Questions aux experts

1-J'ai lu que tous les végétaux avaient une reproduction sexuée (procréation) et que certains, en plus, avaient une reproduction non sexuée (différents mécanismes). Est-ce bien cela ?
OUI. La reproduction non sexuée se nomme la multiplication végétative. Certaines plantes ont favorisé la multiplication végétative au point de ne plus réaliser la reproduction sexuée.

2- Pourriez vous me dire comment se reproduisent les plantes qui ne font pas de fleurs ? (exemple : Thuyas).
Les plantes à fleurs étaient classiquement les spermaphytes ou phanérogames. Elles comprenaient les gymnospermes et les angiospermes. Actuellement, les classifications phylogénétiques ont tendance à réserver le terme plante à fleur aux angiospermes exclusivement. Le Thuya est une gymnospermes et comme les plantes de ce groupe, la reproduction se réalise par le pollen émis par les organes mâles sur l'ovule contenu dans les organes femelles. L'ovule fécondé donne alors une graine. Le mode de reproduction est donc semblable à celui des plantes à fleurs sauf que l'ovule n'est pas contenu dans un carpelle et la graine dans un fruit.

3- Toutes les plantes à fleurs font-elles des fruits ? Il me semble que non. Cela veut-il dire qu'elles n'ont pas été fécondées ? (Exemple : un Végélia fait-il des fruits ?)
Je ne peux pas répondre pour le "Végélia" que je ne connais pas. Pour le reste, toutes les plantes qui ont des fleurs sont susceptibles de donner des fruits si elles sont fécondées. Il existe cependant des exceptions en particulier pour des plantes ornementales sélectionnées pour la beauté de leurs fleurs mais qui restent stériles. Pas de fruit, donc pas de graine ! Ces plantes sont reproduites alors uniquement par multiplication végétative.

La première notion à dégager est la distinction qui est essentielle entre reproduction sexuée et reproduction végétative. Il n'y a donc pas " trois reproductions ", mais deux. Les greffes, les bulbes, les tubercules (pommes de terre), etc. produisent des reproductions dites conformes, c'est-à-dire que les génomes n'est pas modifié (au moins théoriquement) donc tous les produits sont des clones. On dit aussi que c'est une reproduction clonale avec tous les avantages (vente de produits identiques), mais aussi les inconvénients (une maladie qui attaque spécifiquement ce clone va tous les affectés donc perte totale! plusieurs exemples graves existent).

Une graine est le produit d'une fécondation des organes femelles (ovules, situées dans les carpelles) par les gamètes males (pollen produit par les étamines). Il y a donc combinaison des génomes des parents si bien que l'individu est différent de ses parents. Il en a combiné les qualités, mais aussi les défauts! Les seuls individus identiques sont les jumeaux vrais (issus du même oeuf).

La reproduction des végétaux possède une particularité qui la différencie des animaux, car il y a une double fécondation. Le pollen qui germe sur les stigmates produit un tube qui arrive jusqu'à l'ovaire et libère deux noyaux (équivalents à deux spermatozoïdes). L'un des deux féconde l'ovule qui va donner naissance à l'embryon (2n) et l'autre féconde deux noyaux situés au milieu du sac embryonnaire pour donner naissance à un tissu triploïde, l'albumen. Cette distinction est importante chez les céréales, par exemple, car c'est l'albumen qui va emmagasiner les réserves qui vont servir à l'embryon pour se développer au moment de la germination. En passant ces réserves vont aussi servir à nourrir l'homme (farine) et les animaux.

Chez d'autres plantes, dans  beaucoup de dicotylédones (pois, haricot, fève, etc..), les réserves sont, au contraire, accumulées dans les cotylédons et l'albumen régresse au point d'être invisible à la récolte.

Dans l'un ou l'autre cas, le caractère commun essentiel est la présence de réserves qui vont permettre à l'embryon de se transformer en une plantule (si on sort l'embryon de la graine et qu'on le met dans l'eau, il meurt faute d'éléments nutritifs).

Maintenant que faut-il pour obtenir une germination, pourquoi de l'eau, du coton ou de la terre, etc..?

Il faut d'abord comprendre que la graine est un organe (en fait une plante) en vie ralentie, c'est une forme de résistance aux conditions climatiques très défavorables telles qu'on les rencontre l'hiver (froid, sécheresse), mais aussi aux différents prédateurs (champignons pathogènes, et autres microbes). Pour réaliser cet objectif, il faut atteindre un niveau de dessèchement très important, de l'ordre de 10-15 % d'eau comparée aux 90% d'eau d'une feuille (ce mode conservation est utilisé par l'homme, cf. jambon sec, légumes lyophilisés, etc.).

Dans ces conditions, pour faire repartir la vie il faut apporter de l'eau. Il est facile de montrer en pesant des graines avant et après imbibition 24 heures l'énorme prise de poids. Ce phénomène est purement physique, il se produit même si les embryons sont morts (il suffit de traiter préalablement par la chaleur). Simultanément, il faut de l'oxygène pour que la respiration puisse démarrer et apporter l'énergie nécessaire au développement de l'embryon, mais c'est là qu'un conflit se produit entre besoin en eau et oxygène. En effet, l'oxygène est très peu soluble dans l'eau donc des graines plongées dans l'eau se trouvent très rapidement asphyxiées si on ne l'agite ou que l'on n'introduit pas de l'air avec un bulleur de type aquarium (faire une expérience avec ou sans bulleur). L'autre solution est simplement de poser les graines sur une surface humide en contact avec l'air. Le coton est donc une bonne solution à condition de rester bien humide (mettre dans une boîte non hermétique). La terre est évidemment un bon compromis si elle est suffisamment humide et granuleuse (pour faire rentrer l'oxygène). Si on utilise un pot il faut donc avoir un trou au fond pour l'excès d'eau s'écoule bien après arrosage (ne pas laisser de l'eau dans une soucoupe).

Après l'eau et l'oxygène, le troisième facteur indispensable à respecter est la température. En effet, le fonctionnement métabolique (la respiration, les synthèses) met en jeu des enzymes dont la vitesse de réaction dépend de la température. Là aussi il est facile faire des petites expériences en mettant les graines à germer à différentes températures de 0 à 30°C et de compter le nombre de jours pour voir apparaitre la radicule, moment qui marque la fin de la germination au sens strict.

Tous ces processus se font en absence de lumière (donc d'énergie exogène) grâce à la consommation des réserves de l'albumen ou des cotylédons que l'on peut mesurer en pesant la graine en cours de germination. Sa masse totale diminue, mais si l'on sépare les réserves de l'embryon, on mesure la croissance de l'embryon aux dépens des réserves. Si l'on continue les mesures jusqu'au moment où la plantule verdit on voit que la masse totale (graine + plantule) recommence à augmenter grâce à la photosynthèse.

 Pour revenir aux bulbes et tubercules, le même phénomène de transfert de masse se produit est les organes de réserve et la plantule en croissance et la même perte de masse en absence de photosynthèse. Pourquoi ne pas prendre simplement la pomme de terre (non traitée).

Donc reproduction et croissance des végétaux offre un large éventail de possibilités pour la démonstration expérimentale simple de notions de base sur ce qui est indispensable à la vie sur terre, en particulier, celle des animaux : eau, oxygène, température. La notion de cycle de vie avec mise en réserve pour les mauvais jours et utilisation ultérieure en conditions favorables ainsi que les notions d'autotrophie et d'hétérotrophie sont également faciles à illustrer (rien ne se perd, rien ne crée en absence d'apport externe)

En revanche, pour les systèmes de reproduction, on ne peut pas démontrer facilement le caractère conforme ou conforme et l'avantage de la reproduction sexuée en terme de production de la biodiversité. On peut cependant observer les différences et faire des analogies intéressantes avec ce qui se passe chez l'homme et les animaux.

Jean-Louis Prioul