Fruits et graines

Fruits et graines
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Après la fécondation, les pièces florales autres que le gynécée dégénèrent. Il y a autant de sortes de fruits qu’il existe de sortes de fleurs. La double fécondation amène à la transformation de deux éléments :

• le sac embryonnaire se transformera en graine

• et l’ovaire se transformera en fruit

La nature des fruits dépend des caractéristiques de l’ovaire, du type de placentation, d’une déhiscence possible et notamment et surtout de la nature du péricarpe c'est-à-dire la paroi de l’ovaire.

I Le fruit

Si la paroi du fruit est composée uniquement de la paroi de l’ovaire, on parle de fruit simple. Si elle est composée d’autres tissus comme le réceptacle de la fleur par exemple, on parlera de fruit complexe. 

On peut observer ce qu’on appelle un fruit composé ou une infrutescence, c’est-à-dire une association de fruits dérivant d’une inflorescence c’est-à-dire une association de fleurs. On peut donner en exemple l’ananas ou la figue.

A/ Fruits simples

Quand le gynécée est formé d’un seul carpelle ou de plusieurs carpelles soudés, il se forme un fruit unique après la fécondation. Dans le cas des fruits simples, l’ovaire peut être supère c’est-à-dire situé au-dessus de la zone d’insertion des pétales. En général dans ce cas, on observe au niveau du fruit, les restes des sépales et du pédoncule floral comme c’est le cas chez la tomate.

Document 1 : Reste des sépales chez la tomate traduisant un ovaire supère

fruit-939618_1920, Image par marina32 de Pixabay , Pixabay licence, libre pour usage commercial, https://pixabay.com/fr/photos/fruit-tomate-rouge-les-produits-%C3%A9co-939618/

L’ovaire peut également être infère c’est-à-dire situé en dessous de la zone d’insertion des pétales. Dans ce cas il  est forcément non adhérent au conceptacle floral : ce dernier disparait et il ne reste plus aucune trace de la fleur sur le fruit comme c’est le cas chez la cerise.

Document 2 : Cerises ne présentant aucun reste de pièce florale et résultant d’un ovaire infère non adhérent

cherries-3477927_1920, Image par Ulrike Leone de Pixabay   Pixabay licence, libre pour usage commercial, https://pixabay.com/fr/photos/cerises-fruit-fruits-baies-rouge-3477927/

Il existe plusieurs sortes de fruits simples en fonction de l’évolution du péricarpe. 

Le péricarpe c’est la paroi du fruit dérivant de la paroi de l’ovaire. Il est constitué de trois épaisseurs : épicarpe, mésocarpe et endocarpe.

Document 3 : Structure du péricarpe et de l’embryon chez la pêche résultant d’un ovaire infère non adhérent

432px-Drupe_fruit_diagram-fr.svg, par LadyofHats / Traducteur Cehagenmerak via Wikimédia Commons, domaine publique, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Drupe_fruit_diagram-fr.svg

S’il se charge en substances hydrophiles et d’eau on parlera de fruit charnu. Il peut être entièrement charnu, on parle alors de baie. On peut citer en exemple la tomate, le kiwi, la myrtille, le piment, le kaki, le raisin ou encore la grenade.  

Document 4 : Baie de grenade issue d’un ovaire infère

pomegranate-185456_1920, Image par Lee Travathan de Pixabay, Pixabay licence, libre pour usage commercial, https://pixabay.com/fr/photos/grenade-fruits-alimentaire-185456/

Quand l’endocarpe du fruit charnu est lignifié, un noyau se forme et les graines situées dans le noyau sont appelées amandes. Le fruit est appelé une drupe. On peut citer en exemple la pêche, la cerise, la prune, la noix dont on mange l’amande.  

Document 5 : La drupe de la noix

Nuss mit Schale.jpg par Kornelia und Hartmut Häfele via Wikimédia Commons,  CC-BY-SA-3.0-migré ; https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nuss_mit_Schale.jpg

On peut citer également la noix de coco issue d’un ovaire triloculaire mais dont une seule graine se développe. L’épicarpe est rigide, le mésocarpe fibreux et l’endocarpe lignifié présentant 3 pores germinatifs dont un seul a servi. L’amende est creuse et contient un liquide appelée eau de coco. Nous consommons l’albumen de l’amande (la chair blanche). Nous sommes ainsi dans le cas d’un fruit charnu dont la partie charnue n’est pas comestible.

Document 6 : Noyau de la noix de coco avec ses trois pores germinatif

Le péricarpe peut entièrement se lignifier et devenir rigide formant alors ce qu’on appelle un fruit sec. Si le péricarpe présente la capacité à se fendre pour libérer les graines, le fruit est qualifié de déhiscent comme la gousse de haricot (une seule loge), la silique de colza (2 loges contigües et séparées par une cloison) ou encore la capsule de coquelicots.

Document 7 : Deux sortes de fruits déhiscents : silique de colza et capsule de coquelicot

Si le fruit ne peut s’ouvrir, on parle de fruit indéhiscent. On parlera d’akène dans le cas où la graine est libre et non soudée au péricarpe. C’est le cas de la samare qui est un akène ailé. On peut citer également la nucule à paroi très dure comme la noisette. 

Document 8 : Akènes disamares d’érable et nucules de noisetier

On parlera de caryopse quand la graine n’est pas libre car son tégument est soudé au péricarde du fruit. C’est l’exemple du caryotype de maïs ou de blé.

Document 9 : Caryopse de maïs

Weizenkorn-fr.svg par Spedona via Wikimedia commons, CC-Zéro, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Weizenkorn-fr.svg

Quand le gynécée est formé de plusieurs carpelles libres, chacun évoluera un fruit simple. On peut citer en exemple la disamare de l’érable, la diakène des ombellifères comme la carotte. Quand le nombre de carpelles libres est supérieur à 4, on parle de fruits multiples. On peut alors citer en exemple la framboise qui est une poly-drupe. La fraise qui présente de nombreux akènes indépendants peut être qualifiée de poly-akène. Cependant le réceptacle floral se développant et devenant comestible, la fraise peut également être considérée comme un fruit complexe.

Document 10 : La fraise : poly-akène ou fruit complexe ?

strawberries-58191_1920, Image par Hans Braxmeier de Pixabay , Pixabay licence, libre pour usage commercial, https://pixabay.com/fr/photos/fraises-coup%C3%A9es-en-deux-fruit%C3%A9-58191/

B/ Fruits complexes

Dans le cas des fruits complexes, la formation d’un fruit fait intervenir d’autres tissus que ceux de l’ovule. 

La pomme est un fruit complexe dérivé d’un ovaire infère adhérent : l’ovaire se situait en dessous de la zone d’insertion des pétales et adhérait au conceptacle floral. Ainsi le fruit est en réalité ce qu’on appelle vulgairement le trognon. La partie que nous consommons provient du conceptacle floral qui s’est développé. 

Document 11 : Coupe de pomme

Dans le cas du melon, de la citrouille et de la courgette, qui sont aussi des baies dérivées d’un ovaire infère adhérent, il est difficile de définir la limite entre les tissus d’origine ovarienne et le tissu du conceptacle floral qui s’est développé. 

Document 12 : Coupe de courgette

II La graine

On rappelle que le tube pollinique déverse son contenu dans l’une des synergides du sac embryonnaire. 

L’un des deux gamètes mâle féconde l’oosphère, l’autre s’unit aux deux noyaux polaires de la cellule centrale du sac embryonnaire. La première fécondation aboutit à la formation d’un zygote diploïde qui évoluera en embryon et la deuxième fécondation donnera un zygote triploïde qui évoluera en albumen, tissu de réserve. 

L’albumen sera soit conservé et servira de réserve alimentaire pour le développement de cet embryon au cours de la germination (graine albuminée) soit consommé par l’embryon au cours de la formation de celui-ci et les matières de réserve seront alors stockées dans les cotylédons (graine exalbuminée).

Document 13 : Deux types de graines

Les réserves peuvent être de nature glucidique comme l’amidon dans les cotylédons de la graine de haricot. Il peut également y avoir des réserves protéiques comme les grains d’aleurone dans l’albumen des graines de ricin ou dans les cotylédons de la graine exalbuminée de noix. Ces derniers contiennent également des réserves lipidiques.

Une fois l’embryon formé et les réserves accumulées, il s’effectue une déshydratation à hauteur de 95 % de perte d’eau qui entraîne une cessation de toute activité métabolique et induit une entrée en vie ralentie et en dormance de la graine. Ces étapes sont sous contrôle hormonal. Les cytokinines, les gibbérellines et les auxines interviennent dans l’embryogenèse. L’acide abscissique intervient dans l’accumulation des réserves, la déshydratation et l’entrée en vie ralentie.

L’embryogenèse s’achève avec la germination. Quand les conditions environnementales sont favorables, la dormance se lève et la graine sort de sa vie ralentie. Elle s’imbibe d’eau, gonfle et son tégument se fend. La radicule émerge et s’oriente selon un gravitropisme positif. Au démarrage de sa vie, la plantule est  hétérotrophe en consommant les réserves de la graine. Quand les deux premières feuilles contiennent suffisamment de chlorophylle, la photosynthèse se met en route et la plante passe en mode autotrophe.

Document 14 : Germination de graines de haricot et gravitropisme positif des jeunes racines

©RS.2020

III Mécanismes de dispersion des semences

Une semence est une partie d’un végétal qui après séparation naturelle de la plante-mère, peut engendrer un nouvel individu.

Dans le cas où le fruit est déhiscent, la dissémination s’effectue à courte distance. Lors de la déhiscence, un mécanisme d’éjection propre aux fruits secs projette des graines autour de la plante mère. On parle d’autochorie. Le suffixe « –chorie » vient du grec ancien qui signifie se mouvoir. Ainsi l’autochorie c’est le mode de dispersion des graines dans lequel c’est la plante elle-même qui agit, généralement par éjection mécanique. 

Il existe des fruits non déhiscents mais capables de projection. C’est le cas du concombre d’âne dont le fruit se charge en eau. La pression interne peut dépasser 6 bars, soit deux fois plus que dans un pneu de voiture. Arrivés à maturité, les fruits se détachent facilement et les graines sont alors violemment projetées à la vitesse de 10 m/s jusqu’à 12 m autour de la plante.

Quand il y a déhiscence mais qu’il n’y a pas de mécanismes d’éjection la semence est libérée sous son propre poids, on parle de barochorie (du grec baros = poids). 

Document 15 : Ouverture des bogues vers le sol facilitant la barochorie chez le marronnier

chestnut-3673443_1920, Image par Couleur de Pixabay, Pixabay licence, libre pour usage commercial, https://pixabay.com/fr/photos/ch%C3%A2taignier-l-automne-fruit-marron-3673443/

Les semences peuvent être transportées par le vent on parle d’anémochorie. Les espèces anémochores développent des semences de petite taille de masse faible et souvent dotées d’expansions ou de surfaces porteuses. On peut donner en exemple l’inflorescence de pissenlit dont les multiples akènes disposent d’une structure plumeuse en forme de parapluie provenant de la différenciation du style et du calice. Ces akènes permettre la dissémination de la graine sur de longues distances. 

Document 16 : Akènes de pissenlit

dandelion-2818776 , Image par RKPhoto de Pixabay , Pixabay License, Libre pour usage commercial, Pas d'attribution requise, https://pixabay.com/fr/photos/pissenlit-duvet-pissenlits-fleur-2818776/

Le fruit de l’érable sycomore est une disamare : il est formé de deux akènes présentant chacun une expansion membranaire ou aile qui favorise leur dispersion. Les deux akènes se séparent à maturité. 

Les graines ont parfois tellement petites et légères qu’elles peuvent être simplement portées par le vent au moment de leur libération comme c’est le cas par exemple des graines de coquelicot libérées de la capsule à l’automne.

Les semences peuvent être transportées par les animaux : on parle de zoochorie. Les espèces zoochores peuvent produire des semences s’accrochant aux animaux comme c’est le cas pour la semence de bardane qui présente des crochets. On parle d'ectozoochorie.

Document 17 : Semence de bardanne

 Certaines semences peuvent être consommées par les animaux qui digèreront uniquement la partie charnue et rejetteront les graines dans leurs excréments. On parle d'endozoochorie.L’attaque des enveloppes par les sucs digestifs les fragilise et favorise la germination. Cette méthode de dissémination permet un transport des graines sur une très longue distance. Certaines graines possèdent une extension comestible pour les animaux. On peut citer l’exemple de la graine de violette et son élaïosome. Les fourmis emportent cette graine dans leur fourmilière où elle servira de réserve de nourriture. Quand l’élaïosome sera consommé, la graine sera rejetée hors de la fourmilière : elle aura ainsi été transportée sur une grande distance. On parle de myrmécochorie.

Document 18 : élaïosome de graine de violette

Viola odorata (graine) .jpg par Cptcv via Wikimédia Commons,  

CC-BY-SA-2.5, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Viola_odorata_(seed).jpg

Graines et fruits - SVT - ENJEUX Term spé #8 - Mathrix