Systématique végétale

TD1: Organisation et diversité de la fleur d’Angiosperme

Objectifs:

• Comprendre l’organisation générale d’une fleur d’Angiosperme.
• Discerner les caractéristiques des fleurs simples et complexes.

Activités:

• Présentation des parties d’une fleur : pétales, sépales, étamines, carpelles.
• Comparaison de coupes transversales de fleurs simples et complexes.
• Discussion sur la variation morphologique et fonctionnelle des fleurs.

1. Exemple d’une Fleur Simple – L’Anémone des Bois (Anemone nemorosa L.)

Classification et Nom Commun

• Famille : Ranunculaceae.
• Nom commun : Anémone des bois, également appelée Anémone sylvie.

Description de la Plante

• Port : Plante vivace mesurant de 10 à 30 cm de hauteur.
• Feuillage : Feuilles composées de 3 à 5 folioles, chacune profondément découpée. Les structures ressemblant à des feuilles situées à la base de chaque fleur sont en réalité des bractées. Ces dernières, tout comme les feuilles véritables, sont pubescentes sur les deux faces.

Floraison

• Période de Floraison : De mars à mai.
• Inflorescence : Fleurs solitaires se développant au sommet de la tige. Les bractées situées au milieu du pédoncule floral sont particulièrement développées, pourvues d’un grand pétiole et imitant l’aspect des feuilles.
• Fleurs : Les fleurs, de couleur blanche, semblent posséder des pétales mais sont en fait constituées de sépales pétaloïdes. Elles portent de 50 à 80 étamines libres et sont soutenues par un pédoncule long et pubescent.

Fructification

• Fruits : Les fruits sont des akènes, au nombre de 10 à 20 par fruit.

Caractéristiques Spécifiques

• Disposition des Fleurs : Spiralée.
• Type : Géophyte à rhizome.
• Toxicité : Plante potentiellement toxique.
• Reproduction : Entomophilie (pollinisation par les insectes) et dispersion des graines par myrmécochorie (transport par les fourmis).
• Périanthe : Composé d’environ 6 tépales blancs libres.

Formule et diagramme florale:

2. Exemple d’une fleur complexe – Le Corydale solide (Corydalis solida Sw., Papaveraceae) :

Caractéristiques :

• Fleur zygomorphe.
• Géophyte à tubercules.
• Inflorescence en grappe.
• Périanthe composé de 2 pétales internes soudés au sommet et de 2 pétales externes formant un éperon allongé.
• Fleur tétramère.
• Sépales caducs.
• Étamines trifides, basifixes, introrses.
• Nectaire situé dans l’éperon.
• Reproduction par entomophilie et dispersion des graines par myrmécochorie.
• Deux carpelles soudés formant à maturité une capsule avec des graines pourvues d’une caroncule.

Formule et diagramme florale:

TD2: Les inflorescences et Classification des Angiospermes (I)

Objectifs:

• Identifier les différents types d’inflorescences.
• Comprendre les lignées basales et les caractéristiques des Monocotylédones.

Activités:

• Observation et classification des inflorescences.
• Exploration des caractéristiques distinctives des lignées basales des Angiospermes.
• Examen des exemples de Monocotylédones et de leur place dans la classification.

1. Inflorescences Indéfinies (ou Racèmes)

Les inflorescences indéfinies sont caractérisées par une croissance continue de l’axe principal, les fleurs les plus jeunes se trouvant à l’apex et les plus anciennes à la base.

• Racème : Un axe central sur lequel sont fixées des fleurs pédicellées.
  • Exemple : Le lilas (Syringa vulgaris).
• Épi : Similaire au racème, mais les fleurs sont sessiles, c’est-à-dire attachées directement à l’axe principal sans pédicelles.
  • Exemple : Le blé (Triticum aestivum).
• Ombelle : Les pédicelles des fleurs partent tous d’un même point au sommet de l’axe principal, ressemblant à un parasol.
  • Exemple : La carotte (Daucus carota).
• Capitule : Un court axe principal avec des fleurs sessiles disposées de manière dense, souvent entourées de bractées.
  • Exemple : Le tournesol (Helianthus annuus).
• Panicule : Une inflorescence ramifiée dans laquelle l’axe principal se termine par un groupe de branches portant des fleurs.
  • Exemple : L’avoine (Avena sativa).

2. Inflorescences Définies (ou Cymes)

Dans les inflorescences définies, la croissance de l’axe principal est arrêtée par le développement d’une fleur terminale, avec les fleurs plus jeunes situées en dessous des plus anciennes.

• Cyme bipare : L’axe principal se termine par une fleur, et deux nouvelles branches se développent de chaque côté de cette dernière, chacune se terminant également par une fleur.
  • Exemple : Le bourrache (Borago officinalis).
• Cyme unipare : Seule une nouvelle branche se développe à partir de l’aisselle d’une bractée de l’axe principal, formant une chaîne de fleurs.
  • Exemple : L’héliotrope (Heliotropium arborescens).
• Cyme scorpioïde : Une variante de la cyme unipare où les branches se courbent alternativement à gauche et à droite, ressemblant à la queue d’un scorpion.
  • Exemple : Le cierge d’argent (Cerastium tomentosum).

Les Lignées Basales des Angiospermes (A.N.A.)

Introduction aux Lignées Basales : Les lignées basales des angiospermes, qui ont évolué avant les Euangiospermes, représentent les premiers embranchements évolutifs des plantes à fleurs. Elles illustrent une angiospermie imparfaite avec des caractéristiques florales primitives, telles que des carpelles libres et une fermeture incomplète.

Traits Floraux Principaux des Lignées Basales :

• Petites fleurs avec un périanthe souvent indifférencié, tépales en nombres variables, et étamines et carpelles libres.
• Fleurs zygomorphes ou avec des insertions spiralées des organes floraux.
• Structures reproductives moins spécialisées, avec des grains de pollen monoaperturés (un seul pore ou sillon).

Amborellaceae :

• Représentée uniquement par Amborella trichopoda, une espèce dioïque endémique des forêts pluviales de Nouvelle-Calédonie.
• Elle est le taxon frère de toutes les autres Angiospermes.
• Ses fleurs mâles ont de nombreuses étamines peu différenciées et ses fleurs femelles présentent des carpelles dont la fermeture est incomplète.
• Les fruits sont des drupes.

Nymphaeales (incluant Nymphaeaceae, Hydatellaceae et Cabombaceae) :

• Plantes aquatiques herbacées des régions tropicales et tempérées.
• Grande diversité dans l’organisation des pièces florales, avec parfois des staminodes pétaloïdes.
• Comprend des genres tels que Nymphaea et Nuphar, avec des fleurs hermaphrodites et de nombreux carpelles qui forment des baies.

Austrobaileyales :

• Comprend des familles australiennes d’arbres, d’arbustes ou de lianes, avec environ 100 espèces.
• Les Schisandraceae incluent des genres tels que Kadsura, Schisandra et Illicium (l’anis étoilé).
• Fleurs avec de nombreux tépales et étamines, et des carpelles uniovulés sur un réceptacle formant des fruits étoilés (follicules).

Conclusion : Les lignées A.N.A. sont essentielles pour comprendre les origines des angiospermes. Avec des traits distincts tels que l’angiospermie imparfaite, elles fournissent des indices sur l’évolution précoce des structures florales complexes que nous observons chez les plantes à fleurs modernes. Ces lignées soulignent l’importité des innovations évolutives qui ont conduit à la diversité florale actuelle.

Les Euangiospermes Monoaperturées :

• Caractérisées par des fleurs avec un pollen monoaperturé, elles se divisent en deux grands groupes : les Magnoliidées et les Monocotylédones.

Les Magnoliales

Caractéristiques Générales :

• Comprend 6 familles dont les célèbres Magnoliacées avec les Magnolias et Liriodendrons.
• Fleurs solitaires et terminales, hermaphrodites avec un réceptacle allongé.
• Présence de 6 tépales ou plus et de nombreuses étamines lamellaires.
• Carpelles multiples insérés sur un réceptacle proéminent.

Exemple : Magnolia sp. (Magnoliaceae)

• Nombreux tépales avec un thalamus réceptacle allongé.
• Étamines lamellaires à connectif large et à déhiscence latérale.
• Carpelles biovulés libres formant des follicules avec des graines pendantes à maturité.
• Fruits caractérisés par un poly-follicule, libérant deux graines pendantes.
• Cicatrices visibles sur les fruits laissées par les tépales et les étamines.

Les Monocotylédones

Profil Général :

• Constituent environ 22% des Angiospermes.
• Se distinguent par un seul cotylédon, des nervures parallèles, et l’absence de croissance secondaire.
• La majorité sont des herbacées, bien que 10% adoptent un port arborescent grâce à un stipe lignifié monocaule.

Structure Florale et Systématique :

• Fleurs généralement trimères avec un périanthe formé de deux verticilles.
• Carpelles soudés et grain de pollen monoaperturé caractéristique.
• Comprend plusieurs ordres importants dont les Alismatales, Liliales, Asparagales, Arecales, Poales et Zingiberales.

Exemple 1 : L’ail des ours (Allium ursinum, Amaryllidaceae)

• Géophyte à bulbe présentant des fleurs cycliques, actinomorphes, trimères et hermaphrodites.
• Inflorescence en pseudo ombelle avec des étamines médifixes et à déhiscence longitudinale soudées à la base aux tépales.
• Ovaire supère à trois carpelles soudés et placentation axile avec un unique stigmate.
• Fruit sous forme de capsule loculicide avec des nectaires situés au niveau des cloisons ovariennes.

Exemple 2 : Les Poaceae ou Graminées

• Une famille vaste et cosmopolite avec une origine datant de 55-70 millions d’années.
• Fleurs adaptées à la pollinisation anémophile, souvent regroupées en épillets.
• Chaque fleur est protégée par deux glumelles, et la fleur typiquement trimère apparaît apérianthée.

Exemple : La seslérie bleue (Sesleria caerulea, Poaceae)

• Plante herbacée vivace adaptée aux pelouses et rocailles sèches calcaires.
• Inflorescence en épi d’épillets, teintés de bleuâtre.
• Fleur fondamentalement trimère simplifiée, avec deux tépales par verticille et deux carpelles apparents.
• Caryopse comme type de fruit, indiquant une pollinisation anémophile et protogyne.

TD3: Les syndromes floraux associés à la pollinisation et Classification des Angiospermes (II)

Objectifs:

• Relier les adaptations florales aux mécanismes de pollinisation.
• Approfondir la classification des Angiospermes avec un accent sur les Eudicotylédones.

Introduction aux Syndromes de Pollinisation

Un syndrome de pollinisation désigne l’ensemble des caractéristiques morphologiques et phénotypiques d’une fleur qui facilitent la pollinisation par un type spécifique de vecteur de pollen, tel que le vent, les insectes, les oiseaux, les chauves-souris, ou l’eau. Ces traits adaptatifs forment une relation préférentielle entre un type de fleur et son pollinisateur.

Types de Pollinisation et Caractéristiques Associées

Pollinisation Anémophile (par le vent) :

• Fleurs souvent unisexuées et plante dioïque ou monoïque.
• Inflorescences denses, typiquement en chatons.
• Fleurs avec périanthe réduit, souvent apétales et vertes.
• Absence de nectar, avec pollen produit en abondance, léger et lisse pour une dispersion éolienne.
• Stigmates collants, parfois plumeux, adaptés à la capture du pollen éolien.
• Exemples de familles concernées : Poacées, Bétulacées, Fagacées.

Pollinisation Entomophile (par les insectes) :

• Hyménoptères (Mélittophilie) : Fleurs produisant pollen et nectar, avec des couleurs attirantes sous l’UV, bleu, jaune. Exemple : La lavande (Lavandula spp.).
• Orchidées : Petites quantités de gros grains de pollen (pollinies) adaptées pour coller sur les pollinisateurs, favorisant une dispersion à courte distance. Exemple : Ophrys spp., dont les fleurs imitent l’apparence et le parfum des femelles de certaines espèces d’insectes pour attirer les mâles.
• Lépidoptères (Psychophilie) :
  • Diurnes : Fleurs tubulaires nectarifères, colorées en rouge, rose, ou orange. Exemple : Lonicera spp. (chèvrefeuille), attirant les papillons diurnes avec ses fleurs tubulaires nectarifères.
  • Nocturnes : Fleurs faiblement colorées, émettant un parfum fort pour attirer les papillons de nuit. Exemple : Le jasmin de nuit (Cestrum nocturnum), émettant un parfum intense la nuit pour attirer les papillons sphinx.
  • Sphinx : Fleurs fines et délicates, souvent blanches ou très pâles, avec une forte fragrance.
• Diptères (Myophilie) : Fleurs simples, parfois à odeur fétide, attirant des insectes par mimétisme avec de la matière organique en décomposition. Exemple : Stapelia spp., produisant des fleurs qui imitent l’odeur de la matière organique en décomposition pour attirer certains diptères.
• Coléoptères (Cantharophilie) : Fleurs grandes, en forme de coupe, ou petites fleurs fortement agrégées, souvent pâles et parfumées. Exemple : Magnolia spp., dont les grandes fleurs en forme de coupe sont accessibles aux coléoptères qui cherchent à se nourrir de pollen.

Ornithophilie (par les oiseaux) :

• Callistemon spp. (Rince-bouteille), dont les fleurs produisent du nectar abondant pour attirer les oiseaux suceurs de nectar comme les colibris.

Cheiroptérophilie (par les chauves-souris) :

• L’agave (Agave spp.), qui ouvre ses grandes fleurs la nuit, émettant un parfum fort pour attirer les chauves-souris pollinisatrices.

Hydrophilie (par l’eau) :

• Vallisneria spp. (Élodée), une plante aquatique dont le pollen est conçu pour être transporté par l’eau.

Adaptations Spécifiques des Fleurs aux Pollinisateurs

• Anémophilie : Adaptation à la dispersion du pollen par le vent, impliquant des fleurs simplifiées et une production massive de pollen.
• Entomophilie : Adaptation à la pollinisation par les insectes, avec diverses stratégies pour attirer spécifiquement certains pollinisateurs via des couleurs, formes, parfums, et récompenses (nectar et pollen).
• Ornithophilie : Fleurs adaptées à la pollinisation par les oiseaux, souvent de couleurs vives comme le rouge, avec du nectar abondant.
• Cheiroptérophilie : Adaptation à la pollinisation par les chauves-souris, impliquant des fleurs ouvertes la nuit, robustes, avec des odeurs fortes et beaucoup de nectar.
• Hydrophilie : Pollinisation par l’eau, rare chez les angiospermes, impliquant une dispersion du pollen à la surface ou submergée.

Conclusion

La diversité des syndromes de pollinisation chez les angiospermes illustre l’incroyable adaptabilité et coévolution entre les fleurs et leurs pollinisateurs. Chaque type de pollinisation présente un ensemble unique de caractéristiques florales adaptées pour maximiser les chances de fécondation tout en minimisant le gaspillage de ressources.

TD4: Classification des Angiospermes (III) et Évaluation

Objectifs:

• Finaliser la compréhension de la classification des Angiospermes.
• Appliquer les connaissances acquises pour déterminer des spécimens de fleurs.
• L’étude de deux familles majeures de la flore européenne, Apiacées et Astéracées, et permettent de clore cet enseignement d’initiation à la systématique végétale.

Activités:

• Révision de la classification complète des Angiospermes.
• Préparation à l’évaluation par la pratique de détermination de fleurs.
• Examen: description détaillée d’une fleur inconnue, détermination à l’aide de clés de flore.

Matériaux:

• Clés de détermination et flores de référence.
• Spécimens variés pour la pratique de détermination.

Glossaire de Botanique