Les tournesols

comment ces fleurs tournent elles vers le soleil?

suivez notre explication pour savoir!

I- Présentation du tournesol, et problématique

II- Photo morphogenese

III-Les capteurs

IV- Experience 1

V- L'activation de la phototropine

VI- L'auxine dans la plante

VII- A l'échelle microscopique

VIII- Heliotropisme

IX- Inégalité de croissance

X- Heliotrope et phototrope

XI- Petite information sur les tournesols

XII- Conclusion

Le tournesol aussi nommé grand soleil, de l’italien « tornasole », est une grande plante annuelle qui de son nom tourne vers le soleil. Elle a plusieurs bénéfices, pour les humains et les animaux, dont la production de l’huile et des résidus de graines importants pour l’alimentation animale. Son nom scientifique est Helianthus annus, elle appartient a la famille des astéracées et est originaire de l’Amérique du nord (elle était cultivée par les amérindiens).
Cette fleur particulière, plait toujours à l’œil, sa beauté cache des propriétés remarquables, et notamment son orientation vers le soleil.
I- présentation du tournesol et problématique image
Si le tournesol agit avec le soleil, c’est qu’il reçoit un signal, ainsi il possède des capteurs qui lui permettent de réagir avec la lumière, ou sont donc ces capteurs ?
En effet il s’agit de la photo morphogenèse, un phénomène qui, induit par la lumière modifie la forme et la couleur de la plante. Ainsi les tournesols utilisent le soleil comme signal et non pas comme source d’énergie comme dans la photosynthèse.

Il y a donc des capteurs, un photorécepteur qui absorbe et capte la lumière a une certaine longueur, ce qui conduit à l’activation de cette cellule photo réceptrice.
III- les capteurs image
Les plantes traitent l’information au sein d’une cellule photo réceptrice grâce a un message génétique.
Il y a donc trois différents types de photorécepteurs au sein de la plante :
-les photochromes, qui analysent la lumière rouge, responsable de la germination de la graine.
-les chryptochromes, qui analysent la lumière bleue, responsable de l’accélération de la croissance et du développement du métabolisme des plantes, elle est aussi responsable de la croissance des feuilles.
-les phototropines, responsable de la courbure de la tige, aussi appelée hypocotyle (principal photorécepteur végétal).
En 1880, Darwin, étudie le phénomène de la courbure des plantes. Il réalise une expérience ou il plante 5 tournesols dont un témoin, un avec un apex (partie supérieure de la plante) coupé, un avec un apex caché, un avec un apex couvert d’un capuchon transparent et un avec la partie inférieure de la tige cachée. Et il remarque que, la partie supérieure de la tige se dirige vers la source de lumière la plus abondante lors de sa croissance, c’est donc le phénomène du phototropisme (capacité de la plante à s’orienter vers la lumière), mais chez le tournesol on appelle cela l’héliotropisme (stimulus d’un rayonnement solaire). Celle-ci agit sur les photorécepteurs, dans ce cas les phototropines. C’est donc l’apex qui dirige la plante vers la lumière.
IV- experience de Darwin image
Charles Darwin en 1809 et mort en 1882,  est un naturaliste et paléontologue anglais dont les travaux sur l'évolution des espèces vivantes ont révolutionné la biologie avec son ouvrage L'Origine des espèces paru en 1859. il est un homme célèbre au sein de la communauté scientifique de son époque pour son travail sur le terrain et ses recherches en géologie.
pour votre information... image
L’activation des phototropines se fait par la modification de leur construction. Comme par exemple cette molécule de phytocromes ou un groupe d'atomes(en rouge)a été isomérisé.
Une récente étude scientifique a montré que cette modification s’accompagne d’un déplacement du photorécepteur du noyau cers le cytoplasme. En effet, les chloroplastes de la plante, se déplacent vers la lumière pour être plus proches d’elle, mais elles peuvent aussi se déplacer loin de la lumière pour éviter les photodommages.

V- l'activation de la phototropine image

Il y a deux types de phototropines : PHOT 1/faible et PHOT 2/élevé, ils servent à percevoir les différentes intensités lumineuses.
Elle est de 120 KDA 9kilo-dalton) unité qui correspond à la masse des atomes unifies et se trouve dans la membrane plasmique de la cellule.
FMN, chromophores nichés dans le LOV
LOV, deux domaines de la structure protéique des phototropines.

Lorsque la lumière modifie les interactions entre LOV et FMN, une relation entre protéines et FMN se créer et modifie la phototropine, ce qui rend le kinase (enzyme) opérationnel. Elle est donc assurée par les enzymes, les protéines concernes sont ATP ases, canaux calciques, transporteurs d’auxine, elle a lieu sur les transporteurs d’ions Ca2+. Ce mouvement provoque des déplacements d’ions et de molécules.

Mais quelles sont les protéines impliquées ?

-ATP ases : enzymes qui synthétisent les molécules d’ATP, nucléotide qui fournit les énergies nécessaires aux réactions chimiques.

-canaux calciques : canal ionique permettant le transport de l’ion calcium.

- auxine : hormone nommée substance de croissance (acides) qui régulent la croissance des plantes. C’est des acides riches en Ca2+.

D’où on en déduit que l’auxine est le transporteur d’ions lors de la phosphorylation.

En utilisant l’oxalate d’ammonium, on peut déterminer la présence de calcium et donc d’auxine chez la plante. Ainsi pour déterminer ou se trouve l’auxine dans la plante, on met de l’oxalate d’ammonium sur chaque partie de la plante, la racine, l’apex et la tige.

Qu’est-ce que l’oxalate d’ammonium ?

En chimie elle est utilisée comme test de reconnaissance des ions calciums, la solution trouble et un précipité blanc se forme.

Son équation est : Ca(2+) +C2O4(2-)-->CaC2O4

(ion calcium + ion oxalate donne de l’oxalate de calcium)

On peut donc remarquer que l’apex est le plus qui trouble la solution, mais la tige aussi. Il y a donc une forte présence de calcium dans la plante en suivant son accroissement, on détermine ainsi la présence d’auxine dans la plante.

D’après l’expérience menée par Darwin (déjà expliquée avant), et l’explication du calcium, on peut affirmer que l’apex dirige la plante vers le soleil, et qu’il s’agit d’un certain stimulus mené par une hormone au sein de l’apex qui joue le rôle de ce déplacement, et il s’agit de l’auxine.

L’auxine est également appelée AIA (acide indole 3-acetique). Les physiologistes WENT et CHOLODNY ont déduit suite à de nombreuses expériences que dans l’apex on trouve 30% d’auxine or que dans la tige on trouve 70%. Ce qui montre que la face sombre croit plus rapidement et que la plante se tourne vers la lumière. Ce phénomène est le résultat de phototropisme, qui est une inégalité de croissance entre la face sombre (tige) et la face éclairée (apex). C’est en effet la capacité d’une plante de s’orienter vers le soleil. Lorsque la plante se tourne vers la lumière, on parle d’un phototropisme positif sinon on parle d’un phototropisme négatif.
Dans ce cas les tournesols effectuent un héliotropisme, orientation vers le soleil. Ainsi la lumière, le soleil provoque une migration de l’auxine du côté éclairé vers le côté sombre.
L’auxine passe d’une cellule a l’autre par les parenchymes des tissus végétaux (a paroi mince et perforée)
On s'intéresse donc à l'auxine… imageOn s'intéresse donc à l'auxine… image
L’auxine se lie à un récepteur membranaire (1) qui déclenche :
-relâchement de la paroi (2)
-augmentation de la pression turgescence (3)
-stimulation de la transcription (4)
-synthèses de nouvelles molécules qui s’intègrent dans la paroi (5)
l'action de l'auxine image
VIII-l'heliotropisme  image
La question qui se pose ici et, comment la plante bouge-t-elle au cadre de l’héliotropisme ?
L’organe de feuilles : pulvinus, qui anime les feuilles de la fleur. Il se situe entre la pétiole (fine tige) et la tige de la fleur. Les cellules du pulvinus sont soumises à la pression de turgescence. C’est une pression naturelle qu’applique le cytoplasme contre la paroi cellulaire.
Il s‘agit d’une pression de corps dissous (sel minéraux) et d’eau présents dan la vacuole. C’et le phénomène d’une entrée d’eau abondante selon lequel deux milieux de concentrations différentes séparées par une membrane semi-perméable opèrent un échange, l’eau du milieu moins concentré traverse les parois et forme un équilibre de concentration, on parle ici de la pression osmotique.
 

Aussi appelée loi de l’osmometrie, découverte par Jacob Henrious, est une force déterminée par une différence de concentration entre 2 solutions situées de part et d’autre d’une membrane. La pression de la vacuole et élevée : les cellules de la turgescence sont très élastiques pour faciliter leur contractions et dilatations.

Cette pression se déroule en 3 étapes :

-le milieu est moins concentré que la vacuole de la cellule, puis l’eau a tendance à entrer dans la cellule, d’où la cellule gonfle et exerce une pression sur la paroi (pression de turgescence). L’eau s’arrête lorsque la pression exercée par la paroi est égale à la pression de turgescence.

-le milieu a la même concentration que la vacuole, il n’y a plus d’échanges d’eau et donc plus de pression. La pression de turgescence est nulle (plasmolyse limite)

-le milieu devient plus concentre (avec la pression) que la vacuole, l’eau sort, c’est la plasmolyse.

Pour comprendre le rôle de la turgescence sur la plante, nous avons cherché la croissance de l’hypocotyle (tige) en comparant les longueurs cellulaires à la vitesse de l’élongation. On remarque d’apres le graphique ci-dessous, que les cellules a fortes potentialites de croissance se situent dans l’apex (la region b) ainsi on constate que les cellules de base (de la region f) ont termine leur croissance naturelle

les cellules de la turgescence sous pression font pivoter la feuille vers le soleil.

Revenons à cette histoire d’inégalité de croissance vue auparavant. En fait les molécules d’auxine de la plante se dirigent vers la partie de la tige la plus éloignée du soleil pour éviter les photo dommages, ainsi les hormones de la tige de la face sombre pousse plus vite que la partie exposée au soleil. Et c’est ainsi sous l’effet de la turgescence que la tige se courbe vers le soleil ce qui donne l’impression qu’elle le suit.

On remarque alors que les cellules de la plante s’éloignent du soleil pour éviter les photo dommages mais les feuilles se dirigent vers la plante (on sait que pour qu’une plante puisse grandir elle a besoin de lumière ce qui explique la direction des tiges vers la lumière).

On apprend alors que le tournesol est donc phototrophe et héliotrope, car il courbe ses fleurs vers la lumière afin de maximiser son gain d’énergie. Nous savons que l’héliotropisme c’est la réception de lumière solaire pour créer de l’énergie.
X- heliotrope et phototrope image
...mais pourquoi? image...mais pourquoi? image
En étudiant ces deux spectres, on remarque que de nombreuses radiations manquent au spectre de la lumière artificielle. Donc le tournesol réagit qu’avec le soleil puisque ses photorécepteurs ne réagissent qu’avec des radiations absentes chez la lumiere artificielle.

La plante se fane lorsqu’une grande quantité d’eau part de la cellule vers l’atmosphère et que la turgescence cesse, c’est la mort cellulaire.

On a précisé que les tournesols sont de croissance rapide, à partir de l’apparition des fleurs, son capitule se fixe à l’est, c’est lorsque l’auxine cesse de réagir, d’où le capitule n’a plus besoin d’un apport en lumière. Après la floraison, le tournesol n’agit plus avec le soleil, en effet il arrête de suivre le soleil, et bouge grâce aux insectes polinisateurs qui fécondent le capitule et le rendent plus lourd. Cependant nous avons remarqué que plusieurs autres plantes sont comme les tournesols, héliotropes, mais en effet la façon dont sont cultives les tournesols, en centaines dans des champs donne un effet plus remarquable sur les tournesols que sur les autres plantes.

Donc d’après notre explication, les tournesols ne tournent pas vers le soleil, comme la légende que nous connaissons tous, c’est juste une simple modification cellulaire qui nous donne cet effet d’héliotropisme.

https://www.youtube.com/watch?v=JCFnyYw8lSI

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http://www.technobio.fr/article-l-auxine-une-phytohormone-pas-comme-les-autres-111086317.html

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http://tpe.haricot.1s.free.fr/II%20-%20Circumnutation.htm

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https://www.futura-sciences.com/planete/questions-reponses/fleurs-tournesol-tourne-t-il-vers-soleil-6822/

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https://www.alsagarden.com/blog/pourquoi-le-tournesol-se-tourne-t-il-vers-le-soleil/

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http://www.lefigaro.fr/sciences/2016/08/25/01008-20160825ARTFIG00265-comment-les-tournesols-suivent-le-soleil.php

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https://www.science-et-vie.com/questions-reponses/comment-le-tournesol-parvient-il-a-se-tourner-vers-le-soleil-6986

https://www.chosesasavoir.com/pourquoi-les-tournesols-se-tournent-ils-vers-le-soleil/

http://www.lyc-davidneel.ac-aix-marseille.fr/TPE1/TPE1.htm

http://influencelumieretpe.free.fr/3.html

http://www.mon-bio-jardin.com/

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