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COURS DE PHYSIOLOGIE
VEGETALE
NUTRITION
MINERALE
Prof. H. ZAID
Fev. 2014 (Part 3)
Résumé de la
ème
2
Rôles de la racine ?
 Que fournit le sol à la plante ?
 Techniques de culture sans sol
. Hydroponie
. Aéroponie
Modalités d’absorption
 Adsorption
 Absorption
. ddp électrique
. gradient de concentration
. ddp électro-chimique

partie
Propriétés des membranes
Les membranes cellulaires ont
une perméabilité sélective qui leur
permet de contrôler l'entrée et
la sortie des différentes molécules et ions
entre le cytoplasme et le milieu extérieur.
Les membranes ne sont perméables
qu'aux petites molécules hydrophobes
(O2, N2, glycérol ...).
Les autres molécules doivent avoir
recours à des protéines
transmembranaires qui régulent les
échanges (canaux ioniques pour le
transport d'ions par exemple). La
membrane sert également à reconnaître
des messagers tels que les hormones
grâce à des récepteurs à sa surface.
Transport membranaire

C’est le passage d'une molécule ou
d'un ion à travers une membrane
plasmique. Il existe plusieurs types de
transport membranaire que l'on regroupe
en transport passif et en transport actif.
Transport passif

Se fait par des canaux protéiques et par des
protéines porteuses.

Si la molécule est non chargée, le transport est
déterminé par le gradient de concentration.

Si cette molécule est chargée, le transport est
déterminé par le gradient de concentration et par
le gradient électrique.
Transport passif : diffusion et osmose
• À travers la double couche de lipides.
• Par des protéines « canal ».
• Par des protéines déformables (diffusion facilitée)
Transport actif
• Peut se faire CONTRE le gradient de
concentration ou le gradient électrique.
• Besoin d’énergie (ATP)
• Besoin d’un transporteur de membrane (protéine)
Transport actif
• La cellule utilise l’énergie
• Elle mobilise activement les molécules à
destination de l’endroit où elles sont requises
• Le mouvement se fait d’un endroit de
faible concentration vers un endroit de
concentration élevée



Le transport actif peut être simple ou
couplé.
Lorsqu'il est simple, une seule molécule à
la fois passe à travers le transporteur.
S'il est couplé, différentes molécules
peuvent passer à la fois soit dans le même
sens (symport) ou dans des sens
opposés (antiport).

Uniport
S'il y a transport d'un seul soluté

Symport
Processus par lequel deux solutés passent
ensemble à travers la membrane.

Antiport
Deux molecules passent simultanément à
travers un canal protéique, mais dans des
directions opposées.
Quelques exemples
d’inhibiteurs du métabolisme:





Températures basses
Anoxie
Cyanure (KCN)
Mercure (HgCl) (Voir TP Photosynthèse)
DNP….
BESOINS NUTRITIFS
DES VEGETAUX



Connaître les besoins nutritifs des plantes
permet de fertiliser de manière raisonnée.
Les engrais commerciaux (engrais
chimiques) sont généralement formés d'un
mélange d’éléments nutritifs.
La plante puise dans le sol des éléments
de construction et de croissance.
Eléments essentiels

Un élément essentiel est un élément
chimique dont une plante a besoin durant
son cycle de développement, qui consiste à
passer de l’état de graine à la production
d’une autre génération de graines.
Pour qu'un élément soit considéré
essentiel, trois critères doivent être
réunis:



Une plante donnée doit être incapable
d'accomplir son cycle en l'absence de
l'élément minéral en question.
Dans sa fonction, cet élément ne doit pas être
remplaçable par un autre élément minéral.
L'élément doit être directement impliqué dans
le métabolisme de la plante (constituant
essentiel, requis dans une étape métabolique
vitale etc.).
On divise généralement les éléments
essentiels à une plante en :
 Éléments majeurs ou macroéléments
 Éléments mineurs ou oligoéléments
(microéléments)
MATIERE SECHE
Oligoéléments
NH
N
C H
C
H
N
CN
O
N
H H
O
C N C
N
C
H
N
H
H
O
H
C
C
H
H
O O H
K
N O
Ca
N H
Mg
O
H
P
H
N
95 %
S
etc.
Macroéléments
4%
N
Fe
Cu
Mn
Zn
Mo
B
etc.
1%



95 % environ de la matière sèche de la plupart
des plantes sont composés de quatre éléments:
le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote.
Les composés du carbone constituent la
matière organique.
Une autre partie, 4 % environ, est constituée de
calcium (Ca), potassium (K), phosphore (P),
magnésium (Mg), silicium (Si), aluminium (Al),
soufre (S), chlore (Cl), sodium (Na).
Le reste, 1 % ou moins du poids sec, est
constitué d’oligo-éléments minéraux.
Eléments majeurs ou
macroéléments



Ce sont les éléments essentiels dont la plante a
besoin en quantité relativement importante.
On en dénombre 9, y compris les 6 constituants
majeurs des substances organiques: le carbone,
l’oxygène, l’hydrogène, l’azote, le soufre et le
phosphore.
Les 3 autres sont le calcium, le potassium et le
magnésium.
On peut trouver souvent
 Na
 Cl
 Si
qui ne sont pas nécessaires à tous les
végétaux
Éléments mineurs
ou oligoéléments



Les oligoéléments sont appelés ainsi, non parce
qu’ils sont moins importants pour la croissance des
plants, mais parce qu’ils sont requis en plus petites
quantités.
Ils sont au nombre de 6 : le fer (Fe), le manganèse
(Mn), le zinc (Zn), le cuivre (Cu), le molybdène
(Mo) et le bore (B).
Ces éléments n’ont une certaine utilité qu’à titre de
cofacteurs des réactions enzymatiques.
Les oligoéléments sont très importants en
agriculture aujourd’hui, aussi bien pour la
croissance des plantes que pour la santé des
humains.


Ex 1: fer (intervient dans la biosynthèse de la
chlorophylle des végétaux; Constituant de
l’hémoglobine des mammifères),
Ex 2: iode (indispensable à la thyroïde et à la
synthèse des hormones thyroïdiennes. Besoin
quotidien : 200 μg)
Interactions ioniques


L'utilisation excessive de certains éléments
peut contrarier l'assimilation d’autres
nutriments.
C’est le cas de l’antagonisme entre le
calcium et le fer
Éléments majeurs
ou macroéléments
Le calcium




Le calcium dont le symbole chimique est Ca,
est un élément fondamental des parois
cellulaires des plantes.
Possède un rôle important dans les échanges
trans-membranaires.
Il favorise aussi la formation et la maturation
des fruits et des graines.
Il est absorbé et assimilé par les plantes sous
forme d’ions calcium (Ca2+).

Essentiellement présent dans la paroi
cellulaire et dans la vacuole.

Dans la paroi, Ca2+ est associé aux groupes
carboxyles des hémicelluloses et composés
pectiques qu’il stabilise. Il joue ainsi un rôle de
structuration du squelette pariétal, contrôlant sa
plasticité.
Dans la vacuole, il participe à la neutralisation
électrique d’anions inorganiques (sulfate,
phosphates). Il se trouve sous forme de cristaux
d’oxalate de calcium.





Dans le cytoplasme il est associé à la
calmoduline (protéine de signalisation).
En cas de danger (infection par un champignon
ou un virus), le calcium se lie à la calmoduline,
pour envoyer à la plante le signal de départ de
la production d’acide salicylique.
En temps normal, le taux d’acide salicylique est
faible chez les plantes : il augmente lorsqu’elles
doivent se défendre.
Grâce au calcium, la plante fabrique ses
propres molécules d’aspirine pour lutter contre
virus, bactéries et autres agresseurs.


Face à la présence de calcium, on
distingue deux types de plantes: les
calcicoles, qui tolèrent ou supportent le
calcium en excès, et les calcifuges qui en
sont incapables.
Chez ces dernières, l’excès de Ca
provoque des phénomènes de carence en
fer, en phosphore, en bore et en
magnésium.
Le soufre
Symbole chimique S
 Constituant essentiel des AA soufrés
(méthionine et cystéine) que la plupart
des animaux ne peuvent pas synthétiser
et qu'ils trouvent dans les plantes qu'ils
consomment.
 Certaines plantes comme les liliacées,
les légumineuses ou les crucifères sont
riches en ces AA soufrés, et plus
généralement en produits soufrés.

S est responsable de l'odeur et de la
saveur de certaines plantes (ail, oignon,
chou).
 Rôle essentiel dans le métabolisme des
vitamines.
 L’alimentation des plantes en S s’effectue
essentiellement à partir des sulfates, les
racines absorbant les ions SO4- - présents
dans le sol.

Le sulfate en tant qu’anion n’est soumis à
aucune adsorption importante dans le sol
et risque donc d’être emporté par
lessivage.
 Dans des conditions anaérobies du sol,
l’ion sulfate peut être réduit par des
bactéries en hydrogène sulfuré.
 Dans les deux cas, le soufre du sol ne peut
plus être utilisé pour l'alimentation des
plantes.

Le phosphore



Le phosphore, dont le symbole chimique est P,
intervient dans :
les transferts énergétiques (transporte l'énergie
ex ATP dans la plante.),
la transmission de caractères héréditaires
(acides nucléiques),
la photosynthèse et la dégradation des glucides.



Constituant important des protéines
phosphorées (nucléoprotéines,
phosphoprotéines, lécithines, etc.).
Un grand nombre de réactions métaboliques
exigent des phosphorylations préalables pour
se dérouler.
Il favorise la croissance générale de la plante,
notamment du système racinaire et des tiges.
En fin de végétation, il est stocké dans les
organes de réserve pour servir au
développement des futures pousses.



Le phosphate présente une concentration
relativement stable et contrôlée dans le
cytoplasme, proche de 10 mmol.L-1. Cette
stabilité ou «homéostasie» traduit le rôle
essentiel du phosphate dans le métabolisme
énergétique, la synthèse et l’hydrolyse des
liaisons riches en énergie (par exemple l’ATP).
Le phosphate participe également au pouvoir
tampon du cytoplasme, dont le pH est stabilisé
à une valeur proche de 7,2 à 7,4.
Le P est absorbé et assimilé sous forme de
H2PO4- ou de HPO4- Lessivable.
Le potassium



Le potassium (K) n'est pas un élément
constitutif des hydrates de carbone, des lipides
ou des protéines, mais il joue le rôle d'activateur
de différentes enzymes.
Permet le maintien de la Turgescence cellulaire.
Régularise l'économie de l'eau dans la plante et
réduit l'évaporation; il en accroît donc la
résistance à la sécheresse.



K n'est pas très mobile dans la plante.
Il joue un rôle primordial dans l'absorption des
cations.
Il est essentiel pour le transfert des assimilats
vers les organes de réserve (bulbes et
tubercules). Pour ces raisons, il est
particulièrement important pour les cultures de
type pomme de terre et betteraves.



Le potassium (K+) constitue le cation
inorganique le plus abondant dans le
cytoplasme de toute cellule, animale ou
végétale.
Joue un rôle fondamental dans les processus
d'échanges trans-membranaires passifs et
actifs dans les cellules.
Il est absorbé sous forme de K+
@ suivre….