La morphologie décrit la forme externe des organes, par opposition à l'anatomie qui étudie la structure interne. Une plante vasculaire se résume à trois organes répartis en deux compartiments : la racine dans le sol, la tige et la feuille dans l'air. Ce chapitre donne le vocabulaire descriptif de chacun et les principales modifications adaptatives, sujet de reconnaissance très fréquent en TP et à l'examen de Biologie végétale S2.
1. De la germination à la plantule : le plan d'organisation
Chez le ricin ou le haricot, la germination libère une plantule dont chaque partie annonce un organe adulte : la radicule devient la racine principale, l'hypocotyle (sous les cotylédons) et l'épicotyle (au-dessus) forment la tige, la gemmule est le bourgeon terminal, et les cotylédons sont les premières feuilles, souvent chargées de réserves. La limite entre racine et tige est le collet. La tige adulte porte des nœuds (points d'insertion des feuilles) séparés par des entre-nœuds, un bourgeon terminal qui assure la croissance en longueur et des bourgeons axillaires à l'aisselle de chaque feuille, à l'origine des rameaux. La racine, elle, ne porte jamais de feuilles ni de bourgeons axillaires : ses ramifications naissent en profondeur, à partir du péricycle.
2. La racine
L'extrémité d'une jeune racine montre, de bas en haut, la coiffe qui protège le méristème et perçoit la gravité, la zone de division (méristème apical), la zone d'élongation (quelques millimètres) et la zone pilifère couverte de poils absorbants unicellulaires qui multiplient la surface d'absorption de l'eau et des sels minéraux ; au-dessus, la zone subéreuse où naissent les racines secondaires. Deux systèmes racinaires s'opposent : le système pivotant des Dicotylédones et des Gymnospermes (une racine principale persistante et des racines latérales) et le système fasciculé des Monocotylédones, où la radicule avorte et est remplacée par un faisceau de racines adventives nées sur la tige (blé, maïs, palmier).
Les racines se modifient selon leur fonction : racines tubérisées de réserve (carotte, betterave, navet, patate douce), racines aériennes et crampons du lierre, racines-échasses du maïs et des palétuviers, pneumatophores respiratoires des mangroves, suçoirs (haustoria) des plantes parasites comme la cuscute ou l'orobanche, très répandue dans les cultures de fève au Maroc. Chez les Fabacées, les nodosités abritent des bactéries Rhizobium fixatrices d'azote, et la majorité des plantes forment des mycorhizes.
3. La tige
La tige (caule) porte les feuilles et les bourgeons, conduit la sève et expose les feuilles à la lumière. Elle est herbacée (souple, verte, vie courte : plantes annuelles) ou ligneuse (lignifiée, pérenne : tronc des arbres, tiges des arbustes). Par le port, on distingue tiges dressées, rampantes, grimpantes ou volubiles. La ramification est monopodiale quand le bourgeon terminal garde la dominance et forme un axe unique (sapin, peuplier) et sympodiale quand il avorte ou fleurit et qu'un bourgeon axillaire prend le relais à chaque saison (tilleul, vigne). La disposition des feuilles sur la tige, ou phyllotaxie, est alterne (une feuille par nœud, en spirale ou distique), opposée (deux feuilles par nœud, souvent décussées, comme chez les Lamiacées) ou verticillée (trois feuilles ou plus, laurier-rose).
Les tiges modifiées sont un classique de TP. Souterraines : le rhizome, tige horizontale à nœuds, écailles et racines adventives (iris, chiendent, fougères) ; le tubercule, extrémité de tige renflée en réserves dont les « yeux » sont des bourgeons (pomme de terre) ; le bulbe, tige très courte (plateau) entourée de feuilles charnues (oignon, ail, tulipe). Aériennes : le stolon rampant qui s'enracine aux nœuds (fraisier), la vrille caulinaire (vigne), l'épine caulinaire (aubépine, citronnier) et le cladode, tige aplatie photosynthétique qui remplace des feuilles réduites (figuier de Barbarie, fragon).
4. La feuille
Organe latéral aplati, généralement de vie limitée, la feuille est le siège de la photosynthèse, de la transpiration et des échanges gazeux. Une feuille complète de Dicotylédone comprend un limbe parcouru de nervures, un pétiole et parfois une gaine et deux stipules à la base ; sans pétiole, la feuille est sessile. La nervation est pennée ou palmée (nervures ramifiées en réseau) chez les Dicotylédones, parallèle chez les Monocotylédones dont la feuille, souvent engainante et sans pétiole, porte une ligule chez les Poacées. Une feuille est simple quand le limbe est d'un seul tenant (même découpé : chêne, figuier) et composée quand il est divisé en folioles distinctes, pennée (rosier, caroubier, acacia) ou palmée (marronnier, trèfle) ; la présence d'un bourgeon à l'aisselle de la feuille entière, jamais des folioles, permet de trancher.
Les feuilles se modifient elles aussi : épines foliaires des cactées (réduction des pertes d'eau, le cladode assurant la photosynthèse), vrilles foliaires du pois, écailles protectrices des bourgeons et des bulbes, cotylédons de réserve, bractées colorées entourant les fleurs (bougainvillier), feuilles-pièges des plantes carnivores, feuilles succulentes des plantes grasses. Les plantes des milieux arides marocains (arganier, jujubier, euphorbes) illustrent souvent ces adaptations dans les sujets d'examen.
Mode de disposition des feuilles sur la tige : alterne (une feuille par nœud), opposée (deux feuilles par nœud) ou verticillée (trois ou plus). C'est un caractère utilisé pour reconnaître les familles.
| Caractère | Monocotylédones | Dicotylédones |
|---|---|---|
| Cotylédons | Un seul | Deux |
| Système racinaire | Fasciculé (racines adventives) | Pivotant |
| Feuille | Engainante, nervures parallèles | Pétiolée, nervures pennées ou palmées |
| Tige | Pas de croissance secondaire typique | Croissance secondaire (bois) possible |
| Fleur | Type 3 | Type 4 ou 5 |
| Exemples | Blé, palmier dattier, oignon, lis | Haricot, olivier, rosier, tomate |
Monocotylédones et Dicotylédones : critères morphologiques
- Plantule : radicule → racine ; hypocotyle + épicotyle → tige ; gemmule → bourgeon terminal ; collet = limite racine/tige.
- Racine : coiffe, zone de division, zone d'élongation, zone pilifère (poils absorbants), zone subéreuse ; pivotant (dicot) vs fasciculé (monocot).
- Tige : nœuds, entre-nœuds, bourgeons terminal et axillaires ; ramification monopodiale vs sympodiale ; phyllotaxie alterne, opposée, verticillée.
- Tiges modifiées : rhizome, tubercule, bulbe, stolon, vrille, épine, cladode ; racines modifiées : tubérisées, aériennes, pneumatophores, suçoirs, nodosités.
- Feuille : limbe, pétiole, gaine, stipules ; simple vs composée (bourgeon axillaire seulement à la base de la feuille entière).
Les examens et TP demandent de reconnaître des organes modifiés à partir de photos ou d'échantillons (pomme de terre = tige, carotte = racine, oignon = bulbe donc tige + feuilles) : la présence de nœuds, d'écailles ou de bourgeons signe une tige. Le tableau Monocotylédones / Dicotylédones et le schéma légendé de l'extrémité d'une racine sont également des incontournables.