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Quelques photos de microscopie électronique à balayage (MEBMEB) publiées par l'université de Provence, pour vous montrer que les végétaux ont des « poils » même si leur structure et leur mode de formation sont très différents des poils animaux. Nous nous attarderons ensuite sur les poils absorbants des racines dont la fonction optimale est vitale pour la plante.
Les poils absorbants
Les racines sont munies de deux sortes de dispositif augmentant leur surface d'absorptionabsorption de l'eau et des substances dissoutes dans le sol, les poils absorbants et les mycorhizesmycorhizes. Le liquide absorbé est une solution d'ions minérauxminéraux très diluée, ces ions représentant une concentration comprise entre 0, 1 et 2 g par litre. Les poils absorbants sont des prolongements filamenteux, de diamètre compris entre 12 et 15 micromètresmicromètres et quelques millimètres de longueur, d'une cellule de la couche externe des jeunes racines du végétal. Leur paroi cellulaire étant très fine et perméable, l'eau et les substances contenues dans le sol peuvent pénétrer dans la vacuolevacuole.
Le nombre de poils absorbants est considérable (jusqu'à plusieurs milliards), ils augmentent donc considérablement la surface d'échange entre la racine et le sol : c'est la zone pilifère. Pour un plant de seigle par exemple, la surface de contact avec le sol est de l'ordre de 400 m². Le revêtement pilifère est renouvelé au fur et à mesure que la racine s'allonge : les poils supérieurs disparaissent et de nouveaux apparaissent à une distance constante de l'extrémité de la racine.
L'absorption d'eau se fait, schématiquement, par le mécanisme de l'osmose. L'osmose est le passage d'eau à travers la membrane cellulairemembrane cellulaire, du milieu le moins concentré (hypotonique) vers le milieu le plus concentré (hypertonique) jusqu'à atteindre l'équilibre des concentrations dans les deux compartiments (isotonie).
La force qui détermine le passage de l'eau, appelée pression osmotiquepression osmotique est proportionnelle à la différence de concentration entre les milieux séparés par une membrane semi-perméable. Elle est exprimée par la formule suivante :
P = c R T (en atm) ;
P : pression osmotique ;
c : concentration de la solution ;
R : constante = 0,082 ;
T : température en Kelvin (T° C + 273).
Si l'on considère la cellule végétale comme un osmomètre, on peut expliquer les différents états de la cellule (turgescenceturgescence, isotonie et plasmolyseplasmolyse) qui traduisent soit l'excès, soit la disette soit, au contraire, un équilibre aqueuxaqueux entre la cellule et l'extérieur.
Cas de la turgescence : la pression osmotique intracellulaire (vacuole) étant supérieure à celle du milieu extracellulaire (Ci > Ce). L'eau passe à travers la membrane cytoplasmique du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique et la vacuole se trouve remplie d'eau, elle peut en éclater !
Cas de l'isotonie : le milieu intracellulaire et le milieu extracellulaire (solution saline entre 7 et 9 ‰) ont la même pression osmotique.
Cas de la plasmolyse : la pression osmotique extracellulaire est supérieure à celle de la vacuole d'où la diffusiondiffusion de l'eau vers l'extérieur et dépérissement de la cellule par déshydratationdéshydratation.
Ces processus sont réversiblesréversibles une fois ou deux mais la cellule s'épuise et on ne mesure pas bien les altérations de membrane qu'occasionnent de tels stressstress, en particulier en ce qui concerne les pompes Na-K.
La pression osmotique dans les cellules de la racine est de plus en plus élevée en passant de la périphérie vers le centre. L'eau absorbée traverse horizontalement la racine, du poil absorbant vers le cylindre central, en passant de cellule en cellule par le mécanisme de l'osmose : c'est la conduction latérale.
L'absorption de l'eau et des substances minérales du sol se fait par les cellules qui sont en contact direct avec le sol, puis ces deux éléments circulent de cellule en cellule selon deux voies, par les vacuoles et les cytoplasmescytoplasmes, mais aussi par leurs parois cellulosiques. Ils arrivent dans le cylindre central pour constituer la sève brute dans le xylèmexylème.
Les mycorhizes
Leur structure est une association entre des cellules de champignon et celles de la racine. On a une relation de symbiose (à bénéfices réciproques) entre le végétal et le champignonchampignon. Le réseau mycélien permet d'absorber eau et sels minéraux, et le végétal mycorhizé transmet des moléculesmolécules organiques au champignon. La surface d'absorption est agrandie par les filaments mycéliens et peut l'être de manière considérable.
La différenciation du poil absorbant
Une cellule de l'épiderme qui est en contact avec deux cellules corticales et qui les surmonte donnera un poil absorbant. Si elle ne surmonte qu'une cellule corticale, elle donnera une cellule épidermique normale.
Une cellule épidermique normale subit une forte expression du gènegène WER (Werewolf) par rapport à l'expression du gène CPC (Caprice). Le gène WER facilite l'expression du gène GL2 (Glabra) qui bloque la formation du poil. CPC s'exprime alors dans les cellules voisines et y réprime WER et GL2, ce qui entraîne la formation du poil. Il s'agit d'un mécanisme d'inhibitioninhibition latérale considéré comme classique.
Un gène, SCM (Srambled), permet de faire connaître aux cellules leur position exacte dans l'épidermeépiderme. Il s'exprime dans toute la racine et régule l'expression des gènes cités qui sont eux-mêmes des gènes régulateurs de transcriptiontranscription. Il semble que SCM permette aux cellules de repérer quelle est la détermination des cellules voisines grâce à un signal et d'orienter en conséquence leur propre détermination. (Informations de L'Institut de génétiquegénétique et de microbiologie de l'Université de Paris-Sud 11).
Quelques autres exemples pour terminer
Le foin : poils du fond d'artichautartichaut.
Le coton et le kapok, poils de graines utilisés comme fibres végétales (voir à ce propos le dossier « Du végétal aux textiles »).
Poil à gratter : le poil contenu dans les fruits de l'églantieréglantier.
