Exercice 1 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Nouvelle-Calédonie 2025 (jour 1)

Après avoir expliqué les mécanismes permettant la rencontre des gamètes chez ces Angiospermes, montrer comment la fécondation croisée est favorisée chez certaines plantes (en s’appuyant éventuellement sur le document proposé).

Réponse : Proposition de synthèse rédigée et structurée : Introduction Les Angiospermes (plantes à fleurs) sont des organismes fixés. Chez la plupart des espèces, les fleurs sont hermaphrodites : elles portent les organes mâles (étamines) et les organes femelles (pistil/carpelles). Comment les gamètes se rencontrent-ils malgré l'immobilité de la plante, et par quels mécanismes la fécondation croisée est-elle favorisée par rapport à l'autofécondation ? --- I. Les mécanismes permettant la rencontre des gamètes 1. La pollinisation : - Les anthères des étamines produisent les grains de pollen, qui renferment les gamètes mâles. - La plante étant fixée, le pollen est transporté de l'anthère jusqu'au stigmate par un vecteur : - le vent (anémogamie : pollen léger, très abondant, fleurs peu voyantes ; ex. graminées) ; - des animaux, surtout des insectes (entomogamie ; ex. abeille et sauge). - Il existe une coévolution mutualiste entre la fleur et son pollinisateur. La fleur offre une récompense (nectar, pollen) et attire l'animal par des signaux visuels (couleurs, motifs UV) ou olfactifs. Sa forme est adaptée à l'anatomie de l'insecte, qui se couvre de pollen et le dépose sur une autre fleur. 2. Germination du pollen et croissance du tube pollinique : - Déposé sur le stigmate, le grain de pollen compatible s'hydrate et germe. Il émet un tube pollinique (Pt sur le document). - Ce tube traverse le style jusqu'à l'ovaire, guidé chimiquement par les tissus femelles. Il transporte les gamètes mâles jusqu'à l'ovule, sans milieu aqueux extérieur. 3. La double fécondation : - Le tube pénètre dans l'ovule par le micropyle et libère deux gamètes mâles dans le sac embryonnaire. - Un gamète mâle (n) fusionne avec l'oosphère (n). Il se forme un zygote (2n), qui donnera l'embryon. - L'autre gamète mâle fusionne avec la cellule centrale à deux noyaux. Il se forme une cellule triploïde (3n), à l'origine de l'albumen (tissu de réserve). - L'ovule devient la graine et l'ovaire devient le fruit. --- II. Les mécanismes favorisant la fécondation croisée L'autofécondation est possible chez une plante hermaphrodite, mais elle réduit la diversité génétique. La fécondation croisée (allogamie) augmente le brassage génétique et évite la dépression de consanguinité. Plusieurs dispositifs la favorisent. 1. Séparation temporelle (dichogamie) : étamines et pistil d'une même fleur ne sont pas mûrs en même temps. - *Protandrie* : le pollen est libéré avant que le stigmate soit réceptif (ex. sauge, carotte). - *Protogynie* : le stigmate est réceptif avant la libération du pollen (ex. plantain). 2. Séparation spatiale : - *Hercogamie* : la disposition des organes empêche le pollen d'atteindre le stigmate de la même fleur. C'est le cas du stigmate placé au-dessus des anthères ou de l'hétérostylie de la primevère (fleurs à style long et fleurs à style court). - Chez certaines espèces, les sexes sont séparés : fleurs mâles et femelles sur le même pied (monoécie, ex. maïs, noisetier) ou sur des pieds différents (dioécie, ex. kiwi, houx). Chez les espèces dioïques, l'autofécondation est impossible. 3. Auto-incompatibilité génétique (exploitation du document) : - Observation : chez la moutarde, le grain de pollen (Po) est déposé sur le stigmate de la même plante. Il germe, mais son tube pollinique (Pt) ne parvient pas à franchir la paroi des cellules épidermiques du stigmate (SE). Le tube reste bloqué à la surface, se tord, et aucune fécondation n'a lieu. - Interprétation : le stigmate reconnaît le pollen comme « soi » et le rejette. Cette reconnaissance repose sur des gènes d'auto-incompatibilité (locus S, à nombreux allèles). Si le pollen porte un allèle S identique à l'un de ceux du pistil, la germination ou la croissance du tube est bloquée. C'est une incompatibilité sporophytique chez les Brassicacées comme la moutarde. Seul un pollen provenant d'un autre individu, porteur d'allèles S différents, peut féconder les ovules. - Conclusion du document : l'autofécondation est empêchée alors que la fleur est hermaphrodite. La fécondation croisée devient obligatoire. --- Conclusion La rencontre des gamètes chez les Angiospermes repose sur trois étapes : la pollinisation par un vecteur (vent ou animaux, avec souvent une coévolution plante-pollinisateur), la croissance du tube pollinique et la double fécondation. Malgré l'hermaphrodisme, de nombreuses plantes favorisent la fécondation croisée par une séparation temporelle (protandrie, protogynie), une séparation spatiale (hercogamie, monoécie, dioécie) ou une auto-incompatibilité génétique, comme chez la moutarde. Ces mécanismes augmentent la diversité génétique des descendants et donc les capacités d'adaptation des populations.