SVT - LaboSVT.com - Organisation et organogenèse florale

Un séance TP de construction "classique" (on est pas obligé de faire des tâches complexes tout le temps ;-) sur l'organisation de la fleur (Thème 1-A-5). En s'appuyant sur une dissection florale et la construction du diagramme correspondant, on en vient à s’interroger sur les causes génomiques de cette organisation... Le tout afin de répondre à une problématique simple que l'on ne se pose pas assez souvent : pourquoi toutes les roses d'un même bouquet nous semble-t-elles toutes pareilles ?

TS - Act 3-2 : Organisation florale       

(FB – 2013 - v.2)

C'est la Saint Valentin !.. Et à cette occasion, Véronique reçoit de son épouse un superbe bouquet de roses. Le voyant, elle se pose tout à coup une grande question : pourquoi toutes les fleurs d'une même espèce (voire un taxon plus important) sont-elles si semblables ?

Mod. 1 : Dissection florale

Q1 : En vous aidant des informations disponibles, vous devez réaliser une dissection florale de Papilionacée, accompagnée de son diagramme et de sa formule florale. (Sur feuilles blanches)

- La fleur, organe de reproduction des Angiospermes, est constituée de pièces florales insérées sur un réceptacle floral. Lorsque la fleur est complète, elle comprend quatre verticilles de pièces florales. De l'extérieur vers l'intérieur, on rencontre :

1. le pédoncule floral et les bractées. (constituants du réceptacle floral et non de la fleur au sens strict)
2. le calice, formé par l'ensemble des sépales,
3. la corolle, formée par l'ensemble des pétales.
4. l'androcée, c'est-à-dire l'ensemble des étamines (partie mâle), composées elles-mêmes d'un filet et d'une anthère au sommet, portant les loges ou sacs polliniques qui produisent et contiennent le pollen.
5. le gynécée ou pistil, formé par l'ensemble des carpelles (partie femelle contenant les ovules).

Calice et corolle forment le périanthe, enveloppe stérile, qui joue un rôle protecteur pour les pièces fertiles et attractif pour les animaux pollinisateurs.

Ce plan théorique de la fleur, que l'on trouve typiquement chez le bouton d'or (Renonculacées) est sujet à de nombreuses variations. Par exemple on rencontre des fleurs sans pétales, ou apétales… Une fleur mixte est une fleur possédant à la fois étamines et pistil.

- Une dissection florale consiste à prélever, compter, étudier et dessiner, de façon ordonnée, les différentes pièces composant une fleur (les pièces identiques ne sont représentées qu'une fois). Le pistil est étudié à la fois dans son entier et, pour terminer, en coupe transversale.

- Le diagramme floral est une représentation schématique de l'organisation des pièces florales d'une fleur.
Il permet d'identifier facilement la famille d'une plante.
On représente les différentes pièces florales en position anatomique comme pour une coupe transversale de la fleur de l'extérieur vers l'intérieur :

1. l'axe de l'inflorescence, correspondant au pédoncule floral (s'il est absent, on le dessine en pointillés) toujours représenté en haut : avec la bractée, il définit l'axe de la fleur,
2. la ou les bractée(s) (en cas d'absence, dessin en pointillés) toujours représenté en bas : avec le pédoncule, elle définit l'axe de la fleur (ce qui est important pour les fleurs zygomorphes),
3. les bractéoles (si elles sont présentes),
4. les sépales dessinés en forme de croissants de lune évidés,
5. les pétales dessinés en forme de croissants de lune pleins,
6. les étamines,
7. le gynécée dessiné en coupe transversale.

Fleur de Geranium pratense...

...et son diagramme floral.

- Rq : La formule florale est une description simplifiée de l'organisation des pièces florales d'une fleur. Y sont indiqués, entre autre, le nombre et l'identité des pièces. (S = sépale, P = pétale, E = étamine, C = carpelle). Par exemple, pour la fleur de Geranium pratense ci-dessus, on a donc : S5 P5 (E5 + 5) (C5)  [Note : Ne pas tenir compte des parenthèses (= pièces soudées) et du soulignement. (= ovaire supère)]

Mod. 2 : Le développement floral

Toutes les fleurs d'une même espèce (ou groupe plus important) sont très semblables. Ce critère est même souvent utilisé dans les classifications. On suppose donc que l'organisation florale est d'ordre génétique.

On connaît des gènes architectes (ou gènes homéotiques) qui interviennent dans la croissance et l'organisation des plantes. Parmi eux, ceux du système ABC semblent intervenir dans l'organisation de la fleur. Pour preuve, la mutation d'un seul des gènes ABC a des conséquences très importantes sur le phénotype de la fleur puisqu'elle en modifie le plan d'organisation.

(Note : les gènes AP1 et AP2 font partie de la classe A ; AP3 et PI appartiennent au groupe B ; AG est le seul gène de la classe C - AP = apetala, PI = pistilata, AG = agamous)

Vous disposez du logiciel GenieGen (...) et de sa Fiche Technique (ou éventuellement du logiciel ou Anagène_2). Vous trouverez dans le répertoire "..." un dossier contenant différentes séquences de plusieurs gènes du modèle ABC.

Q2 : Comparer les séquences mutées de l'un ou de deux de ces gènes en prenant pour référence l'allèle sauvage. (Réaliser un tableau de comparaison)

Q3 : Comparer également les séquences des allèles sauvages des différents gènes proposés (voir note ci-dessus) et conclure sur leur origine.

Des recherches sur l'expression des gènes du modèle ABC, faites sur différents mutants de la plante Arabidopsis thaliana, sont résumées sur le document ci-dessous :

Q4 : A partir de l'analyse de ce document (et des informations précédentes), montrez que l'organogenèse de la fleur est bien le résultat de l'expression différentielle de quelques gènes homéotiques. (Réponse à la problématique)