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Comment la plante absorbe l'eau ?

Mécanisme de l'absorption racinaire

Il est basé sur les phénomènes d'osmose.
Si deux liquides de concentration différentes sont séparés par une membrane perméable, le liquide le moins concentré (à potentiel hydrique peu négatif) va passer de l'autre coté pour équilibrer les concentrations.

Le mouvement d'absorption est pour l'essentiel dû à la transpiration qui a lieu au niveau foliaire. Le déficit d'eau qui apparait à ce niveau est à l'origine d'un phénomène d'aspiration qui, des vaisseaux conducteurs, se prolonge jusque dans la racine et puis au sol.

L'eau du sol, riche en ions dissouts, les sels minéraux , va donc circuler dans la racine et atteindre les vaisseaux conducteurs. Si toute la racine est capable d'absorber l'eau, c'est principalement la zone pilifère qui couvre les besoins : la présence de poils absorbants permet d'augmenter la surface des radicelles avec le sol, et favorise l'entrée d'eau qu'ils reçoivent dans leur vacuole.
Pour circuler dans la racine, l'eau peut suivre deux trajet différents :

  • une voie apoplasmique, tout simplement l'eau circule entre les cellules, dans les espaces existant entre les parois cellulosiques.
  • une voie symplasmique. Du sol l'eau traverse la membrane plasmique d'une cellule (il y a donc filtrage) puis circule de cellules à cellules par l'intermédiaire des plasmodesmes. Elle passe donc par le cytoplasme cellulaire. Les ions minéraux sont échangés par phénomènes actifs.
  • une voie transcellulaire où l'eau alterne entre passage dans le cytoplasme et paroi.

Avant d'arriver aux vaisseaux conducteurs existe une dernière barrière : l'endoderme. Cette couche de cellules, à paroi très épaisse et riche en subérine hydrophobe, marque la limite entre cylindre central (ou stèle) et écorce (ou cortex). L'eau est alors obligée d'emprunter la voie symplasmique pour passer dans la stèle.

Cette barrière de l'endoderme, appelée bande de Caspary, permet également d'éviter le reflux de l'eau et des ions présents dans la stèle.

Les sels minéraux ne circulent pas libres dans l'eau. Leur absorption dépend de transporteurs spécialisés au niveau de la membrane plasmique des cellules épidermiques et des poils absorbants. Ils empruntent ensuite uniquement la voie symplasmique. Il y a donc un phénomène de filtre spécifique : selon l'ion concerné la perméabilité est différente. Le pH et la concentration d'un ion influent sur le gène de son transporteur. De plus des signaux circulent dans toute la plante pour contrôler le rendement de l'absorption. Le végétal peut ainsi contrôler les éléments qui vont constituer sa sève brute. Des canaux spécialisés, les aquaporines, interviendraient aussi pour faciliter le passage de l'eau.

Une fois dans la stèle, l'eau et les ions doivent emprunter la voie apoplasmique pour se déverser dans les trachéides.

Une transpiration réduite ou absente montre qu'un autre phénomène se superpose à l'aspiration foliaire : l'accumulation des ions dans le cylindre central (l'endoderme les empèche de revenir dans l'écorce) est à l'origine d'un mouvement d'osmose qui attire l'eau du sol vers les vaisseaux conducteurs. C'est le phénomène de la poussée radiculaire. L'intérêt de la poussée radiculaire pour la plante est limité car son action reste faible. Ce n'est qu'au printemps qu'elle sera utile chez les arbustes caduques pour alimenter les bourgeons. Elle n'existe d'ailleurs pas chez les conifères et est incapable de permettre la montée de la sève chez les grands arbres.

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