Du génotype au phénotype

Des phénotypes divers peuvent s'exprimer à des échelles différentes

1) un phénotype peut être défini à différentes échelles

Un phénotype peut être caractérisé à différentes échelles (cf TP):

¥ individuelle, ou il se caractérise par un ensemble de caractères apparents (symptômes d'une maladie par ex.)

¥ cellulaire, où il s'exprime par les caractères des cellules à l'origine des symptômes observés.

¥ moléculaire, où il correspond à des modifications de la structure des molécules, lesquelles sont la cause des caractères cellulaires différents.

L'environnement peut également modifier les phénotypes, qui en sont donc aussi dépendants.(ex: phénylcétonurie, phénotype arriération mentale évité si la nourriture ne contient pas de phénylalanine, non dégradée chez ces individus, jusqu' à 4 ou 5 ans)

2) Le phénotype dépend majoritairement des protéines

On peut relier un phénotype individuel particulier à une modification de la structure d'une protéine (cf TP).

21- les protéines sont des enchaînements d'acides aminés

Les protéines sont formées d'une suite de molécules plus petites, les acides aminés (AA). Il existe une vingtaine d'acides aminés, ce qui donne un nombre extrêmement élevé de combinaisons possibles, une protéine pouvant comporter plusieurs centaines d'AA. La suite des AA est appelé séquence de la protéine. Les protéines sont donc comparables à des "rubans" d'AA. Ce ruban se replie ensuite dans l'espace, ce qui donne à la protéine un volume, une forme bien définie (doc b p17)

22 - les protéines dépendent du génotype

Il existe un parallèle entre les variations d'un caractère présenté par divers individus d'une même espèce et les variations de la structure d'une protéine chez ces mêmes individus (ex: drépanocytose, cf TP).

Dans le cas de phénotypes aisément repérables (maladies), une transmission héréditaire peut être mise en évidence, ce qui revient à montrer qu'il existe un (ou plusieurs) gène correspondant au phénotype observé.

On passe donc de la relation un gène ---> un caractère

à la relation un gène ---> une protéine.

Un allèle s'exprime donc par la fabrication d'une protéine.

Note: En 1909 Garrod relie une mutation à une protéine anormale (alcaptonurie=urine noire) donne arthrite car phe et tyr ne sont pas clivés.

3) La séquence d'une protéine est liée au génotype

La séquence d'une protéine est susceptible de variations lorsqu'il y a variation d'un gène, c'est à dire modification de la séquence en nucléotides d'un morceau d'ADN (Cf cours de seconde). Il y a donc un rapport entre la séquence des nucléotides de l'ADN et la séquence en acides aminés d'une protéine.

Note: L'aspect extérieur, le phenotype, est la résultante de nombreux caractéres distinctifs se rapportant à des structures morphologiques et des fonctions physiologiques. La réalisation de chacun de ces caractéres résulte de l'interaction du milieu et des facteurs héréditaires (les gènes)


Des protéines jouant un rôle de catalyseur: les enzymes

Ces protéines ont déjà été impliquées dans les processus de digestion, où elles jouaient le rôle de "ciseaux moléculaires". Les enzymes permettent donc la réalisation de réactions chimiques, ce qui leur permet de participer à la réalisation des phénotypes.

1) Les enzymes sont des biocatalyseurs agissant sur un substrat

11 - Les enzymes partagent des propriétés communes

¥ ce sont des protéines, elles ont donc une origine biologique

¥ elles accélèrent énormément des réactions qui, seules, se déroulent à des vitesses très lentes.

¥ elles ne sont pas consommées dans la réaction et sont donc retrouvées intactes après la catalyse.

Cette dernière caractéristique leur permet d'agir à faible concentration. Ces propriétés font des enzymes les catalyseurs des réactions qui se passent dans l'organisme.

12 - L'action d'une enzyme est spécifique d'un substrat et d'une réaction chimique

Le substrat est la molécule dont l'enzyme catalyse la transformation. Une enzyme ne peut agir que sur un seul substrat.

Pour un substrat donné, une enzyme ne peut catalyser qu'un seul type de réaction chimique.

Le nom d'une enzyme fait souvent référence à son substrat et à la réaction qu'elle catalyse. (Ex: glucose oxydase, glycogène synthase, amylase...)

Si, chez un individu, une enzyme n'est pas ou mal exprimée, une réaction chimique sera déficiente. Un produit ne pourra pas être formé et le phénotype pourra être ainsi modifié.
 

2) Un complexe enzyme-substrat se forme par complémentarité spatiale

21 Les modifications de la vitesse initiale de la réaction montrent l'existence d'un contact temporaire entre enzyme et substrat

Quand la quantité de substrat augmente (la quantité d'enzyme étant constante), la vitesse initiale de la catalyse augmente (TP & doc p 24/25) jusqu'à un maximum. Ceci s'explique si on suppose que l'augmentation se poursuit jusqu'à ce que toutes les molécules d'enzymes présentes soient liées à un substrat.

La vitesse de la réaction est directement proportionnelle à la quantité d'enzyme apportée. Ceci s'explique si l'enzyme se lie immédiatement à une nouvelle molécule de substrat dès que la catalyse a eu lieu.

Il y a donc au cours de la catalyse une brève association entre enzyme et substrat.

22 Le substrat s'emboite sur l'enzyme au niveau d'un site actif

La complémentarité spatiale d'un morceau de l'enzyme avec le substrat est localisée au niveau d'une zone particulière appelée le site actif. Ce site permet:

- la fixation du substrat sur l'enzyme au niveau d'un site de reconnaissance spécifique (formation d'un complexe enzyme-substrat)

- l'accélération de la réaction chimique catalysée au niveau d'un site catalytique (ce qui assure une action spécifique de l'enzyme).

3) Les conditions du milieu modifient la catalyse enzymatique

31 Chaque enzyme présente une température optimale d'activité.

Si la température du milieu réactionnel est modifiée, la catalyse est moins efficace (et devient nulle pour des conditions extrêmes de température).

32 L'activité des enzymes varie selon les conditions de pH du milieu.

Chaque enzyme possède un pH pour lequel son activité est maximale: le pH optimum. De part et d'autre de ce pH optimum, l'activité catalytique diminue.

Cette diminution s'explique par la modification des charges électriques des acides aminés du site actif, qui voit son fonctionnement modifié. Pour des valeurs très éloignées du pH optimum, l'enzyme perd sa forme: elle devient inactive.

33 Les enzymes permettent les réactions chimiques en milieu biologique.

Les enzymes rendent possible de nombreuses réactions cellulaires et extracellulaires dans les conditions physiques régnant dans une cellule: température modérée (37°C pour les humains), pH voisin de la neutralité.

Rmq: certains micro-organismes vivant dans des milieux hostiles ont des enzymes fonctionnant en conditions extrême de T et pH, souvent très utiles pour l'industrie (lessives, recherche...)

4) L'activité d'une enzyme dépend de sa forme

La séquence des AA confère à l'enzyme sa structure dans l'espace. Une modification de cette séquence peut donc modifier (ou non) la forme du site actif. Si ce dernier est touché, le substrat ne peut plus se lier et la catalyse n'a pas lieu. Si une zone située en dehors du site actif est modifiée, l'activité de l'enzyme peut être conservée.

Leur structure rend donc les enzymes sensibles aux facteurs du milieu, qui peuvent modifier l'activité catalytique et ainsi provoquer une modification du phénotype.Note: tout individu résulte d'une rencontre entre un genotype et un environnement déterminé.


Comment passer d'une suite d'acides nucléiques à une séquence d'acides aminés :
La synthèse des protéines

Les nucléotides différent par la nature des bases (Adénine -A-, cytosine -C-, thymine -T-, guanine -G-) qui entrent dans leur composition. Un gène correspond donc physiquement à une séquence de nucléotides. Nous avons vu que l'on peut associer un gène à une protéine, autrement dit, une séquence d'acides nucléiques à une séquence d'acides aminés. Mais comment s'effectue ce transfert d'information entre l'ordre nucléotidique et l'ordre protéique ?

Schémas et explications en anglais facile

1- Une séquence de nucléotides de l'ADN est transcrite en une séquence d'un autre nucléotide plus petit et plus mobile, l'ARN

11 L'enzyme ARN polymérase déroule localement l'ADN et en recopie un brin.

Chez les eucaryotes, l'ADN est situé dans le noyau. l'ARN polymérase agit de la façon suivante:

- déroulement d'une région de l'ADN correspondant à une gène

- recopiage d'un brin de l'ADN, que l'on appelle le brin transcrit, par assemblage de nucléotides complémentaires.

- remise en état "enroulé" de la molécule d'ADN

12 Dans l'ARN, La thymine est remplacée par l'uracyle

Lorsque le brin transcrit est recopié, la RNApol associe aux nucléotides de ce brin:

- de la guanine à de la cytosine

- de la cytosine à la guanine

- de l'adénine à la thymine

- un nucléotide chimiquement voisin de la thymine, l'Uracyle, à l'adénine.

une séquence ADN telle ATTCGTTAA devient donc, une fois traduite en ARN:

UAAGCAAUU.

13 L'ARN fabriqué est le messager de l'ADN

L'ARN est une molécule constituée d'un unique brin de nucléotides. Bien plus court que l'ADN (sa longueur correspond à peu près à un gène), il est mobile. Il va pouvoir transporter l'information génétique qu'il a recopié: on l'appelle donc ARN messager (ARNm). Les ARNm traversent l'enveloppe nucléaire au niveau de pores et exportent ainsi l'information génétique vers le cytoplasme, lieu de synthèse des protéines.


2 - La séquence de l'ARNm est traduite en suite d'acides aminés par les ribosomes, ce qui implique l'existence d'un "code génétique"

21 La traduction de l'ARNm en protéine nécessite un code faisant correspondre nucléotides et acides aminés

ADN et l'ARN sont des molécules portant une information constituée par une séquence de nucléotides: il y a 4 bases différentes. Les protéines portent aussi une information, mais avec un "alphabet" à vingt lettres (20 AA).

Le système de correspondance entre ARNm et acides aminés est le code génétique. Dans ce code, trois nucléotides, qui forment un codon, déterminent un acide aminé. Comme certains AA peuvent être "codés" par plusieurs codons différents, on dit que le code est redondant: toute mutation n'aura donc pas forcément de conséquence sur la structure de la protéine.


22 Les codons de l'ARNm sont lus par des organites complexes, les ribosomes

L'assemblage des AA dans le cytoplasme est localisé au niveau d'organites cellulaires : les ribosomes où est réalisée la traduction de l'information génétique portée par les ARN messagers en séquences ordonnées d'acides aminés caractéristiques d'une protéine.

Les ARN de transfert, petites molécules d'ARN, font le lien entre codons et AA, positionnent les AA dans le ribosome et permettent, à l'aide d'enzymes et d'énergie, leur liaison dans une chaîne polypeptidique: une protéine est née.

La traduction de l'ARNm en polypeptide demande:

- un signal de départ = codon d'initiation

- une suite de codons correspondant à la séquence de la protéine à fabriquer

- un signal de fin = codon stop.

Le polypeptide obtenu est libéré dans le réticulum endoplasmique granuleux (eucaryotes) ou dans le cytoplasme (procaryotes).

ANIMATION: la synthèse protéique

Gènes, phénotypes et environnement : qui fait quoi ?

1) Un phénotype peut correspondre à plusieurs génotypes

11 Il faut le plus souvent plusieurs gènes pour un seul caractère

Les molécules complexes synthétisées par les êtres vivants sont assemblées progressivement, à partir de précurseurs. Chaque étape de cette synthèse est catalysée par une enzyme spécifique. La synthèse d'une molécule qui fait intervenir une voie métabolique dépend donc de plusieurs gènes (au minimum ceux de toutes les enzymes utilisées...).

Un phénotype moléculaire donné dépend de l'expression des différents gènes qui interviennent dans la voie métabolique qui conduit à cette molécule. À un phénotype, peuvent donc correspondre de nombreux génotypes.

12 La présence de 2 allèles pour un gène multiplie encore les possibilités

Les gènes existent sous plusieurs formes: les allèles. Ces allèles sont le résultat de mutations au niveau de la molécule d'ADN. Dans les cellules non reproductrices, 1 gène = 2 allèles:

- identiques, individu homozygote pour ce gène

- différents, individu hétérozygote pour ce gène.

Certains allèles des gènes sont à l'origine d'enzymes non fonctionnelles. L'expression d'un allèle du gène qui code la formation d'une protéine non fonctionnelle entraîne l'arrêt de la synthèse et l'accumulation du produit non transformé.

Le caractère qui s'exprime dans le phénotype seulement lorsqu'il est présent en deux versions est dit récessif. Celui qui s'exprime dans le phénotype lorsqu'il est présent en une seule version est dit dominant.

Si le caractère dominant qui s'exprime dans le phénotype est dû à la synthèse d'une enzyme fonctionnelle, un phénotype [A] peut correspondre à deux génotypes A ou a. Le nombre de génotypes possibles augmente avec le nombre de gènes qui interviennent dans la voie métabolique.

2) Un génotype permet la réalisation de plusieurs phénotypes

L'ADN d'une cellule contient tous les gènes d'un être vivant. Cependant, tous les gènes ne s'expriment pas en même temps (il existe des cellules spécialisées).

Il existe un contrôle du fonctionnement du génome permettant d'adapter l'activité de la cellule aux conditions de l'environnement. L'environnement module donc l'expression des gènes.

21 - exemple d'interventions de l'environnement sur le fonctionnement des gènes

Les rayons UV provoquent chez les êtres vivants des modifications au niveau de l'ADN, ce sont des mutations somatiques. Ces modifications peuvent affecter différents types de gènes et notamment les gènes qui contrôlent le cycle cellulaire (duplication des cellules).

Ces modifications sont réparées par des protéines qui sont l'expression de plusieurs gènes. Ces gènes réparateurs existent sous plusieurs formes alléliques dont certaines codent des protéines non fonctionnelles.

Les personnes qui possèdent deux allèles gouvernant l'expression d'une protéine défectueuse ne corrigent donc pas les modifications de l'ADN provoquées par les U.V.: elles ont une prédisposition génétique à développer des tumeurs sous l'action des U.V. ; ce qui signifie que chez eux les cancers cutanés se développeront plus vite si elles sont exposées aux U.V.

22 La présence de certains allèles explique les prédisposition génétiques à certaines affections

De très nombreux gènes qui interviennent dans le fonctionnement cellulaire existent sous différentes formes alléliques. Certaines de ces formes lorsqu'elles sont présentes à l'état homozygote perturbent gravement le métabolisme cellulaire et interviennent, par exemple, dans la cancérisation des cellules.

Les individus possédant une de ces formes alléliques dans le génome présentent une prédisposition au développement du cancer. Les cellules de certains organes peuvent se "cancériser" (transformer) si les agents de l'environnement (fumées, substances résultant de la transformation des aliments) provoquent la mutation de l'autre allèle du gène. D'autres substances présentes dans le milieu environnant vont au contraire s'opposer aux mutations induites par ces facteurs : c'est le cas de certaines vitamines apportées, par exemple, par l'alimentation.

Bilan : norme de réalisation d'un génotype

La construction d'un phénotype: l'exemple de la morphogenèse végétale


L'action de l'environnement sur l'expression des génotypes végétaux conduit a une grande diversité morphologique

 
1- La morphologie des végétaux dépend largement des conditions environnementales

Au sein d'une même espèce végétale, les individus présentent des caractères morphologiques relativement constants, transmis d'une génération à la suivante.

Cependant, la morphologie d'un végétal peut varier en fonction, par exemple, des conditions climatiques du milieu dans lequel il se trouve.

Le milieu peut agir:

- de façon indirecte, en sélectionnant les végétaux adaptés, ceux qui ne le sont pas sont éliminés.

- directement sur la morphologie. Le végétal "sculpté" par le milieu, adopte une forme non transmise à la descendance.

Dans un même milieu, des espèces distinctes peuvent présenter des caractéristiques morphologiques semblables. Ce phénomène est appelé convergence. Il est une réponse des végétaux à l'environnement, ce qui permet leur survie.

Ex: morphologie "cactus" en milieu sec


2) Morphogenèse, croissance et différenciation sont des phénomènes mettant en jeu des tissus particuliers

21)Les végétaux possèdent des zones particulières qui permettent leur croissance

Dans un végétal, des régions appelées méristèmes sont le siège d'intenses divisions cellulaires (mitoses) et d'élongations cellulaires.

Les méristèmes, qui sont à l'origine de l'édification ou morphogenèse de la plante, se trouvent situés à des niveaux différents:

¥ bourgeon terminal pour le méristème caulinaire

¥ extrémité de la racine pour le méristème racinaire

¥ bourgeon axillaire pour les ramifications de la tige.

Ces niveaux correspondent aux zones de croissance des différents tissus végétaux. Les cellules méristématiques possèdent un fort pouvoir mitotique. Ainsi, la croissance d'un végétal est continue.


22) Les cellules végétales se répartissent entre un pool embryonnaire et des tissus différenciés

Au niveau des méristèmes, à l'issue des mitoses, certaines cellules gardent leur caractère embryonnaire et continuent à se diviser, assurant une croissance permanente de la plante.

D'autres cellules, comme les vaisseaux conducteurs, les cellules de la feuille ou de la racine se différencient et permettent la formation d'organes spécialisés. Cette spécialisation est liée à une modification de la structure cellulaire, comme la composition de la paroi squelettique, la répartition des vacuoles ou la présence d'organites spécialisés comme les chloroplastes.

 

3) La division cellulaire par mitose se produit en plusieurs étapes

31) le cycle cellulaire est une alternance de mitoses et d'interphases

Animation: déroulement d'une mitose

L'activité des cellules méristématiques est cyclique. Elle comprend deux périodes successives : l'interphase et la mitose.

Durant l'interphase, la cellule croît et se différencie. C'est une période d'intense activité de synthèses, en particulier d'ADN, dont chaque molécule est répliquée.

Ces molécules doubles, filamenteuses, sont localisables dans la chromatine du noyau.

32 La mitose se déroule en quatre étapes.

La prophase : condensation du matériel génétique en chromosomes apparents, conséquence de la spiralisation des structures filamenteuses de la chromatine. Chaque chromosome apparaît formé de deux chromatides. En fin de prophase, l'enveloppe nucléaire se fragmente.

La métaphase : les chromosomes fortement condensés s'alignent à l'équateur de la cellule formant la " plaque équatoriale ".

L'anaphase : les deux chromatides constituant chaque chromosome se séparent et se partagent en deux lots identiques qui se déplacent vers les pôles opposés de la cellule.

La télophase voit se constituer deux noyaux autour des lots de chromosomes-fils. Les chromosomes se décondensent progressivement et le matériel génétique prend l'aspect de la chromatine interphasique. La télophase se termine par la cytodiérèse, phénomène de séparation des deux cellules-filles formées au cours de la mitose.

Ce processus de division est commun à toutes les cellules eucaryotes (avec quelques variations entre cellules végétales et animales au cours de la cytodiérèse). Pour toutes ces cellules, cette succession d'étapes permet une répartition égale des chromosomes entre les deux cellules-filles issues de la division.

La mitose est donc une reproduction conforme (à l'identique). Toutefois, la répartition des chromosomes dédoublés implique la répartition d'un stock d'ADN qui, avant la mitose, a du être lui aussi dédoublé (comment ?).

33) La réplication de l'ADN est le prélude indispensable à toute division cellulaire

Animation: replication de l'ADN

Le cycle cellulaire s'accompagne d'une évolution cyclique de l'information génétique, donc de son support, l'ADN.

L'interphase est constituée de deux périodes pendant lesquelles la cellule va croître : les phases G l et G 2. Entre ces deux périodes, la phase S correspond à une Synthèse des molécules d'ADN.

Il se produit une ouverture de la double hélice dont chaque brin sert de matrice pour la synthèse d'un nouveau brin. Plusieurs systèmes enzymatiques, les ADN polymérases, effectuent cette copie basée sur l'appariement des bases complémentaires de nucléotides.

Comme chaque nouvelle molécule d'ADN contient un brin de la molécule-mère, cette réplication est dite semi-conservative. Les cellules-filles héritent ainsi de la même information génétique que la cellule initiale.

La conservation du patrimoine génétique est donc permise par deux processus:
• copie les molécules d'ADN (phase S)
• répartition de l'ADN entre les deux cellules-filles(mitose).

34) La mitose est marquée par une modification importante du cytosquelette

Le matériel génétique passe de l'état de chromatine à celui de chromosome dont la répartition est liée à une réorganisation dynamique du cytosquelette: les micro tubules cellulaires se regroupent et forment un fuseau de division qui positionne les chromosomes à la métaphase et guide la migration des chromatides au cours de l'anaphase. À la télophase, les micro tubules se regroupent à l'équateur de la cellule et permettent la cytodiérèse. Ces mécanismes permettent la répartition du matériel génétique et cytoplasmique entre les deux cellules-filles.


La croissance des cellules végétales est sous le contrôle de facteurs internes (hormones) et externes (environnement)

1) La paroi se développe sous la pression de la vacuole

11 Les vacuoles fusionnent au cours de la croissance cellulaire

Au stade jeune, les vacuoles sont nombreuses et de petite taille. Elles grossissent progressivement et fusionnent en une vacuole unique dans la cellule en fin de croissance.

L'augmentation du volume cellulaire est donc liée à une augmentation du volume de la vacuole. Elle est rendue possible par les propriétés de la paroi des cellules jeunes: cette paroi est déformable, extensible, plastique.

12 La paroi est constituée de plusieurs types de molécules lui conférant ses propriétés mécaniques

Les cellules végétales sont entourées d'une paroi cellulosique qui permet à la fois leur soutien et leur élongation. La partie commune située entre deux cellules voisines forme la lamelle moyenne. La paroi des cellules en croissance est formée:

- de microfibrilles de cellulose (résistance mécanique aux tensions)

- d'une matrice de polysaccharides, (hémicelluloses + protéines)

La paroi des cellules en fin de croissance est faite de strates plus ou moins épaisses, ce qui la rend inextensible. Ces strates sont donc synthétisées après la croissance cellulaire.

13 L'élongation des cellules végétales se fait grâce à une pression hydraulique

La croissance de la cellule consiste en une élongation et une augmentation de volume.

L'augmentation de volume est essentiellement liée à l'augmentation du volume de la vacuole, poche remplie d'eau et de solutés divers. La vacuole est limitée par le tonoplaste, membrane souple, perméable.

La cellule végétale est turgescente, gorgée d'eau. Cet état, provoqué par une absorption d'eau du milieu extérieur, est entretenu par l'hypertonicité du suc vacuolaire et du cytoplasme. L'absorption active de solutés (sels minéraux) par la cellule maintient le milieu intracellulaire hypertonique par rapport au milieu extérieur.

Animation: l'osmose et ses effets

La pression de turgescence, développée surtout dans la cellule par la vacuole est le moteur de l'extension cellulaire car elle exerce sur la paroi une pression constante qui tend à augmenter sa surface.

2 La croissance cellulaire est contrôlée par des hormones

21) l' hormone Auxine provoque l'allongement des cellules

L'auxine, synthétisée dans l'apex des tiges et dans les méristèmes, migre ensuite jusqu'aux racines.

L'auxine stimule l'élongation cellulaire en abaissant le pH de 7 à 4,5, ce qui acidifie la paroi. Cette baisse de pH:

- affaiblirait les liaisons chimiques entre les fibres de cellulose

- activerait des enzymes dégradant certaines protéines et polysaccharides.

Il s'ensuit un ramollissement et relâchement de la paroi, qui, sous l'effet de la pression de turgescence, se déforme et agrandit sa surface.

L'auxine contribue aussi à l'augmentation de la turgescence cellulaire en augmentant la pression osmotique à l'intérieur des cellules. Ce phénomène est lié à un transport ionique transmembranaire stimulé par l'auxine.

L'auxine intervient également sur l'expression de certains gènes en modifiant la synthèse d'ARN et celle de protéines qui interviendraient dans l'élongation cellulaire.


22) D'autres hormones, les gibbérellines, ont des effets comparables à ceux de l'auxine

Les gibbérellines vaporisées sur certaines plantes entraînent leur croissance. Elles sont produites dans les zones de divisions actives des organes jeunes. Elles agissent sur la croissance des entre-nÏuds.

 
3) hormones et environnement influencent le développement des végétaux

31) L'auxine influence l'organogenèse

L'auxine agit sur l'élongation cellulaire à des concentrations faibles, mais de manière différente selon les organes. L'élongation d'une racine (rhizogenèse) est obtenue avec 100000 fois moins d'hormone que pour une tige; et une concentration inhibitrice pour une racine est optimale pour une tige.

L'auxine contrôle la différenciation cellulaire et donc la différenciation des organes.

Une même hormone a donc des actions de développement différentes dans une plante, actions modulées par la concentration de la molécule au niveau des cellules et des organes cibles sur lesquels elle agit.

32) La répartition de l'auxine dans les tissus conditionne leur croissance

L'auxine est produite par les cellules méristématiques de l'apex et se concentre du côté opposé à la lumière. Cette différence de concentration de l'auxine, du côté éclairé par rapport au côté sombre, entraîne une différence de croissance des cellules et la courbure de l'organe.

Le bourgeon terminal de la tige inhibe le développement des bourgeons axillaires sous jacent. C'est la dominance apicale. Son absence déclenche la ramification de la tige. Le bourgeon terminal, en inhibant la ramification, participe donc au déterminisme de l'architecture de la plante.

Le gradient d'auxine naturel, à partir du bourgeon terminal, est responsable de la dominance apicale et l'inhibition s'amortit du sommet de la tige vers sa base avec la diminution du gradient de concentration d'auxine.

En plus de l'auxine, les cytokinines interviennent également dans la dominance apicale, puisque leur application sur les bourgeons axillaires provoque leur développement. Les cytokinines agissent donc en balance hormonale avec les auxines, mais en exerçant un effet inverse. Ces deux hormones ont des actions antagonistes.
 

4) Reconstruire un végétal: du clonage naturel à la culture in vitro

41) Le clonage, un mode de reproduction répandu

Chez les végétaux, une cellule, un tissu, un organe peuvent, dans certaines conditions de culture précises (régénération ou alimentation d'un méristème!), être à l'origine d'un nouveau végétal. Les individus obtenus sont identiques entre eux et identiques au végétal initial. Ils ont le même génotype, ils forment un clone. Leur phénotype peut, lui, être influencé par l'environnement. Cette capacité des cellules végétales de donner un organisme entier est la totipotence. Naturellement, nombreux sont les végétaux se multipliant par clonage.

42) La culture in vitro

Actuellement, l'Homme réalise des clones végétaux à grande échelle. Pour ce faire, il utilise les connaissances sur le rôle des hormones dans l'organogenèse. Ainsi, un méristème fragmenté stérilement, puis transféré sur un milieu nutritif contenant une concentration précise en hormones permettra de régénérer des centaines d'exemplaires d'un individu particulièrement intéressant.