Eléments de botanique Travaux pratiques - 1ère bachelier en Sciences pharmaceutiques - Moodle
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Eléments de botanique
Travaux pratiques
-
1ère bachelier en Sciences pharmaceutiques
Année académique 2016-2017
Professeur : D. Michez
Assistantes : Laurence Pamart, Amandine Nachtergael
et Julie Carette
TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017
1. Introduction générale
L’objectif des travaux pratiques du cours d’éléments de botanique est d’illustrer le cours
théorique. Deux types d’exercices seront effectués. Le premier consiste en la réalisation d’un
herbier de 10 planches construites entièrement par l’étudiant. Ce travail permet de s’initier à la
botanique de terrain et à la détermination des plantes au moyen d’une flore. La seconde partie
de la formation est réalisée au cours de 4 séances de travaux pratiques organisées en laboratoire.
Elles ont pour objectif d’initier l’étudiant à la diversité du règne végétal (sensu lato). Les TP se
traduisent par la réalisation d’une farde reprenant l’ensemble des observations et évaluations.
De plus, au cours des séances en laboratoire, des interrogations seront organisées au sujet de la
matière théorique relative à la séance. Une étude attentive de la matière avant la réalisation du
TP est donc une condition essentielle pour réussir correctement cet exercice. Les notes des
interrogations sont intégrées dans la note de la farde de TP.
L’examen pratique porte sur la matière vue au cours théorique et aux TP. Lors de cet examen,
l’étudiant doit être capable de refaire les observations réalisées au cours des séances en
laboratoire (par exemple, déterminer, représenter et légender une partie de plante) et de
déterminer une plante à l’aide d’une flore de référence.
La cotation pour la partie pratique du cours d’éléments de botanique s’établit de la manière
suivante :
20% pour la réalisation de l’herbier
20% pour la farde de TP
60% pour l’examen pratique
1.1. Matériel personnel
Matériel à acquérir :
- Brucelles
- Aiguilles montées
- Scalpel
- Lame de rasoir
- Compas
- Petite règle ou équerre
- Papier millimétré
- Crayon ordinaire et taille crayon
- Crayons de couleur
- Gomme
- Flore de référence : Lambinon, J., De Langhe, J.-E., Delvosalle, L., Duvigneaud, J.
Nouvelle flore de la Belgique, du G.D. de Luxembourg, du Nord de la France et des régions
voisines. Editions du Patrimoine du Jardin botanique national de Belgique.
- Loupe de terrain pour les identifications
- Farde
- Feuilles
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TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017
1.2.Matériel distribué par l’assistant
- Lames porte-objet
- Lamelles couvre-objet
- Pipette pasteur
- Verre de montre
1.3. Matériel d’observation
1.3.1. Binoculaire
Description
La loupe binoculaire est composée d’un statif portant une crémaillère sur laquelle se trouve
deux oculaires. La crémaillère est commandée par une vis bilatérale qui permet le déplacement
vertical des oculaires. Un support en verre muni de valets est destiné à recevoir le matériel à
observer.
3TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017
Utilisation
L’acuité visuelle différant souvent entre les yeux d’une même personne, un réglage adapté à la
vue de chacun est nécessaire. Ce réglage, une fois réalisé, reste valable pour l’ensemble des
observations de la séance. Il s’effectue en deux étapes par une mise au point sur du papier
quadrillé. La première mise au point est effectuée avec l’oculaire fixe en agissant sur la
crémaillère. La seconde mise au point est réalisée, avec l’autre œil, uniquement avec l’oculaire
réglable par rotation de sa bague filetée. L’écartement des oculaires doit être ajusté.
La mise au point ultérieure, sur un objet à examiner, est effectuée par simple déplacement de la
crémaillère. Un bon réglage du binoculaire est indispensable.
1.3.2. Microscope
Description
4TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017
Utilisation
1. Allumer la lampe sous le microscope.
2. Déposer la lame porte-objet sur la platine, l’insérer sous les valets.
3. Utiliser l’objectif 3,5 x.
4. Centrer la préparation sous l’objectif.
5. Régler l’intensité lumineuse en ajustant l’ouverture du diaphragme avec la manette du
diaphragme.
6. Effectuer la mise au point en montant la platine jusqu’à la butée avec la vis bilatérale de la
crémaillère (sans regarder par l’oculaire). Ensuite, l’œil à l’oculaire, descendre la platine au
moyen de la vis bilatérale jusqu’à voir apparaître l’image et jusqu’à dépasser légèrement la
mise au point. Ces opérations s’effectuent en vitesse rapide. Tourner alors la vis en sens
inverse afin d’affiner la mise au point en vitesse lente.
7. Explorer la préparation puis centrer l’objet à observer.
8. Mettre en place l’objectif 10 x.
9. Effectuer la mise au point.
10. Régler l’intensité lumineuse en ajustant l’ouverture du diaphragme et l’éloignement du
condenseur.
11. Explorer la préparation puis centrer l’objet à observer.
12. Mettre en place l’objectif 40 x.
13. Effectuer la mise au point.
14. Régler l’intensité lumineuse en ajustant l’ouverture du diaphragme et l’éloignement du
condenseur.
1.4. Représentation
Deux types de représentations sont principalement utilisés : le dessin et le schéma. Le
diagramme floral est un type particulier de schéma exclusivement réservé à la description des
composantes florales.
Dans tous les cas, les représentations doivent être claires et suffisamment grandes (ne pas
hésiter à utiliser une page entière).
1.4.1. Dessin
Principe
Le dessin est une représentation fidèle de l’objet. Il est réalisé à main levée au crayon, les traits
doivent être fins et nets. L’utilisation de crayons de couleur est interdite. Les hachures et les
noircissements sont également proscrits. Le dessin s’accompagne toujours d’une légende
précise (lignes de rappel) et d’une échelle. Le choix de l’échelle conditionne la représentation
des détails. L’utilisation d’un effet de zoom permet de cantonner les dessins de détails à une
partie restreinte de l’objet en utilisant une échelle plus grande.
En morphologie, lorsque le dessin est partiel, il faut interrompre les organes incomplètement
représentés par deux segments parallèles pointillés. En anatomie, les tissus et les cellules
peuvent être interrompus de la même façon.
5TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017
Echelle
- Echelle numérique
L’échelle est indiquée sous forme d’un rapport simple.
E = dimension de l’objet représenté / dimension de l’objet réel
- Echelle graphique
L’échelle consiste en un segment correspondant à x unités dans la réalité.
X unité
En microscopie, le calcul de l’échelle utilise le diamètre du champ optique, fonction de
l’objectif utilisé.
Objectif 3,5x présente un diamètre de 4000µm.
Objectif 10x présente un diamètre de 1400µm.
Objectif 40x présente un diamètre de 350µm.
Convention
En anatomie, des conventions de traits clarifient la représentation des parois des cellules et
renseignent sur le type et la nature de leurs épaississements.
- Paroi primaire :
Cellulose : trait simple entre deux cellules voisines
- Paroi secondaire :
Cellulose : deux traits entre deux cellules
Lignine et subérine : trois traits entre deux cellules voisines
Cutine : trait continu
6TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017
1.4.2. Schéma
Le schéma est une représentation symbolique, sans que la notion d’échelle n’intervienne. Le
choix des symboles est essentiel, il s’agit le plus souvent de formes géométriques simples. Le
schéma est également réalisé au crayon, mais à l’aide d’instruments (latte, compas, ...). La
légende qui accompagne le schéma consiste en une liste des symboles utilisés suivis de la
signification de leur sens. La signification des symboles peut être aussi directement précisée
par des lignes de rappel.
1.4.3. Comparaison entre dessin et schéma
a) Exemple en histologie : coupe transversale dans un organe cylindrique
- Dessin d’une portion de la coupe :
Tissu A formé de cellules dont la paroi secondaire est composée principalement de lignine.
Tissus B et D formés de cellules ne présentant pas d’épaississement secondaire.
Tissu C formé de cellules dont la paroi secondaire est composée principalement de cellulose.
- Schéma :
7TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017
b) Feuille composée pennée de Rosa sp.
- Dessin :
- Schéma :
= pétiole
= rachis
= pétiolule
= foliole
= stipule
8TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017
Ou :
1.5. Ouvrages de référence
Bastin, De Sloover, Evrard et Moens, 1996. Flore de la Belgique, 4ème édition. Ed. Artel,
Namur, 359 pp.
Blamey et Grey-Wilson. La flore d’Europe occidentale.
Bon, 1988. Champigons d’Europe occidental. Ed. Arthaud. 368 p.
Courtecuisse et Duhem, 2000. Guide des champignons de France et d’Europe. Ed. Delachaux
et Niestlé, Paris. 476 pp.
Dulière, Tanghe et Malaisse, 1995. Répertoire des groupes écologiques du fichier écologique
des essences.
Judd, Campbell, Kellogg et Stevens, 2002. Botanique systématique, une perspective
phylogénétique. Ed. De Boeck, Bruxelles, 467 pp.
Lambinon, De Langhe, Delvosalle et Duvigneaud. Nouvelle flore de la Belgique, du G.D. de
Luxembourg, du Nord de la France et des régions voisines. Editions du Patrimoine du
Jardin botanique national de Belgique.
Raven, Evert et Eichhorn, 2000. Biologie végétale. Ed. De Boeck Université, Bruxelles, 940
pp.
Roland et Vian, 1997. Atlas de biologie végétale, tome 1 : organisation des plantes sans fleurs.
Ed. Masson, Paris, 136 pp.
Spichiger, Savolainen, Figeat et Jeanmonod, 2002. Botanique systématique des plantes à
fleurs, une approche phylogénétique nouvelle des Angiospermes des régions
tempérées et tropicales. Ed. Presses polytechniques et universitaires romandes,
collection biologie, Lausanne, 413 pp.
9TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017
1.6. Responsabilité et ordre
Chaque étudiant est responsable du matériel mis à sa disposition. Toute défectuosité, tous bris
de matériel, toute disparition, doivent être immédiatement signalés.
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2. Herbier : mode opératoire
2.1. Consignes
Dans le cadre des Travaux Pratiques du cours d'éléments de botanique, il est demandé aux
étudiants de réaliser un herbier comprenant 10 planches dont un minimum de :
1 Bryophyte
1 Ptéridophyte
10 familles végétales
Les prêles, fougères, Gymnospermes et Angiospermes devront être présents dans la « Nouvelle
flore de la Belgique, du G.D. de Luxembourg, du Nord de la France et des régions voisines »
qui constitue l'ouvrage de référence utilisé aux TP. Si cette flore n’est pas disponible, les
étudiants pourront utiliser la flore suivante : Bastin, De Sloover, Evrard et Moens, 1996. Flore
de la Belgique, 4ème édition. Ed. Artel.
Les végétaux devront être identifiés jusqu'au niveau spécifique.
Pour les mousses et les hépatiques, l'identification au niveau d'un rang taxonomique supérieur
(embranchement ou classe) est suffisante.
L’accent doit être mis sur la diversité.
2.2. Récolte du matériel végétal
La plante devra toujours être en floraison ou en fructification. Les fleurs ou les fruits devront
être présents sur la planche. Pour les espèces herbacées, la plante entière (racines y compris)
sera prélevée.
Les plantes seront récoltées dans des milieux variés. Pour chaque plante récoltée, les
informations suivantes seront de suite consignées dans un carnet de terrain : date et localisation
précise, le biotope (forêt de feuillus, bord de route, prairie, haie, etc.), pente et exposition, type
de sol (remblais, sable, limon, etc.), composition de la végétation environnante (nombre de
strates, autres espèces connues, etc.). Deux ou trois exemplaires de chaque espèce seront
ramenés au bureau si l'espèce n'a pu être déterminée avec certitude sur le terrain.
Une loupe de poche pliante est souvent nécessaire pour l'observation du matériel en vue de la
détermination sur le terrain.
Remarques :
- Ne pas prélever dans les Réserves Naturelles.
- Ne pas prélever d'espèces protégées.
- Les ligneux seront représentés par un rameau feuillé (pas simplement une feuille).
11TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017
2.3. Séchage des échantillons
Le matériel est placé entre 2 feuilles de papier journal (+/- aux dimensions de la planche de
montage final) et mis sous presse (2 planches de bois surmontées d'un poids lourd suffisent).
Les exemplaires de grande taille seront pliés « en accordéon ». Le papier sera changé plusieurs
fois si nécessaire, fréquemment si la récolte a eu lieu un jour de pluie ou pour des plantes des
milieux humides. Une semaine de séchage suffit en général.
Cas particulier des champignons :
Certains champignons pérennes (récoltés sur des troncs d'arbre par exemple) conservent leur
aspect en herbier, ils ne nécessitent aucun traitement préalable. Cependant la majorité des
espèces pourrissent très rapidement une fois récoltées. Dans ce cas, l'étudiant en réalisera une
description sommaire (forme, couleur, odeur particulière, …) et le séchera rapidement (sur un
radiateur par exemple). Une fois sec il sera placé dans un sachet de type cellophane (disponible
chez l'assistant) pour conservation. On parle d'excicatat.
Facultatif : la couleur des spores étant un critère fondamental pour l'identification des
champignons à lames, l'étudiant pourra tenter de réaliser une « sporée ». Dès la récolte,
l'exemplaire est placé sur une feuille de papier blanc, le chapeau séparé du pied et posé (lames
contre la feuille). L'ensemble est enfermé dans une feuille aluminium. Après quelques heures,
si l'exemplaire est « mâture », les spores présentes sur les lames se déposent sur le papier. On
peut alors en noter la couleur.
2.4. Mise en herbier
Lorsque le végétal est sec, il peut être monté définitivement. Sur une planche ne peut apparaître
qu'un individu ou plusieurs individus de la même espèce récoltés le même jour sur la même
station. Les exemplaires de grande taille peuvent être pliés. Le végétal sera fixé à l'aide de
petites bandelettes blanches. Des éléments trop volumineux (racines, bulbes, ...) pourront être
coupés longitudinalement. Des éléments détachés (aiguilles de conifères, fruits, fleurs, ...)
peuvent être placés dans une petite enveloppe ou un petit sac plastique collé sur la planche.
L'étiquette est collée dans le coin inférieur droit de la planche.
Les plantes séchées sont fixées sur une planche de papier épais (de type bristol), de format 26
x 38 cm (approximativement). Veillez à ne pas vous écarter de ces dimensions de plus de 2 ou
3 cm. La fixation se fait à l'aide de papier gommé ou de petites bandes d'adhésif blanc (pas de
papier collant « classique »). Une étiquette sera collée dans le coin inférieur droit de la planche.
Chaque planche est placée dans une double feuille de papier buvard ou autre, de façon à protéger
le végétal et à récupérer les éléments qui pourraient s'en détacher (fruits, aiguilles, …).
L'ensemble de l'herbier est maintenu de préférence entre 2 cartons épais ou planchettes de bois
reliés par des sangles.
Le bristol et la chemise de protection sont à acheter par l'étudiant. Des herbiers types seront en
vente à l’unité de botanique (date communiquée ultérieurement).
Les déterminations des Ptéridophytes (prêles et fougères) et spermatophytes (Gymnospermes
et Angiospermes) seront réalisées à l'aide de la flore suivante :
LAMBINON, J., DE LANGHE, J.-E., DELVOSALLE, L., DUVIGNEAUD, J. Nouvelle flore de la
Belgique, du G.D. de Luxembourg, du Nord de la France et des régions voisines. Editions du
Patrimoine du Jardin botanique national de Belgique.
12TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017
L'utilisation de flores illustrées et le choix de celles-ci lors de la réalisation de l'herbier sont
laissés à l'appréciation de l'étudiant. Des conseils dans le choix de ces flores peuvent être
obtenus auprès des enseignants.
2.5. Etiquette
Ses dimensions approximatives : 7-10 x 9-12 cm
Elle reprendra les rubriques suivantes :
- Collection (ou Leg.) = nom du propriétaire de l'herbier
- N° = numéro de la planche : 1 à 10
Rappel : ce numéro est donné dès la récolte sur le terrain, il doit « suivre » la plante depuis
sa récolte jusqu'au montage.
- Loc. = localité administrative de récolte.
- Date = date de récolte.
- Pays = peut être abrégé (B. pour Belgique).
- Biotope (ou milieu) = milieu où a été récoltée la plante (forêt de feuillus, vieux mur, terrain
vague, terril, marais, ...).
- Obs. = observations que vous jugez utiles de signaler pour la détermination de la plante et
qui n'apparaissent pas sur l'exemplaire. Ex : la couleur originelle des fleurs si elle a changé
au séchage, la taille d'un arbre ou d'un arbuste, une odeur particulière, ...
N.B. Avec la plante séchée et les indications notées dans la rubrique observation, on doit
être capable de re-déterminer l’espèce prélevée.
- Type pol. = type de pollinisation observé ou supposé (anémophile, entomophile, …).
- Type dis. = type de dissémination observé ou supposé (zoochore, anémochore, …).
- Type bio. = type biologique de la plante (terrophyte, chaméphyte, …)
- Famille = famille taxonomique (voir cours). Ex : Ericaceae.
- Nom = Nom latin complet de la plante, à savoir :
Genre + épithète spécifique + Auteur
Ex : Calluna vulgaris (L.) Hull
Notez :
qu’un nom latin ne prend jamais d’accent ;
que le nom de genre commence toujours par une majuscule ;
que l’épithète spécifique commence toujours par une minuscule ;
qu’il est nécessaire de noter le nom du ou des parrains (descripteur) en entier.
Lorsque le nom est abrégé, l’abréviation est suivie par un point (ex : L.)
- Nom vern. = nom vernaculaire = nom français Ex. Callune, bruyère commune.
- Det. = Determinavit = Personne qui a déterminé la plante.
13TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017
Remarques : si une détermination n'est pas certaine, on peut faire précéder le rang taxonomique incertain de
"cf.". Ex. Carex cf. flacca Schreb. signifie que la personne qui a déterminé la plante est certaine qu'il s'agit
bien du genre Carex, mais n'est pas certaine de l'espèce flacca. Si elle n'a aucune idée de l'espèce, elle notera
Carex sp.
La famille et le nom latin complet ne sont demandés que pour les Ptéridophytes et
spermatophytes.
Exemple d'étiquette correcte, parmi d'autres, la présentation générale de l'étiquette est laissée
au choix de l'étudiant :
Coll. :
Date : N° :
Loc. : Pays :
Biotope :
Obs. :
Type pol. : Type dis. : Type bio. :
Famille :
Nom. :
Nom vern. :
Det. :
2.6 Compilation des planches d’herbier
Chacune des planches sur lesquelles a été fixée une plante est protégée par un buvard. Ceci
permettra aussi à la plante de continuer à sécher dans l’herbier.
Les planches devront être regroupées par famille et classée par ordre alphabétique. Une
feuille reprenant la liste des espèces mises en herbier, les familles, leur mode de pollinisation,
leur mode de dissémination et leur type biologique, sera annexée à l’herbier.
Familles Espèces Type de Type de Type
pollinisation dissémination biologique
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3. Travaux pratiques en laboratoire
3.1. Réalisation de la farde de travaux pratiques
Une première page de garde (titre, nom et prénom, groupe, année académique) doit figurer dans
la farde des travaux pratiques (TP) du cours d’éléments de botanique.
Chaque séance de TP fait l’objet d’un rapport manuscrit. Un rapport couvre la matière vue sur
une séance de TP (4h). Celui-ci reprend la date et le titre général de la manipulation, les nom et
prénom de l’étudiant. Les numéros de paillasse et du matériel optique utilisés doivent
impérativement figurer sur la première page de chaque rapport. Un manquement à cette
consigne sera sanctionné par une note nulle pour la totalité du rapport. Si le rapport a été réalisé
en binôme ou trinôme, les noms des partenaires doivent aussi être clairement mentionnés sur le
rapport. L’ensemble du rapport doit être structuré, chaque exercice (tableau, dessin, …) doit
comporter un titre précis et complet. L’ordre de présentation des schémas et des dessins doit
correspondre à celui exposé dans le mode opératoire. Chaque rapport doit être précédé du mode
opératoire correspondant. Les dessins doivent être impérativement accompagnés d’une échelle.
De plus, les dessins et schémas doivent être annotés à l’aide de traits verticaux ou horizontaux
réalisés à la latte.
Les protocoles et les rapports, insérés chronologiquement dans la farde de TP, doivent être
paginés.
Pour faciliter les corrections, il est interdit de placer les pages du rapport dans des fardes
chemises. Un rapport inséré dans des fardes chemises sera sanctionné par une note nulle pour
la totalité du rapport.
La lecture attentive des protocoles est un préliminaire nécessaire à toute
séance de TP. De même, il est demandé aux étudiants de revoir les chapitres
du cours théorique qui seront illustrés aux TP. Avant chaque séance de TP,
les connaissances sur la matière traitée pourront être évaluées. Les questions
de réflexion soumises dans les différents modes opératoires doivent être
complétées avant l’entrée dans le laboratoire. Ceci constitue une condition
nécessaire à la participation et à la cotation de la manipulation.
3.2. Introduction générale
Il y a ± 4,5 milliards d’années, la croûte terrestre s’est refroidie et solidifiée. La vapeur d’eau,
en se condensant, fut à l’origine des océans. La vie se développa dans ces mers primitives. Les
premiers êtres vivants, microscopiques et unicellulaires, furent des bactéries dont les
Cyanobactéries. Les premiers eucaryotes sont apparus dans ces mers ; ce sont les protistes.
Trois types de lignées se sont diversifiés au sein des eucaryotes : les animaux, les champignons
et les végétaux au sens large. Les deux dernières seront abordées au cours de ces travaux
pratiques.
Dans le groupe des plantes au sens large, les Cyanobactéries, puis certains Protistes à caractère
végétal (Algues) sont les premiers à pratiquer la photosynthèse. Peu à peu, l’atmosphère
s’enrichit en oxygène. Cette étape cruciale permit le développement de la vie terrestre animale
et végétale. Parmi ces premiers végétaux terrestres figurent les Bryophytes. Ceux-ci ne prirent
jamais une forte ampleur. Ils restèrent très tributaires des milieux humides pour leur croissance
et leur développement. Les Ptéridophytes acquirent un système conducteur particulièrement
15TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017
adapté au milieu terrestre. Seule leur reproduction s’opère encore dans l’eau. D’autres, appelées
Ptéridospermés, « inventèrent » l’ovule ; ces dernières ne sont plus connues qu’à l’état de
fossiles.
Les Gymnospermes sont généralement des arbres dont les organes sexuels aériens préfigurent
la fleur vraie. Ils apparurent à la fin du Carbonifère.
C’est à la fin de l’ère Secondaire qu’apparurent les premières Angiospermes (ou plantes à fleur).
Leurs graines sont enfermées dans un organe clos (fruit). Les Angiospermes occupent avec
succès des milieux écologiques très divers dont les Gymnospermes se trouvent exclus ; ces
derniers subsistent dans les milieux souvent moins favorables comme les zones très froides (la
taïga ou les montagnes).
16TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017
3.3 Objectifs
Les différentes manipulations ont pour objectif d’illustrer l’évolution de la vie végétale. Nous
étudierons d’abord les procaryotes photosynthétiques (cyanobactéries) et protistes
photosynthétiques (algues sensu lato) ainsi que les champignons. Nous nous focaliserons
ensuite sur l’étude des végétaux « supérieurs » en commençant par les plus primitifs, les
Bryophytes et les Ptéridophytes. La deuxième séance sera consacrée aux Gymnospermes. Les
deux dernières séances permettront de caractériser les Angiospermes.
Au cours de ces différentes séances, nous mettrons en évidence les « sauts évolutifs » majeurs :
- passage de l’état unicellulaire à pluricellulaire ;
- colonisation de la terre ferme ;
- apparition des tissus vasculaires ;
- indépendance des structures reproductrices vis à vis de l’eau ;
- apparition de l’ovule et du grain de pollen ;
- apparition de la fleur ;
- apparition du fruit.
17TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017
TP1 : Algues et Champignons / Bryophytes et Ptéridophytes
1. Introduction
A. Algues et Champignons
Les thallophytes sont un groupe polyphylétique d'organismes non mobiles traditionnellement
décrites comme « plantes inférieures » non vascularisées, sans feuille, ni tige, ni racine,
possédant un corps indifférencié (thalle). Ce groupe inclut certaines bactéries (dont les
Cyanobactéries), les algues, les lichens, les champignons et, parfois, les mousses et hépatiques
à thalle.
1.1. Les procaryotes photosynthétiques (Cyanobactéries)
Parmi les Procaryotes photo-autotrophes, les Cyanobactéries (ou « algues bleues ») forment
une classe de ± 3000 espèces, se distinguant par une photosynthèse oxygénique.
Les Cyanobactéries ont largement contribué à l’enrichissement de l’atmosphère en oxygène
durant l’ère Précambrienne où elles étaient les seuls organismes photosynthétiques.
Beaucoup de Bactéries dont certaines Cyanobactéries sont aussi capables de fixer l’azote
moléculaire atmosphérique (N2). Cette fixation de N2 est exclusivement rencontrée chez les
Monères. Chez certaines Cyanobactéries filamenteuses (ex : Nostoc sp.), l’assimilation d’azote
atmosphérique est réalisée par des cellules spécialisées, les hétérocystes. Ces bactéries à thalle
présentent donc un début de différenciation cellulaire.
D’un point de vue macroscopique, la majorité des Cyanobactéries vivent en suspension dans
les eaux douces ou marines (plancton). Certaines « algues bleues » forment des
« encroûtements » visibles notamment sur les rochers des côtes marines ou dans les flaques
d’eau asséchées. Un cas particulier est l’accumulation de sédiments calcaires provenant
d’algues bleues pour former des stromatolithes. L’étude de ces concrétions calcaires a contribué
largement à la reconstitution de l’évolution des organismes vivants. D’autres cyanobactéries
forment des associations symbiotiques notamment avec des champignons pour constituer des
lichens.
1.2. Les Protistes végétaux
Les protistes végétaux (ou Protophytes) sont les premiers eucaryotes photosynthétiques.
Comme chez tous les eucaryotes, on observe une succession de phase haploïde (n
chromosomes) et diploïde (2n chromosomes), suivant respectivement la méiose et la
fécondation. La plupart des protistes sont microscopiques et unicellulaires. Mais chez les
Protophytes, certains forment des colonies, alors que quelques-uns sont pluricellulaires et
étonnamment grands.
Les algues forment un groupe végétal extrêmement important (plus de 20 000 espèces) dans
lequel on classe des individus de morphologie fort différente. Parmi celles-ci, les diatomées
sont des cellules vivant isolées ou en colonies. Elles ont pour particularité de disposer d’une
paroi (ou frustule) de silice formée de deux valves. Ces thèques sont de forme variable avec des
ornementations diverses. Leur étude dans les milieux aquatiques présente un grand intérêt dans
l’évaluation de la pollution d’eau.
En simplifiant, les algues plus évoluées sont classées en fonction de la couleur des pigments :
rouge (embranchement des Rhodophytes), brune (embranchement des Phéophytes) ou verte
18TP d’éléments de botanique – 1er bachelier en Sciences pharmaceutiques 2016-2017
(embranchement des Chlorophytes). Ces couleurs sont le résultat de l’adaptation des algues à
leur milieu. En effet, les pigments interviennent dans la capture de l’énergie lumineuse
nécessaire pour la photosynthèse. Or, on sait que la lumière est constituée de différents rayons
de longueur d’onde variable. Quand les rayons solaires atteignent la surface des mers, des lacs
et des rivières, une partie est réfléchie, le reste pénètre dans l’eau. Alors que certains rayons
sont rapidement absorbés, le vert et le bleu pénètrent profondément et déterminent la couleur
des eaux. C’est ainsi que les algues vertes se développent dans les zones proches de la surface
tandis que les algues rouges et brunes partagent les eaux les plus profondes.
Fucus vesiculosus L. est une algue brune très abondante sur les côtes atlantiques. Elle constitue
une part importante du goémon, utilisé comme engrais. Le cycle d’un autre Fucus, monoïque,
est résumé ci-dessous. La phase diploïde est dominante pour cette espèce.
Figure 1. Cycle
d’un Fucus
monoïque
1.3. Les Protistes fongiformes
Les protistes fongiformes partagent des caractéristiques avec les Champignons sensu stricto :
ce sont des organismes hétérotrophes, ils possèdent des cellules avec des parois cellulaires, et
ils sont capables de se reproduire par la formation de spores. Ils sont classés en 4
embranchements : les Myxomycètes (caractéristique particulière : l’appareil végétatif est un
plasmode, une masse cytoplasmique unique non cloisonnée en cellules distinctes et contenant
des milliers de noyaux), les Acrasiomycètes (transition entre l’état uni- et pluricellulaire), les
Oomycètes et les Chytridiomycètes.
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1.4. Les Champignons sensu stricto (Eumycètes)
Le règne des Champignons comprend des organismes le plus souvent multicellulaires,
présentant généralement un certain degré de différenciation cellulaire et un mycélium
cloisonné. Ils sont classés en 3 embranchements : les Zygomycètes (~1000 espèces) ont l’aspect
de moisissures et ne possèdent pas de carpophore ; les Ascomycètes (> 48 000 espèces)
comprennent beaucoup de moisissures se reproduisant de manière asexuée, bien que certains
Ascomycètes produisent des carpophores visibles à l’œil nu (ex : morilles) et se reproduisent
de manière sexuée (production d’asques) et les Basidiomycètes (> 30 000 espèces) qui
produisent tous des carpophores visibles (il s’agit en fait de la partie comestible vendue dans le
commerce) et portant les basides.
B. Bryophytes et Ptéridophytes
L’embranchement des Bryophytes marque le début du Règne des Métaphytes, plantes qui
progressivement se sont adaptées aux milieux terrestres. Les Mousses sont en effet les premiers
végétaux à présenter un « Cormus » c'est-à-dire une organisation de l'organisme typique :
racine, tige, feuille. Cet embranchement comprend deux classes principales : les Hepatospida
et les Bryopsida.
Les Hépatiques sont couramment scindées en 2 groupes faciles à distinguer mais n’ayant pas
de valeur taxonomique : les Hépatiques à thalle et les Hépatiques à feuilles.
Les Hépatiques à thalle possèdent un appareil végétatif formé d’une lame verte étalée sur le
substrat. En général, le « thalle » possède une ramification dichotomique. La lame est fixée sur
le substrat par des rhizoïdes et/ou des écailles. Certaines Hépatiques présentent un thalle très
sophistiqué, c’est le cas de Marchantia polymorpha L. emend. Burgeff. Chez cette espèce, les
cellules chlorophylliennes sont empilées en petites structures ramifiées au sein de chambres
aérifères ; les gamétanges sont portés par des gamétophores et la reproduction asexuée se réalise
par l’intermédiaire de propagules.
Les Hépatiques à feuilles ressemblent extérieurement aux Bryopsida. Elles s’en distinguent par
quelques caractères macroscopiques : sporophyte possédant une soie hyaline et une capsule
sans péristome ni opercule, absence de coiffe, symétrie dorso-ventrale des tiges feuillées,
parfois présence de petites feuilles spécialisées appelées amphigastres.
Les Mousses sensu stricto se composent de deux ordres principaux : les Bryales et les
Sphagnales.
Chez les Bryales, le gamétophyte est formé principalement de tiges feuillées ancrées sur le
substrat par l’intermédiaire de rhizoïdes. Chez certaines espèces évoluées, une ébauche de
système conducteur est mise en place au centre de la tige. En fonction de la position du
sporophyte sur la tige, deux groupes sont distingués : les mousses acrocarpes (figure 2A) et les
mousses pleurocarpes (figure 2B). Les premières portent les sporophytes à l’extrémité des tiges,
les secondes ont leurs sporophytes attachés latéralement sur les tiges.
Les Sphagnales sont des Bryophytes quasi exclusivement inféodées aux sols acides et très
humides, notamment dans les tourbières. Une adaptation remarquable est la présence de cellules
spécialisées dans la rétention d’eau au sein de la feuille : les hydrocytes. Chaque hydrocyte
possède une paroi présentant des pores, cette même paroi est invaginée au sein de la cellule
(compartiment). Ces cellules sont vides de tout cytoplasme à l’état mature. Les cellules
chlorophylliennes sont beaucoup plus petites que les hydrocytes et les entourent.
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Figure 2.
A. Mousse Bryale acrocarpe.
B. Mousse Bryale pleurocarpe.
A B
L’embranchement des Ptéridophytes se distingue notamment de celui des Bryophytes par deux
caractères fondamentaux :
- la dominance en taille et en durée de vie du sporophyte sur le gamétophyte
L’appareil végétatif est diploïde et le gamétophyte est limité à un prothalle microscopique
souvent éphémère.
- la présence d’un appareil végétatif plus différencié
Les Ptéridophytes possèdent les tissus vasculaires différenciés (xylème et phloème) réunis
en stèle. Avec les tissus de soutien, ces structures permettent un port dressé et une taille
supérieure à celle atteinte par les mousses. Comme chez les Spermatophytes, les
Ptéridophytes (excepté les Psilotopsida) possèdent un appareil végétatif différencié en trois
types d’organes : les tiges, les feuilles et les racines.
Les Filicophyta comprennent les fougères proprement dites. La fougère mâle (Dryopteris filix-
mas (L.)Schott) est un exemple de Filicopsida. Atteignant 20 à 160 cm de haut, elle peut occuper
de grande surface en sous-bois, sur des terrains à tendance acide. Elle est vivace par sa tige
souterraine, le rhizome. Les pousses qui émergent chaque année correspondent aux grandes
feuilles ou frondes ou encore mégaphylles. D’abord repliées en forme de crosse, elles sont
constituées d’un long pétiole et d’un limbe découpé. Les plus petites divisions du limbe
s’appellent pinnules. Les sores sont localisés sur le bord de certaines pinnules. Ils présentent
une membrane (indusie) qui recouvre les sporanges.
Les Sphenophyta comprennent les prêles, parfois appelées « queue de cheval » en raison de
leurs denses ramifications en verticilles. Un aspect évolutif important rencontré chez les prêles
est la spécialisation de certaines feuilles portant des sporanges. Ces feuilles sont réunies en un
épi sporangifère (strobile). Les spores issues des sporanges sont morphologiquement
semblables, mais certaines donneront des prothalles unisexués (contrairement aux prothalles
toujours bisexués des Filicales).
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2. Objectifs
A. Algues et Champignons
- Observation d’organismes sur lames microscopiques.
- Etude histologique dans les organes reproducteurs d’Ascomycètes et de Basidiomycètes.
- Etude de matériel frais ou en herbier.
B. Bryophytes et Ptéridophytes
- Etude histologique dans les organes reproducteurs de Bryophytes et de Ptéridophytes.
- Etude de matériel frais ou en herbier.
3. Matériel
A. Algues et Champignons
- Cyanobactéries (Nostoc sp.), préparation microscopique.
- Diatomées, préparation microscopique.
- Fucus vesiculosus : * matériel en herbier,
* coupes transversales de réceptacles de Fucus mâles et femelles.
- Oomycètes, préparation microscopique (Mildiou).
- Ascomycètes : * matériel conservé dans l’alcool : Morchella sp. (morille),
* Pezize : coupe dans l’hyménium.
- Basidiomycètes : * matériel frais : Agaricus bisporus (champignon de Paris),
* coupe dans l’hyménium.
B. Bryophytes et Ptéridophytes
- Hépatiques à thalle (Marchantia polymorpha) : matériel frais et coupe microscopique dans un
anthéridiophore et un archégoniophore.
- Gamétophyte et sporophyte de Bryophyte : matériel frais.
- Fougère : frondes fertiles en herbier et coupe microscopique dans le prothalle et dans le
sporange.
- Equisetum sp. : matériel sec.
4. Manipulations
A. Algues et Champignons
Observation microscopique de cyanobactéries (Nostoc sp.)
Dessiner un filament.
Légende : akinète, cellule végétative, hétérocyste.
Observation microscopique de diatomées
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Dessiner une diatomée.
Légende : frustule, raphé, thèque inférieure, thèque supérieure.
Observation microscopique de coupes transversales de réceptacles de Fucus mâles et femelles
Schématiser un conceptacle mâle et un conceptacle femelle.
Légende : conceptacle, filament fertile, gamétocyste femelle, gamétocyste mâle, paraphyse,
pédicelle, pore.
Observation microscopique d’une coupe dans l’hyménium d’un Ascomycète (Pezize)
Dessiner une partie de l’hyménium.
Légende : asque, ascospore, paraphyse, hyménium, ascogonium, anthéridium, mycélium
primaire, mycélium secondaire à deux noyaux haploïdes.
Observation d’un Basidiomycète (Agaricus bisporus)
Faire le dessin général.
Légende : anneau, carpophore, chapeau, hyménophore, pied.
Observation microscopique d’une coupe dans l’hyménium d’un Basidiomycète
Dessiner une partie de l’hyménium.
Légende : baside, basidiospore, mycélium secondaire dikaryotique.
B. Bryophytes et Ptéridophytes
Observation d'une hépatique à thalle : Marchantia polymorpha L.
Observer le thalle foliacé appliqué sur le substrat, les rhizoïdes à la face inférieure, la
division de la face supérieure en losanges munis d'un pore central.
Observer la présence de corbeilles à propagules.
Observation d'une coupe microscopique dans un anthéridiophore et un archégoniophore de
Marchantia polymorpha L.
Schématiser la structure générale de l’archégoniophore et de l’anthéridiophore.
Dessiner une anthéridie et un archégone.
Légende : anthéridie, anthérozoïde immature, archégone, oosphère, col, ventre.
Observation d’un sporophyte d’une mousse (Bryophyta, Bryopsida, Bryales, Polytrichaceae)
Observer un sporophyte : il est constitué d’un pied soudé au gamétophyte, d’une soie et
d’une capsule (comprenant l’urne surmontée de l’opercule). Celle-ci est recouverte d’une
coiffe, vestige de l’archégone. Sous la coiffe, se trouve l’opercule. Le retrait de l’opercule
permet d’observer le péristome constitué de dents.
Schématiser le gamétophyte et le sporophyte.
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Légende : gamétophyte, sporophyte, soie, capsule, opercule, coiffe.
Dessiner le détail de la capsule montrant l’opercule, l’urne et les dents du péristome.
Observation de sores et sporanges de Dryopteris filix-mas (L.) Schott (Filicopsida)
Observer les sores à la face inférieure des pinnules d'une fronde (matériel en herbier).
Dessiner.
En utilisant les coupes préparées, dessiner un sporange.
Légende : spore, pédicelle, anneau mécanique.
Observation d'un sporophyte d'Equisetum sp. (Sphenopsida).
Observer les deux types de tiges chez les Equisetum sp., des tiges fertiles portant un strobile
terminal et des tiges stériles portant uniquement des verticilles de feuilles. Dessiner les deux
tiges.
Légende : strobile terminal, écusson à sporange, tige stérile, tige fertile, nœud, entre-nœud,
rameau verticillé, verticille de feuilles écailleuses.
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5. Questions de synthèse et de réflexion
A. Algues et Champignons
1. Déterminer les différences entre procaryotes et eucaryotes dans le tableau ci-dessous.
Caractéristiques Procaryotes Eucaryotes
ADN
Reproduction
Taille des cellules
Organites
2. Faire la distinction entre les termes suivants : plasmogamie et caryogamie, sporange et
gamétange, parasite et mutualiste, endomycorhize et ectomycorhize.
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B. Bryophytes et Ptéridophytes
1. Légender le cycle du Bryophyte exposé ci-dessous avec les termes suivants : sporophyte,
gamétophyte, anthéridie, archégone, anthérozoïde, oosphère, coiffe, capsule, spore,
rhizoïde, soie, opercule. Indiquer à quel niveau se passe la méiose et la fécondation.
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2. Légender le cycle du Ptéridophyte exposé ci-dessous avec les termes suivants : sporophyte,
gamétophyte, anthéridie, archégone, anthérozoïde, oosphère, sore, sporange, fronde,
zygote, indusie. Indiquer à quel niveau se passe la méiose et la fécondation.
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TP2 : Gymnospermes
1. Introduction
Trois embranchements seront considérés dans ce TP : les Cycadophytes, les Ginkgophytes et
les Pinophytes. D’emblée, il faut noter que le statut taxonomique de ces trois groupes n’est pas
encore fixé. En effet, selon les auteurs, ils auront le statut d’embranchement, de sous-
embranchement ou de classe. Dans le cadre des TP, nous suivrons l’option prise au cour
théorique.
Les Cycadophytes rappellent les palmiers et se rencontrent principalement dans les régions
tropicales et subtropicales. Elles sont apparues il y a au moins 250 millions d’années, au
permien. La plupart des Cycadales sont des plantes d’assez grande taille (jusque 18m de
hauteur). Les structures reproductrices des cycadales sont des feuilles plus ou moins réduites
portant des sporanges, lâchement ou étroitement réunies en sorte de cônes aux environs de
l’apex de la plante. Avant la fécondation, la portion basale du gamétophyte mâle se dilate et
s’allonge, amenant les anthérozoïdes au voisinage des oosphères. Cette portion se rompt ensuite
et les anthérozoïdes multiciliés libérés nagent vers les oosphères.
Ginkgo biloba est le seul représentant des Ginkgophytes. C’est l’unique survivant d’un genre
qui a peu varié depuis 150 millions d’années. Les ovules du Ginkgo apparaissent par paires à
l’extrémité de courts pédoncules et produisent, en mûrissant des graines entourées d’une
enveloppe charnue. La fécondation ne se réalise qu’après la chute des ovules.
Les Pinophytes sont toujours ligneuses, parfois de très grande taille (plus de 100m pour les
Séquoias) et certaines d’entre elles sont âgées de plusieurs millénaires : 1500-2000 ans pour les
ifs européens, 2000-3000 ans pour les Séquoias, jusqu’à 5000 ans pour certains pins de Floride.
Chez les Gymnospermes, la graine, composée du spermoderme, d’un embryon et de matière de
réserve, a pris la place de la spore comme unité de dispersion. Cette « invention » a donné aux
spermatophytes un énorme avantage sur les cryptogames vasculaires. Comme leur nom
l’indique (le mot grec Gymnos signifie « nu » et sperma veut dire « graine »), les graines des
gymnospermes ne profitent pas de la protection d’une enveloppe telle que la paroi du fruit qui
entoure les graines des angiospermes (plantes à fleur).
Un autre avantage majeur que possèdent les Gymnospermes et les Angiospermes est leur
indépendance à l’égard de l’eau pour le transport de l’anthérozoïde vers l’oosphère. Chez les
Gymnospermes, le gamétophyte mâle partiellement développé (le grain de pollen) est transporté
mécaniquement au voisinage du gamétophyte femelle, à l’intérieur de l’ovule ; il produit ensuite
un tube pollinique. Sans être à l’origine un organe transporteur d’anthérozoïdes, le tube
pollinique a finalement évolué pour convoyer des anthérozoïdes non mobiles à l’intérieur de
l’ovule jusqu’aux oosphères du gamétophyte femelle.
2. Objectifs
- Présenter la diversité des Gymnospermes et les évolutions par rapport aux Ptéridophytes.
- Etude histologique des Gymnospermes.
- Etude de matériel frais ou en herbier.
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