec le sol.

Zone pilifère d'une plantule de radis


Un botaniste a comparé la surface d'échange chez un arbre avec certains organes de l'homme.


Nous avons vu qu'il existait une seconde sève, la sève élaborée, constituée de glucides et d'eau. Les glucides ont pour origine la photosynthèse qui se fait au niveau des feuilles. La sève élaborée a donc essentiellement une circulation descendante. Les deux schémas suivants résument la circulation des sèves dans la plante :



La feuille est donc un organe essentiel de la vie de la plante puisqu'elle est le siège de la photosynthèse. Une coupe transversale de feuille montre la zone de transport des sèves, au niveau de la nervure, constituée de phloème (en rose) et de xylème (en vert)

Coupe transversale de feuille de houx


Détail de la zone de la nervure centrale


Le schéma d'une coupe transversale de feuille permet de mettre en évidence les différents tissus. 


Les épidermes sont des tissus non-chlorophylliens. Les stomates permettent aux gaz qui interviennent dans la respiration et la photosynthèse de pénétrer dans la feuille. Les gaz circulent à travers le parenchyme lacuneux jusqu'au parenchyme palissadique.
Comme tour être vivant, une plante peut subir des agressions de l'environnement, par exemple un stress hydrique lors d'une sécheresse ou un manque de sels minéraux. La plante présente alors des mécanismes de défense.

Les défenses de la plante
Document


Lorsqu'une plante subit une faim en azote, le mécanisme de défense de la plante est d'étendre son système racinaire.


Une des adaptation le plus importante des plantes est la lutte contre la sécheresse. Dans ces cas la, la plante doit économiser au maximum son eau. Un exemple caractéristique de nos régions est l'oyat qui est planté pour stabiliser les dunes, notamment dans la zone de Dunkerque. Cette graminée est adapté à la sécheresse (c'est une xérophyte).


La feuille de l'oyat a une structure particulière. Elle se replie de façon à créée une zone protégée de la chaleur et des vents pouvant conserver l'humidité. De plus, les feuilles présentes des cryptes munies de poils permettant de retenir l'eau.


Cependant, la sécheresse des dunes est relative. Lorsqu'une plante pousse en plein désert, elle doit aller beaucoup plus loin dans l'économie d'eau. L'exemple le plus connu de plantes xérophyles est donné par la famille des Cactus.
Les Cactus ne poussent que sur le continent américain (sauf exceptions importées par l'homme ou par les oiseaux migrateurs). L'exemple le plus caractéristique est Echinocactus grusoni (le coussin de belle-mère). Les feuilles sont réduites à des épines qui servent de défense contre les herbivores, la tige se développe pour conserver des réserves en eau et devient la seule partie photosynthétique de la plante.


Les cactus ont, de ce fait, une croissance très lente. Les grands cactus-cierges des déserts mexicains peuvent avoir plusieurs centaines d'années.


La floraison est abondante mais très courte (24 heures) et se produit principalement au moment des averses. Celles-ci entraînent la sortie des insectes et une possibilité de pollinisation pour les plantes. C'est ce qui explique en partie la taille et les couleurs flashy des fleurs de cactus pour attirer les insectes (phénomène de coévolution, voir plus loin dans le chapitre).



En Afrique et dans les zones désertiques de l'Ancien monde, d'autres plantes occupent les niches écologiques des cactus. Il s'agit principalement des Euphorbes cactiformes qui ont la même morphologie que les cactus — feuilles réduites à des épines, tige épaissie et photosynthétique —. On parle de convergence de forme.


Euphorbia canarensis, endémique (étymologiquement "peuplement fixé", qu'on ne trouve que dans cette zone) des îles Canaries


Les plantes subissent aussi les agressions des animaux phytophages. En Afrique, par exemple, les antilopes sont friandes des feuilles d'acacias. 


On constate que les acacias possèdent des épines de grande taille. Une étude consacrée au développement à permis de constater que la longueur des épines était influencée par le broutage des phytophages.


On peut supposer que lors du broutage, la plante subit un stress qui provoque chez elle, une réaction  chimique entrainant la sécrétion de substances activant l'allongement des épines.

Structure de la fleur, diagramme floral et gènes homéotiques
Documents




Toutes les fleurs sont constituées des mêmes éléments :
— une partie stérile, les pétales et les sépales
— une partie fertile, les étamines constituant l'élément mâle et les ovaires, le plus souvent réunis en un pistil, constituant l'élément femelle.


Le diagramme floral est une représentation schématique de l'organisation de la fleur vue de dessus. Elle permet de mettre en évidence la symétrie de la fleur, le nombre de pièces florales et leur position relative, c'est à dire le plan d'organisation de la fleur.


1 — rameau (pas toujours présent)
2 — bractée (pas toujours présente)
4 — sépale
5 — pétale
6 — étamine
7 — pistil

La structure interne du pistil ne peut être observée que par une coupe transversale de celui-ci. Voici, par exemple, une coupe de pistil de lis :


On voit bien la symétrie d'ordre 3 présente chez cette plante. On voit aussi nettement la présence des ovules.
Arabidopsis thaliana (Arabette des dames) est une petite plante qui présente un grand nombre de mutants. Elle est parfois surnommé la "drosophile du règne végétal".
On peut observé ces mutants sur des plaques où ils sont conservés dans de la résine (franchement pas très top).


Fleur et diagramme floral d'Arabidopsis thaliana


Fleurs et diagrammes floraux de quelques mutants d'Arabidopsis thaliana


On a étudié le fonctionnement des gènes gouvernant la mise en place de la fleur. On a constaté qu'il existait trois gènes principaux A, B, C qui déterminaient la mise en place des différentes pièces florales. ces gènes sont susceptibles de subir des mutations :


En comparant, la structure des fleurs et les mutations des trois gènes A, B et C, on a pu établir le tableau de relations suivant :


On peut donc constater que des mutations des trois gènes considérés modifient le plan d'organisation des fleurs de l'Arabette des dames. Ce sont donc des gènes homéotiques.
C'est à la fin du XVIIIème siècle que l'écrivain allemand Johann Wolfgang von Goethe (1749-1832) propose la théorie de la Métamorphose (1790).

Portrait de Goethe en Italie par Tischbein (1787)


Portrait de Goethe vers 1830


Pour Goethe, toutes les pièces florales sont de même nature et dans certaines plantes, on passe insensiblement d'un sépale à un pétale et d'un pétale à une étamine. On peut voir ce phénomène à l'œuvre chez Nymphea alba, le nénuphar blanc.


Le dessin ci-dessous, qui reprend un croquis de Goethe a été publié vers 1920. Il montre bien le passage progressif d'une pièce florale à l'autre.


Fécondation, pollinisation, coévolution et dissémination des graines
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Lorsque l'appareil végétatif est bien développé, une fleur apparaît. La fécondation de produit lorsqu'un grain de pollen se pose sur le stigmate du pistil et creuse un tube pollinique pour aller féconder l'ovule. Après fécondation, la graine qui en résulte tombe sur le sol et peut germer, donnent une nouvelle plante.


La fécondation peut se faire entre le pollen et l'ovule de la même plante (autofécondation) ou bien par fécondation croisée entre deux plantes. dans ce cas le pollen doit être transporté, par le vent, par les insectes ou parfois par les oiseaux. L'attraction de la plante se fait grâce à la couleur de la fleur et surtout par l'odeur du nectar sucré. 
Un des exemple s les plus étonnants de pollinisation est celui de l'Orchidée comète par le Sphynx de Darwin.

Orchidée comète


En 1862, darwin reçoit des spécimen de l'Orchidée comète. Voici ce qu'il écrit :


On rappelle : 1 pouce = 2,35 cm

Même si l'hypothèse de Darwin est réfutée par la majorité des entomologistes, Alfred Russel Wallace émet la même idée en 1871 :


L'illustration suivante est une création tirée des observations de Wallace. En effet, la première observation de la pollinisation de l'Orchidée comète par un Sphynx date de 1997, plus de 130 ans après que Darwin ait émis son hypothèse !


La courte vidéo suivante permet d'admirer la pollinisation nocturne de l'Orchidée comète pas le Sphynx de Darwin :


L'illustration ci-dessous permet de comparer la longueur de l'éperon de la fleur et la longueur de la trompe du papillon.


On peut donc constater qu'il y a un parallélisme entre l'allongement de l'éperon qui contient le nectar chez la plante et l'allongement de la trompe chez l'insecte : on parle de coévolution.
Si on comprend bien l'avantage pour l'insecte, qui, étant le seul à pouvoir récupérer le nectar de la plante, aura un avantage sélectif sur d'autres (encore la sélection naturelle), l'avantage pour la plante est moins évident.
Pour comprendre le phénomène, des expériences sur une autre orchidée (du fait de la rareté de l'Orchidée comète), Platanthera bifolia (la Platanthère à deux feuilles qui vit en Europe) ont été entreprises


Cette orchidée est pollinisée par un autre papillon de la famille des Sphyngidés, le Sphynx colibri (Macroglossum stellatarum).



On peut donc constater que plus l'éperon de la fleur est de grande taille et plus le taux de pollinisation et de fécondation est élevé. On peut supposé que l'insecte pénètre plus profondément dans la plante, améliorant sa charge en pollen et donc la pollinisation.
D'autres orchidées montrent une stratégie de coévolution différente. C'est le cas du groupe des Ophrys dont la fleur imite la forme et la couleur de l'insecte pollinisateur. Les Ophrys sont caractérisées par la présence d'un pétale appelé labelle qui imite la couleur et la forme d'un insecte et lui sert de piste d'atterrissage.


Ophrys abeille



Ophrys mouche




L'autre période de dissémination pour une plante est celui des graines. Il existe plusieurs stratégies de dissémination des graines.


Un des agents les plus efficaces de dispersion des graines est le vent. C'est le cas de l'érable dont le fruit (samare) se comporte comme un véritable hélicoptère.


D'autres graines de plantes comme la Grande Bardane, possèdent des crochets pour s'accrocher aux poils des mammifères.


Certaines graines, comme celle de l'acacia, sont disséminées par des insectes, ici par la fourmi tropicale Rhytidophora metallica.


Un certain nombre d'expériences ont été menée concernant l'effet de la digestion sur la germination des graines, notamment chez le chimpanzé.


Il est évident que le passage par le tube digestif de la graine est un facteur fondamental assurant la germination. On peut supposer que l'intervention des enzymes digestives est un des facteurs assurant la germination. 
Des expériences similaires ont été entreprises sur la fouine dont on a étudié les excréments.


Excréments de fouine


La plante domestiquée. Modifications et PGM
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La carotte est un légume dont on connaît bien l'histoire. Elle va nous permettre de suivre le processus de sélection qui a abouti à la plante actuelle.
La carotte est une plante de la famille des Apiacées (Ombellifères) dont la forme sauvage (Daucus carota) est de petite taille avec une racine blanche assez massive.


Si on coupe une carotte, on observe la structure classique d'une racine, avec un cylindre central.


La carotte horticole présente une coloration rouge et une racine plus épaisse. Il y a donc accumulation de réserves.
Nous allons étudier par quoi sont constituée ses réserves en les comparant à une autre racine, le panais (Panastica sativa). Le panais appartient aussi aux Apiacées et est proche de la carotte.


Chromatographies d'extraits alcooliques de carotte et de panais


Résultats obtenus

On constate la forte présence de pigments caroténoïdes (carotènes + xanthophylles) chez la carotte alors que chez le panais, dans un extrait très concentré, on obtient quelques traces de xanthophylles.

Présence de réserves en sucres réducteurs (essentiellement glucose)
On utilise le test à la liqueur de Fehling qui se pratique à chaud et qui donne un précipité rouge orangé en cas de positivité.



On peut remarquer que la coloration est plus nette chez la carotte que chez le panais.

Test au lugol (eau iodée)
Le lugol se colore en bleu-noir en présence d'amidon. Il est négatif avec la carotte mais positif avec le panais. Celui-ci possède donc des réserves en amidon.

La carotte a une longue histoire puisque les romains la consommaient déjà. Un certain nombre de textes médiévaux permettent de constater qu'il existait déjà au Moyen-Age des carottes pourpres et blanches. C'est à la fin du XVIème siècle que la carotte orange fait son apparition, créée par des horticulteurs hollandais.


Un certain nombre d'artistes ont peint des tableaux où on peut voir différents types de carottes. C'est le cas de Pieter Aertsen, un artiste hollandais qui peint une vendeuse de légumes au milieu du XVIème siècle.


On remarque sur ce tableau la présence de carottes oranges (une nouveauté) mais aussi de carottes blanches. Plus tardif, l'homme-potager d'Arcimboldo, en revanche ne montre que des carottes blanches.


Au milieu du XVIIème siècle, le hollandais Gerard Dou représente une éplucheuse de carottes bien oranges. Désormais c'est cette carotte qui a pris la place principale dans la cuisine occidentale.


Ces différentes variétés ont été obtenues par hybridation classique. L'horticulteur procède à des pollinisation croisée entre le pollen d'une carotte et l'ovule d'une autre présentant des caractéristiques intéressantes. C'est par croisements successifs (et tâtonnements !) qu'on arrive à la variété que l'on cherche à obtenir.

Carl Axel Magnus Lindman. Planche consacrée à la carotte.


On a pu mettre en évidence, par des techniques plus modernes, les différences biochimiques qui existent entre les différentes variétés de carottes.


Deux résultats sont particulièrement à retenir : les chromatographies (carotenoid content) et le western blot. Les résultats de chromatographies sont très proches de ceux que nous avons obtenus avec le panais et la carotte orange. Le western blot (test qui met en évidence les protéines), nous indique que deux enzymes PSY 1 et PSY2 qui assurent la conversion d'un précurseur en carotène, sont absentes ou inhibées.
Le carotène est particulièrement important dans l'alimentation, car il est un précurseur de la vitamine A et du rétinol, qui est une de ses formes.






De nombreux pays présente des populations qui sont en avitaminose A, particulièrement dans les zones équatoriales et tropicales.


Comme la carotte pousse difficilement dans les zones concernées, on a cherché à développer un riz enrichi en carotène, le riz étant l'aliment de base de nombreuses populations. On a donc utiliser les techniques de la transgenèse, créant un riz PGM, le riz doré.


Pour faire fabriquer au riz le carotène à partir d'un précurseur, on a greffé sur le génome du riz trois gènes, deux d'une autre plante et un de bactéries. Le problème, c'est qu'une partie de la chaîne biochimique est détournée au profit de la synthèse du carotène. De ce fait, un facteur de croissance comme la gibberelline est en plus faible quantité, limitant la croissance de la plante. Actuellement, le riz doré n'est toujours pas commercialisé.


Quelques documents relatifs  aux PGM et à la discussion sur les expériences de Gilles Séralini.