Les angiospermes, ou plantes à fleurs, représentent le groupe de végétaux le plus diversifié et répandu sur Terre. Leur succès évolutif est en grande partie dû à un mécanisme de reproduction unique : la double fécondation. Cet article explore en détail ce processus complexe, son déroulement, ses avantages et ses conséquences sur la formation des graines et des fruits.
Introduction à la Fleur et à ses Composants
Avant d'aborder la double fécondation, il est essentiel de comprendre la structure de la fleur, l'organe reproducteur des angiospermes. La fleur est portée par un axe appelé pédoncule floral, qui la relie à la tige. Elle est constituée de différentes pièces florales disposées en verticilles :
- Le calice : L'ensemble des sépales, généralement verts, protège le bouton floral.
- La corolle : L'ensemble des pétales, souvent colorés, attire les pollinisateurs. Le calice et la corolle forment ensemble le périanthe.
- L'androcée : L'appareil reproducteur mâle, composé des étamines. Chaque étamine est constituée d'un filet portant à son extrémité l'anthère, lieu de formation des grains de pollen. L'anthère est formée de deux loges polliniques, contenant chacune deux sacs polliniques remplis de pollen. Le pollen est constitué de grains de pollen, qui sont les cellules mâles des plantes.
- Le gynécée : L'appareil reproducteur femelle, situé au centre de la fleur. Il est formé d'un ou plusieurs carpelles, qui peuvent être libres ou soudés pour former un pistil. Chaque carpelle renferme un ou plusieurs ovules, qui sont les cellules sexuelles femelles de la plante.
L'Ovule et le Sac Embryonnaire
L'ovule est fixé sur le placenta par une tige appelée funicule. Le point d'insertion du funicule à l'ovule est appelé hile. L'ovule présente une ouverture, le micropyle, qui permet l'entrée du tube pollinique. L'ovule est constitué d'un tissu, le nucelle, qui abrite le sac embryonnaire.
Le sac embryonnaire est le gamétophyte femelle, une structure haploïde contenant huit noyaux répartis dans sept cellules :
- L'oosphère : Le gamète femelle, situé près du micropyle, qui sera fécondé par un spermatozoïde.
- Les synergides : Deux cellules situées de part et d'autre de l'oosphère, qui attirent le tube pollinique.
- Les antipodes : Trois cellules situées à l'opposé du micropyle, dont la fonction est mal connue.
- Les noyaux polaires : Deux noyaux situés au centre du sac embryonnaire, qui fusionneront avec un deuxième spermatozoïde.
La Pollinisation : Première Étape de la Fécondation
La pollinisation est le transfert du pollen de l'anthère au stigmate du pistil. Elle peut être directe (autopollinisation) ou indirecte (pollinisation croisée). La pollinisation croisée favorise la diversité génétique.
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- Pollinisation directe ou autopollinisation: Le pollen d'une fleur se dépose sur le stigmate de la même fleur.
- Pollinisation indirecte ou croisée: Le pollen d'une fleur A est transféré au stigmate d'une autre fleur B. Le vent peut transporter le pollen vers d'autres fleurs. L'homme intervient pour la pollinisation de certaines plantes industrielles.
La pollinisation est une condition nécessaire à la formation du fruit et de la graine. Après la pollinisation, l'histoire continue. Le dépôt des grains de pollen sur les organes femelles des fleurs n'est que la première étape du processus de la reproduction sexuée.
Germination du Pollen et Formation du Tube Pollinique
Une fois déposé sur le stigmate, le grain de pollen germe. Il absorbe l'eau du stigmate et est reconnu par celui-ci grâce à une signalisation moléculaire. Cette reconnaissance empêche la germination du pollen d'autres espèces et évite l'auto-fécondation chez certaines plantes. La cellule tubulaire du grain de pollen produit un tube pollinique, un long tube qui descend à travers le style jusqu'à l'ovaire. La cellule génératrice se déplace dans ce tube et se divise par mitose pour former deux spermatozoïdes haploïdes.
La Double Fécondation : Un Événement Unique aux Angiospermes
Arrivé à l'ovaire, le tube pollinique atteint l'ovule et y pénètre par le micropyle. Les synergides semblent sécréter des signaux chimiques pour guider le tube pollinique. Les deux spermatozoïdes sont alors libérés dans le sac embryonnaire, et c'est là que se produit la double fécondation, caractéristique des angiospermes :
- Première fécondation : Un des spermatozoïdes fusionne avec l'oosphère, formant un zygote diploïde (2n). Ce zygote se divisera par mitose pour donner l'embryon, la future plante.
- Deuxième fécondation : L'autre spermatozoïde fusionne avec les deux noyaux polaires, formant une cellule triploïde (3n). Cette cellule se divisera également par mitose pour former l'albumen, un tissu de réserve qui nourrira l'embryon pendant son développement.
Ainsi, la double fécondation aboutit à la formation de deux structures distinctes : l'embryon diploïde et l'albumen triploïde.
De l'Ovule à la Graine et de l'Ovaire au Fruit
Après la double fécondation, l'ovule se transforme en graine. Les téguments de l'ovule se durcissent et se transforment en téguments de la graine, qui protègent l'embryon et l'albumen. L'ovaire, quant à lui, se développe pour former le fruit, qui protège la graine et facilite sa dissémination.
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- La graine : Elle provient du développement de l’ovule. Les téguments de l’ovule se transforment en téguments de la graine et sont diploïdes (2n, maternels). L’embryon diploïde (1n maternels + 1n paternels) se développe dans un tissu triploïde (2n maternels + 1n paternels), l’albumen, qui croît aux dépends d’un tissu diploïde, d’origine maternelle, le nucelle qui prend le nom de périsperme.
- Le fruit : En général, c’est l’ovaire qui donne naissance au fruit. Cet ovaire augmente de taille et épaissit ses parois.
Le passage de la fleur au fruit ou « nouaison » est normalement consécutif à la fécondation. Si la nouaison a lieu sans fécondation, on parle de parthénocarpie et le fruit ne renferme pas de graines. En absence ou non de fécondation, la paroi de l’ovaire donne naissance aux tissus du fruit.
Avantages de la Double Fécondation
La double fécondation confère plusieurs avantages aux angiospermes :
- Formation d'un tissu de réserve (albumen) riche en nutriments : L'albumen fournit à l'embryon les éléments nécessaires à son développement, augmentant ainsi ses chances de survie.
- Économie de ressources : L'albumen ne se forme que si la fécondation a lieu, évitant ainsi le gaspillage de ressources si l'ovule n'est pas fécondé. Chez les gymnospermes, le tissu nutritif se forme avant la fécondation, ce qui peut entraîner un gaspillage si la fécondation n'a pas lieu.
- Diversité génétique : La double fécondation permet la combinaison du matériel génétique des deux parents, favorisant la diversité génétique au sein des populations d'angiospermes.
Pollinisation et Qualité des Fruits
Le développement des fruits est contrôlé par la production d’auxine, hormone végétale, par les graines. Chez de nombreuses espèces de pommes et de poires il existe une corrélation positive entre la masse du fruit et le nombre de graines qu’il renferme. L’avortement des graines peut être responsable de la croissance irrégulière des fruits. Il est donc capital d’assurer une bonne pollinisation. Le nombre de graines intervient aussi sur la couleur, le goût et la texture de la chair des Kakis et la teneur en sucres des poires.
Importance de la Pollinisation
La pollinisation est capitale pour les cultures car elle contrôle la production des graines et des fruits même si des exceptions existent. Une insuffisance de pollinisation entraîne des conséquences économiques graves car elle impacte les rendements horticoles et agricoles et la qualité des productions. Il est donc capital de protéger les pollinisateurs et de tenir compte lors de la plantation de la disposition des arbres pollinisateurs pour assurer une bonne pollinisation.
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