Organisation fonctionnelle de la plante

Flux de sève, relation source–puits et régulation hormonale : la plante, un système intégré.

1 L'idée

La plante est un organisme autotrophe organisé en organes spécialisés — racines, tiges, feuilles — reliés par deux systèmes vasculaires. Elle coordonne en permanence la circulation de matières (eau, ions, glucides) et sa croissance grâce à des signaux hormonaux, formant un système intégré capable de répondre aux contraintes de l'environnement (lumière, sécheresse, blessure).

2 Organes, vaisseaux et méristèmes

Les faisceaux libéroligneux, présents dans racines, tiges et feuilles, regroupent deux types de vaisseaux :

Xylème : conduit la sève brute (eau + ions minéraux) des racines vers les feuilles, en un sens unique, grâce au mécanisme de cohésion-tension lié à la transpiration foliaire.
Phloème : conduit la sève élaborée (saccharose principalement) des organes sources vers les organes puits ; la circulation est possible dans les deux sens.

Les méristèmes (apex caulinaire, apex racinaire, cambium, bourgeons axillaires) sont des zones de cellules indifférenciées qui assurent une croissance indéfinie tout au long de la vie de la plante.

3 Bilans des échanges de matière

Photosynthèse (bilan)

$6\,CO_2 + 6\,H_2O \xrightarrow{\text{lumière}} C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$

Respiration cellulaire (bilan)

$C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2 \rightarrow 6\,CO_2 + 6\,H_2O + ATP$

Flux xylème

$\text{Racine} \xrightarrow{\text{sève brute}} \text{Feuille}$

Flux phloème

$\text{Source} \xrightarrow{\text{sève élaborée}} \text{Puits}$

4 La relation source–puits

Organe source

Une feuille adulte bien éclairée : photosynthèse $\gg$ respiration → production nette de glucides → exportation via le phloème.

Exemple : chez le maïs, une feuille adulte peut exporter jusqu'à 80 % de ses assimilats vers les grains en cours de remplissage.

Organe puits

Un fruit en développement, une racine ou un jeune bourgeon n'ont pas de photosynthèse nette → ils importent de la sève élaborée.

La force d'attraction d'un puits dépend de son activité métabolique et de sa taille ; les puits forts (grains, tubercules) détournent les flux à leur profit en cas de compétition.

5 La régulation hormonale

Les phytohormones coordonnent le développement à distance :

Auxine (AIA) : produite par l'apex caulinaire, elle favorise l'allongement cellulaire et inhibe les bourgeons axillaires (dominance apicale).
Cytokinines : produites dans les racines, elles stimulent la division cellulaire et s'opposent à la sénescence foliaire.
Acide abscissique (ABA) : hormone de stress ; provoque la fermeture des stomates en cas de sécheresse et induit la dormance des graines.
Éthylène : gaz hormonal ; accélère la maturation des fruits et déclenche l'abscission foliaire.
Gibbérellines (GA) : favorisent l'élongation des entre-nœuds et la levée de dormance.

Méthode — Analyser un schéma d'organisation vasculaire

Identifier les deux vaisseaux : xylème (sève brute = eau + ions, sens racine → feuille) et phloème (sève élaborée = saccharose, sens source → puits).
Qualifier chaque organe : source si photosynthèse nette > 0 (feuille adulte éclairée) ; puits dans le cas contraire (racine, fruit, jeune feuille).
Relier la régulation hormonale au contexte : stress hydrique → ABA → fermeture des stomates → entrée de CO₂ réduite → photosynthèse diminuée.
Ne pas oublier le mécanisme de cohésion-tension pour justifier la remontée de sève brute dans le xylème.

Erreurs fréquentes

Confondre les deux sèves : la sève brute (xylème) contient uniquement eau + ions minéraux — jamais de sucres.
Croire que les feuilles sont toujours des sources : une jeune feuille en croissance est un puits jusqu'à sa maturité fonctionnelle.
Oublier que la respiration cellulaire a lieu dans tous les organes (y compris les feuilles, de jour comme de nuit) ; seule la photosynthèse est limitée aux chloroplastes.
Inverser le rôle de l'ABA et des cytokinines : c'est l'ABA (et non les cytokinines) qui ferme les stomates lors d'un stress hydrique.