Avant d'étudier les organes et les cycles de reproduction, il faut savoir ce qu'est une plante, où elle se situe dans le monde vivant et comment les botanistes la classent. Ce chapitre pose le vocabulaire (thalle, cormus, cryptogame, phanérogame, clade) que tout le module de Biologie végétale S2 réutilise, et il fournit les questions de cours classiques du premier contrôle.
1. Qu'est-ce qu'un végétal ?
La définition familière (« c'est vert et ça ne bouge pas ») ne résiste pas à l'examen : les algues brunes ne sont pas vertes, certaines algues unicellulaires nagent avec des flagelles, et les champignons ne sont pas verts du tout. La définition retenue en botanique est fonctionnelle : une plante est un organisme photoautotrophe, c'est-à-dire capable de fabriquer sa matière organique à partir du CO2 et de l'énergie lumineuse grâce à la chlorophylle. À cette propriété s'ajoutent trois caractères cellulaires : une paroi squelettique polysaccharidique autour de la membrane plasmique, une vacuole et des plastes qui synthétisent de l'amidon, le polymère de réserve typiquement végétal.
Dans la classification en cinq règnes (Whittaker) — Monera (procaryotes), Protista (eucaryotes unicellulaires), Fungi, Plantae et Animalia — les organismes photosynthétiques se répartissent sur plusieurs règnes : les cyanobactéries (« algues bleues ») sont des Monera, beaucoup d'algues unicellulaires sont des Protista, et les Plantae regroupent les algues pluricellulaires et les plantes terrestres. Les champignons, hétérotrophes par absorption et à paroi de chitine, forment un règne à part ; on continue pourtant de les enseigner en botanique par tradition, car leur appareil végétatif est un thalle.
2. Pourquoi les végétaux sont-ils si importants ?
Les plantes sont la forme de vie dominante sur les continents : producteurs primaires à la base de toutes les chaînes alimentaires, elles fournissent la matière organique aux consommateurs et aux décomposeurs, libèrent l'O2 atmosphérique et créent les habitats (forêts, prairies, steppes) qui modèlent les climats locaux. Pour l'homme, elles sont source de nourriture (céréales, légumineuses, fruits), de fibres (coton, lin, papier), de matériaux (bois, liège), de médicaments (quinine, morphine, aspirine dérivée du saule), de combustibles actuels (bois, biomasse) et fossiles (charbon, pétrole), sans oublier le café, le thé, les épices ou l'huile d'argan. Cette utilité explique que la botanique soit l'une des sciences les plus anciennes.
3. Systématique, taxonomie et nomenclature
La systématique étudie et décrit la diversité des êtres vivants ; la taxonomie est la science de leur classement en groupes appelés taxons. La nomenclature actuelle est héritée de Carl von Linné (1707-1778) : chaque espèce porte un nom binomial latin, en italique, formé du nom de genre (majuscule) et de l'épithète spécifique (minuscule), par exemple Argania spinosa pour l'arganier ou Phoenix dactylifera pour le palmier dattier. Les rangs hiérarchiques sont, du plus large au plus étroit : règne, embranchement (ou phylum), classe, ordre, famille, genre, espèce. Les noms de familles se terminent par -aceae en latin (Fabaceae, Poaceae, Rosaceae).
Deux logiques de classification coexistent. La classification traditionnelle regroupe les organismes d'après leurs ressemblances morphologiques et anatomiques (présence ou absence d'un caractère). La classification phylogénétique (cladistique) regroupe les organismes d'après leur généalogie, en s'appuyant aussi sur des critères biochimiques et moléculaires (séquences d'ADN) ; elle ne retient que des groupes monophylétiques ou clades, définis par des caractères dérivés partagés (synapomorphies). Ainsi les « algues » ou les « Thallophytes » sont des regroupements pratiques mais artificiels, alors que les Embryophytes (plantes terrestres) constituent un vrai clade.
Groupe qui contient un ancêtre commun et la totalité de ses descendants. C'est l'unité de la classification phylogénétique, par opposition aux groupes fondés sur une simple ressemblance.
4. Thallophytes et Cormophytes : la classification traditionnelle
Le critère classique est l'organisation de l'appareil végétatif. Chez les Thallophytes, cet appareil est un thalle : un ensemble de cellules peu différenciées, toutes capables d'absorber l'eau et les sels minéraux par leur paroi, sans racine, tige, feuille ni tissu conducteur. Le thalle va de la cellule isolée (Chlamydomonas) au filament et à la lame pluricellulaire (Ulva, Laminaria) ; il caractérise les algues, les champignons et les lichens. Chez les Cormophytes, l'appareil végétatif est un cormus, tige feuillée dressée, avec une différenciation cellulaire importante : absorption par les racines, photosynthèse par les feuilles, tissus spécialisés. Les Cormophytes sont aussi appelés Embryophytes (embryon pluricellulaire nourri par le pied mère) ou Archégoniates (gamète femelle protégé dans un archégone).
Les Cormophytes se subdivisent en Bryophytes (mousses : tiges et feuilles sans racines ni vaisseaux), Ptéridophytes (fougères, prêles, lycopodes : premiers vaisseaux, mais ni fleur ni graine), Préspermaphytes (Ginkgo, Cycas : ovule mais graine inachevée) et Spermaphytes (plantes à graines), eux-mêmes divisés en Gymnospermes (ovule et graine nus sur une écaille, conifères) et Angiospermes (ovule enfermé dans un carpelle, graine dans un fruit). Deux autres oppositions reviennent constamment : cryptogames (organes reproducteurs cachés : algues, champignons, bryophytes, ptéridophytes) contre phanérogames (organes reproducteurs visibles : la fleur des Spermaphytes), et plantes invasculaires (algues, bryophytes) contre plantes vasculaires ou Trachéophytes (ptéridophytes et spermaphytes).
| Groupe | Appareil végétatif | Vaisseaux | Graine | Exemples |
|---|---|---|---|---|
| Algues | Thalle | Non | Non | Ulva, Fucus, Gelidium |
| Champignons | Thalle (mycélium) | Non | Non | Penicillium, Agaricus |
| Bryophytes | Cormus sans racines | Non | Non | Polytrichum, Marchantia |
| Ptéridophytes | Cormus avec racines | Oui | Non | Polypodium, Equisetum |
| Gymnospermes | Cormus | Oui | Nue (cône) | Pin, cèdre, thuya |
| Angiospermes | Cormus | Oui | Dans un fruit | Blé, olivier, arganier |
Les grands groupes du règne végétal (classification traditionnelle)
5. La sortie des eaux et les grandes étapes de l'évolution
La vie végétale est née dans l'eau ; la conquête du milieu aérien a exigé une série d'innovations que le cours réutilise pour expliquer chaque groupe : une cuticule imperméable limitant les pertes d'eau, des stomates pour les échanges gazeux, la lignine pour le soutien, un système vasculaire (xylème et phloème) pour transporter la sève, des spores à paroi de sporopollénine résistantes à la dessiccation et un embryon protégé par le pied mère. Les ordres de grandeur à retenir : apparition des premières algues eucaryotes au Précambrien, des plantes terrestres il y a environ 500 millions d'années, des premiers Trachéophytes vers 400 Ma, des premiers Spermaphytes vers 350 Ma et des Angiospermes au Crétacé, il y a environ 100 à 150 Ma. Aujourd'hui les Angiospermes dominent avec 250 000 à 300 000 espèces, soit près de 90 % des Embryophytes.
Appareil végétatif différencié en tige feuillée (et racines chez les plantes vasculaires), avec des tissus spécialisés ; il s'oppose au thalle des algues et des champignons.
- Un végétal est un organisme photoautotrophe à paroi, vacuole et plastes producteurs d'amidon ; les champignons (chitine, hétérotrophes) forment un règne à part.
- Nomenclature binomiale de Linné : Genre + épithète, en italique ; rangs : règne, embranchement, classe, ordre, famille, genre, espèce.
- Classification traditionnelle = ressemblances ; classification phylogénétique = généalogie, clades et synapomorphies.
- Thallophytes (thalle : algues, champignons) vs Cormophytes (cormus : bryophytes, ptéridophytes, spermaphytes).
- Cryptogames vs phanérogames ; invasculaires vs vasculaires ; Gymnospermes (graine nue) vs Angiospermes (graine dans un fruit).
- Sortie des eaux : cuticule, stomates, lignine, vaisseaux, spores, embryon.
Les questions de cours favorites : « Donnez la définition d'une plante et justifiez la place des champignons », « Comparez Thallophytes et Cormophytes », « Cryptogame, phanérogame, vasculaire : définissez et donnez un exemple ». Le piège classique est de confondre Embryophytes (= toutes les plantes terrestres, bryophytes comprises) et Trachéophytes (= plantes vasculaires seulement) : une mousse est un embryophyte non vasculaire.