Thème 5 — La plante

Probabilité 2026 : ★★★ — Apparu dans 5 sessions Métropole sur 8 (2022-2025). Souvent en Exercice 2.

Vie fixée et organisation

Conséquences de la vie fixée

Plante = organisme autotrophe (produit sa matière organique) et fixé. Adaptations nécessaires :

• Surface d'échange élevée pour capter ressources dispersées.
• Coordination racines (eau, minéraux) / feuilles (CO₂, lumière).
• Système de défense passif et chimique (épines, alcaloïdes, tannins).
• Mécanismes de reproduction sans déplacement (pollinisation, dispersion des graines).

Organisation type d'angiosperme

Appareil végétatif :

• Racines : ancrage, absorption eau et sels minéraux. Surface augmentée par poils absorbants et symbioses (mycorhizes).
• Tige : conduction (vaisseaux du xylème et phloème).
• Feuilles : photosynthèse. Surface d'échange optimisée (stomates, parenchyme).

Appareil reproducteur : fleurs → fruits → graines.

Photosynthèse et nutrition

Photosynthèse

Équation globale : $6 \text{CO}_2 + 6 \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{lumière}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6 \text{O}_2$

Localisation : chloroplastes des cellules du parenchyme (feuille).

Deux phases :

• Phase claire (thylakoïdes) : capture lumière par chlorophylle, production ATP et NADPH, libération O₂.
• Phase sombre / cycle de Calvin (stroma) : fixation du CO₂, synthèse de glucose à partir de l'ATP et NADPH.

Pigments photosynthétiques

Chlorophylle a et b : absorbent rouge et bleu, réfléchissent vert (d'où couleur verte des feuilles).

Caroténoïdes : pigments accessoires, absorbent bleu-vert.

Spectre d'action : la photosynthèse est maximale aux longueurs d'onde absorbées par chlorophylle.

Nutrition minérale

Absorption d'eau et de sels minéraux (NO₃⁻, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, PO₄³⁻) par les racines.

Symbioses :

• Mycorhizes : champignons + racines (~90% des plantes). Le champignon étend la surface d'absorption, en échange de glucides.
• Nodosités (légumineuses) : bactéries Rhizobium qui fixent l'azote atmosphérique. Apport d'azote précieux.

Conduction et coordination

Tissus conducteurs

Xylème : conduit sève brute (eau + minéraux) des racines vers les feuilles. Vaisseaux morts. Traction par évapotranspiration.

Phloème : conduit sève élaborée (saccharose, acides aminés) des feuilles vers les autres organes. Cellules vivantes (tubes criblés + cellules compagnes). Pression osmotique.

Hormones végétales

• Auxine : croissance, phototropisme.
• Cytokinines : division cellulaire.
• Gibbérellines : élongation, germination.
• Acide abscissique (ABA) : fermeture des stomates, dormance.
• Éthylène : maturation des fruits.

Communications

Signaux électriques (lentes) et chimiques (composés volatils).

Exemple : une feuille attaquée par un herbivore émet des composés volatils qui alertent les feuilles voisines (synthèse de défenses chimiques).

Reproduction

Reproduction sexuée

Fleur : organe reproducteur.

• Étamines : organe mâle, produisent le pollen (gamétophyte mâle).
• Pistil (carpelle) : organe femelle, contient l'ovule (gamétophyte femelle).

Pollinisation : transport du pollen vers le pistil.

• Anémophile (vent) : graminées, conifères. Pollen léger, abondant.
• Entomophile (insectes) : 80% des angiospermes. Coévolution plante-pollinisateur (couleurs, parfums, nectar).
• Ornithophile (oiseaux), chiroptérophile (chauves-souris).

Fécondation → graine (embryon + réserves + tégument).

Coévolution emblématique : l'orchidée Angraecum sesquipedale avec son éperon de 30 cm prédite par Darwin (1862) → découverte du pollinisateur Xanthopan morganii en 1903.

Dispersion des graines

• Anémochorie (vent) : pissenlit, érable.
• Zoochorie (animaux) : fruits charnus (ingestion + défécation).
• Hydrochorie (eau) : noix de coco.
• Autochorie (mécanismes éjectifs) : balsamine, giroflée.

Reproduction asexuée

Multiplication végétative : drageons, stolons, rhizomes, bouturage. Clones génétiquement identiques. Colonisation rapide.

Défense des plantes

Défenses constitutives

• Mécaniques : épines, cuticule, écorce.
• Chimiques : alcaloïdes (nicotine, caféine, morphine), tannins, terpènes.

Défenses inductibles

• Réponses locales : production de phytoalexines, renforcement parois.
• Réponses systémiques : signalisation à distance via acide salicylique et jasmonique.

Coévolution plante-herbivore

Arms race : la plante développe des défenses, l'herbivore développe des contre-défenses. Exemple : le tabac produit de la nicotine, certains insectes la métabolisent.

Sujets-types 2026

Sujet 1 (Exercice 2) : Vie fixée et adaptation

Documents : coupe transversale de feuille, schéma stomates, photos racines avec mycorhizes.

Consigne : Montrer comment l'organisation de la plante est adaptée à la vie fixée.

Sujet 2 (Exercice 2) : Reproduction et coévolution

Documents : structure d'une fleur, photo d'un pollinisateur spécifique, données expérimentales sur pollinisation.

Consigne : Expliquer comment la coévolution favorise la reproduction des angiospermes.

Sujet 3 (Exercice 1, plus rare) : Photosynthèse

Documents : équation chimique, schéma cellulaire chloroplaste, courbes d'intensité photosynthétique selon CO₂ et lumière.

Consigne : Décrire le mécanisme de la photosynthèse et ses facteurs limitants.

Pièges à éviter

1. Confondre fleur et inflorescence. Une fleur = 1 organe reproducteur. Une inflorescence = ensemble de fleurs sur une même tige.
2. Confondre xylème et phloème. Xylème = sève brute, racines → feuilles. Phloème = sève élaborée, feuilles → organes.
3. Penser que toutes les plantes sont vertes par chlorophylle. La couleur dépend de l'équilibre chlorophylle/caroténoïdes/anthocyanes (autres pigments).
4. Oublier les symbioses. La vie fixée nécessite des associations avec d'autres organismes (mycorhizes, nodosités).
5. Confondre pollinisation et fécondation. Pollinisation = transport du pollen. Fécondation = fusion des gamètes.

Données chiffrées

• Espèces végétales recensées : ~390 000 (dont 295 000 angiospermes).
• Photosynthèse mondiale : ~110 Gt de carbone fixé par an.
• Densité stomates : 100-1000 par mm² de feuille.
• Vitesse de la sève brute (transpiration) : 1-5 m/h.
• Rendement photosynthétique max théorique : ~11% de l'énergie solaire.
• Rendement réel cultures : ~1-3%.

Q&R pour le tuteur IA

Q : Pourquoi les plantes ne se déplacent-elles pas ? R : Elles ont évolué une stratégie autotrophe : production de matière organique à partir de CO₂ et lumière. Cette ressource (lumière) est ubiquitaire au-dessus du sol → pas besoin de se déplacer. Les plantes captent leurs ressources via grandes surfaces (feuilles, racines), pas via mobilité.

Q : Comment les plantes "savent-elles" qu'elles sont attaquées ? R : Signalisation chimique. Quand une cellule est blessée, libération de signaux moléculaires (acide jasmonique, calcium intracellulaire) qui déclenchent la synthèse de défenses (alcaloïdes) localement et à distance via le phloème.

Q : La symbiose mycorhizienne est-elle vraiment indispensable ? R : ~90% des plantes en bénéficient. Plantes sans mycorhizes (Brassicacées, certaines Polygonacées) ont d'autres stratégies (système racinaire très développé). La perte des mycorhizes dans les sols agricoles intensifs explique en partie la baisse de fertilité.