Xylème

Xylème
n., pluriel: xylèmes

Définition: Un type de tissu vasculaire chez les plantes

Définition du xylème

Le xylème est défini comme un tissu végétal qui transfère l’eau et les nutriments des racines à tout le corps de la plante, comme la tige et les feuilles. La présence de tissu de xylème est l’une des caractéristiques distinctives séparant les plantes vasculaires des plantes non vasculaires. Le xylème fournit un soutien aux autres tissus mous présents dans les plantes vasculaires. En 1858, le Carl Negali introduit le terme xylème. Le terme xylème est dérivé du grec xylon (qui signifie « bois »). Le bois est un exemple populaire de xylème.

Qu’est-ce que le xylème? Selon les biologistes, le xylème est un tissu spécialisé présent dans les plantes vasculaires pour transporter l’eau et les nutriments dissous des racines aux feuilles et aux tiges des plantes. Il fournit également un stockage et un support à l’usine (Myburg. A. et coll., 2013). En termes simples, le xylème est un type de tissu vasculaire responsable de la conduite de l’eau dans tout le corps de la plante. Le xylème comprend des systèmes complexes et plusieurs types de cellules pour transporter l’eau et les minéraux dissous afin de soutenir et de nourrir les plantes.

Xylème contre phloème

Que sont le xylème et le phloème? Le xylème et le phloème sont des tissus vasculaires responsables du transport de l’eau et de la nourriture, respectivement. En quoi le xylème est-il différent du phloème? Vous pouvez également consulter le tableau ci-dessous. En outre, vous pouvez lire ceci pour la définition du phloème et plus d’informations.

Tableau 1: Differences between Phloem and Xylem

Rôle du xylème dans les plantes vasculaires

Quel est le rôle du xylème dans une plante vasculaire? Les plantes vasculaires poussent plus haut que les plantes non vasculaires en raison de la présence de tissus du xylème qui fournissent un soutien (en raison de sa forme rigide) et transportent l’eau (un composant nécessaire à la croissance des plantes) vers les différentes parties de la plante.

Rôle du phloème chez les plantes vasculaires

Le phloème des plantes vasculaires est responsable du transport des nutriments, y compris le sucre, les protéines et les molécules organiques qui aident les plantes à rester en vie et à se reproduire.

Les xylèmes d’Angiospermes et d’autres plantes vasculaires

Les angiospermes (appelés plantes à fleurs) sont l’un des principaux groupes de plantes vasculaires. Les autres sont des gymnospermes (plantes productrices de graines nues) et des ptéridophytes (par exemple des fougères). Ces groupes peuvent être distingués en fonction de leurs tissus du xylème. Par exemple, les tissus du xylème des plantes à fleurs contiennent des vaisseaux du xylème qui sont absents des tissus du xylème des gymnospermes ou des fougères. Ils n’ont pas de vaisseaux xylémiques mais seulement des trachéides. Chez la plupart des angiospermes, les vaisseaux du xylème servent d’élément conducteur principal.

Néanmoins, les trachéides et les vaisseaux du xylème perdent leur protoplaste à maturité et deviennent creux et non vivants. La lignine polymère est déposée formant une paroi cellulaire secondaire. Les vaisseaux du xylème, cependant, ont des parois secondaires plus minces que les trachéides. Ensuite, les deux forment des fosses sur leurs parois latérales.

Le vaisseau du xylème est une série de cellules appelées membres du vaisseau (ou éléments du vaisseau), chacune avec une paroi d’extrémité commune partiellement ou totalement dissoute. Cela contraste avec une trachéide, qui est une cellule individuelle. De plus, la cellule trachéide est généralement plus longue que l’élément vasculaire. Cependant, l’élément de cuve est de diamètre plus large. Pour cette raison, le vaisseau du xylème conduit plus d’eau que la trachéide.

Xylème: Monocot vs Dicot

Les angiospermes peuvent être regroupés en deux groupes principaux : (1) les monocotylédones par exemple orchidées, bananes, bambous, palmiers, herbes, etc.) et (2) les eudicots (p.ex. roses, magnolias, fraises, tournesols, chênes, érables, sycomores, etc.). Les deux groupes se différencient essentiellement par le nombre de cotylédons qu’ils ont — les monocotylédones ont un cotylédon alors que les dicotylédones en ont deux. Outre les cotylédons, ils peuvent également être différenciés par leurs tissus du xylème.

En particulier, le xylème d’une racine de dicote a un aspect étoilé (à 3 ou 4 branches). Entre les ”dents » du xylème se trouve le phloème. Voir Figure 4. En revanche, la racine monocote a des tissus alternant xylème et phloème. Une autre différence marquée entre les deux en termes de tissus du xylème est les vaisseaux du xylème. Les racines dicotylédones ont des vaisseaux xylémiques polygonaux ou angulaires alors que les racines monocotylédones sont ovales ou arrondies. Les éléments xylème-phloème sont moins nombreux dans les racines dicotylédones (généralement 2 à 6) que dans les racines monocotylédones (généralement 8 ou plus).

En dehors des racines, les dicots et les monocots présentent des différences apparentes dans leurs tiges. Les faisceaux vasculaires (c’est-à-dire qu’un faisceau vasculaire est constitué de tissus de phloème et de xylème, plus le cambium vasculaire) d’une tige monocotrique sont dispersés alors que dans les tiges dicotoniques, ils sont disposés en anneau. De plus, les dicotylédones ont une croissance secondaire. Dans leurs tiges, ils forment des anneaux de croissance (anneaux annuels). Ainsi, cela conduit à un sous-groupe de dicotylédones: dicotylédones herbacées (par exemple, tiges de tournesol) et dicotylédones ligneuses (par exemple, tiges d’arbres avec bois).

Chez les plantes ligneuses, on produit deux types de xylèmes : (1) le xylème primaire et (2) le xylème secondaire. Le xylème primaire est responsable de la croissance primaire ou de l’augmentation de la longueur. Le xylème secondaire (également appelé bois) sert à la croissance secondaire, qui est l’augmentation de la circonférence.

Les angiospermes ne sont cependant pas les seuls à produire du bois (xylème secondaire). Les gymnospermes produisent également du bois. Le bois d’angiosperme est appelé bois dur tandis que le bois de gymnosperme est appelé bois résineux. Le nom est dû au fait que le bois dur est plus compact et plus dense que le bois tendre. Si vous vous en souvenez, les angiospermes ont des vaisseaux du xylème en dehors des trachéides. La plupart des gymnospermes n’ont que des trachéides. Ainsi, cela rend beaucoup de feuillus plus denses que les résineux. Cependant, il existe des exceptions. Les Ye et les pins à feuilles longues sont des résineux extrêmement durables et plus durs que de nombreux autres feuillus.

Types de xylème

Sur la base de la structure, du développement, de la fonction et du rôle du tissu du xylème, les biologistes ont divisé le xylème en deux types principaux, à savoir primaire et secondaire. Ces deux types de xylème remplissent la même fonction et sont classés par type de croissance pour leur formation.

xylème primaire

La croissance primaire de la formation végétale du xylème primaire se produit à l’extrémité des tiges, des racines et des boutons floraux. De plus, le xylème primaire aide la plante à grandir et allonge les racines. Ainsi, il se produit d’abord pendant la saison de croissance, on parle donc de croissance primaire. Le but du xylème primaire et secondaire est de transporter l’eau et les nutriments.

Xylème secondaire

Avec la croissance secondaire de la plante, un xylème secondaire se forme qui aide la plante à s’élargir avec le temps. Les troncs d’arbres larges sont un exemple de croissance secondaire des plantes. Cela arrive chaque année après la croissance. De plus, le xylème secondaire donne des anneaux sombres qui déterminent l’âge des arbres.

Structure du xylème

Le xylème se compose de quatre types d’éléments: (1) vaisseaux du xylème, (2) trachéides, (3) fibres du xylème et (4) parenchyme du xylème.

Vaisseaux du xylème

Les vaisseaux du xylème sont présents dans les angiospermes. Ils ont une longue structure cylindrique et ont un aspect tubulaire. Les murs contiennent une grande cavité centrale et les murs sont lignifiés. Ils perdent leur protoplasme, et sont donc morts, à maturité. Ils contiennent de nombreuses cellules (membres de vaisseaux) qui sont interconnectées par une perforation dans les parois communes. Ils sont impliqués dans la conduction de l’eau, des minéraux et donnent une résistance mécanique à la plante.

Trachéides

Ce sont des cellules mortes et ressemblant à des tubes avec une extrémité effilée. Ils se trouvent dans le gymnosperme et l’angiosperme. Ces cellules ont une paroi cellulaire lignifiée épaisse et manquent de protoplasme. La fonction principale qu’ils remplissent est le transport de l’eau et des minéraux.

Fibres de xylème

Ce sont des cellules mortes contenant une lumière centrale et des parois lignifiées; elles fournissent un support mécanique à la plante et sont responsables du transport de l’eau.

parenchyme du xylème

Les cellules du xylème appelées cellules du parenchyme stockent le matériel alimentaire et sont considérées comme les cellules vivantes du xylème. De plus, ils aident au transport de l’eau à distance réduite. En outre, ils sont impliqués dans le stockage des glucides, des graisses et de la conduction de l’eau.

Les principales caractéristiques du parenchyme du xylème sont les suivantes:

• Les cellules vivantes du xylème
• La paroi cellulaire est toujours cellulosique et mince.
• Contient un noyau proéminent et un protoplaste
• Les cellules sont incolores et elles ont de grandes vacuoles.
• Le xylème primaire et secondaire contient des cellules vivantes de parenchyme.
• Les composants des cellules du parenchyme telles que les graisses et les protéines varient selon les saisons.
• Ils peuvent être subdivisés par des septa, et ils se composent de cellules cristallines contenant des parenchymes qui ont des parois lignifiées.
• Le parenchyme du xylème se compose également de chloroplastes présents dans les angiospermes, les plantes ligneuses et les plantes herbacées.
• Les vaisseaux forment des excroissances appelées « tyloses » à côté des cellules de parenchyme axial et de rayon.
• Les cellules du parenchyme sont appelées « cellules de contact », qui donnent lieu à des tyloses.
• Le noyau et le cytoplasme des cellules du parenchyme du xylème migrent vers les tyloses.
• Les tyloses peuvent se développer en stockant une variété de substances.
• Tylose peut se différencier en scléréides.

Les fonctions principales du parenchyme du xylème sont les suivantes :

• Le parenchyme du xylème conduit l’eau vers le haut à travers la cellule parenchymateuse.
• Stocke les nutriments alimentaires sous forme de graisses, de tanins, de cristaux et d’amidon.
• À travers l’excroissance appelée tyloses relie les cellules du parenchyme du xylème aux vaisseaux ou aux trachéides.
• Lors d’une sécheresse ou d’une infection, les tissus vasculaires sont protégés par des tyloses.
• Les cellules du parenchyme du xylème sont impliquées dans l’incapacité d’entretien du transport du xylème.
• Cavitation ou embolie, ce qui signifie que le blocage de la cavité du xylème est maintenu par le xylème du parenchyme qui aide à poursuivre les fonctions des trachéides et des vaisseaux.

Caractéristiques du tissu du xylème

La structure du xylème peut être comprise par les types ou divisions des cellules du xylème, y compris les cellules fibreuses, les cellules du parenchyme et les éléments trachéaires.

• Les cellules du parenchyme sont de longues fibres et forment les parties molles du corps de la plante.
• Ces cellules de parenchyme fournissent un support aux cellules du xylème.
• Les éléments trachéaires sont des cellules mortes qui deviennent des brins creux pour laisser l’eau et les minéraux s’écouler à travers eux.
• Les vaisseaux et les trachéides (éléments trachéaires) sont creux, allongés et étroits. Cependant, les vaisseaux sont plus spécialisés que les trachéides pour faciliter l’écoulement de la sève du xylème.
• Les récipients contiennent également des plaques de perforation qui aident à relier différents éléments des récipients en une seule feuille continue de récipients.
• Le xylème contient également plusieurs formes d’épaississements, qui se retrouvent dans différents motifs, anneaux et autres pour maximiser le soutien structurel des plantes.
• Le xylème apparaît en forme d’étoile lorsqu’il est observé au microscope.

Fonction Xylème

Le Xylème transporte l’eau et les minéraux dissous ainsi que fournit un support mécanique à la plante. Ils transmettent également des signaux phytohormonaux dans le corps de la plante. Les forces de cohésion entre les molécules d’eau agissent comme un moyen de connexion pour la conduction de l’eau dans le système vasculaire du xylème. Voici les fonctions précises du xylème.

• Soutien: Le xylème fournit un soutien et une force aux parties d’une plante, y compris les tissus et les organes, pour maintenir la structure de la plante et empêcher les plantes de se plier.
• Sève du xylème: Le système vasculaire du xylème est constitué de longs tubes qui permettent l’écoulement de l’eau, des ions organiques dissous et des nutriments dans l’eau (également appelée sève du xylème).
• Cellules du xylème: Les cellules de transport de l’eau sont généralement mortes et, par conséquent, le processus de conduction se produit passivement.
• Transport passif: En raison du transport passif, le processus de conduction ne nécessite aucune forme d’énergie.
• Action capillaire: Le processus de conduction de la sève du xylème contre la gravité à l’intérieur de la plante est connu sous le nom d’action capillaire. En outre, le processus se produit lorsque les forces de cohésion de l’eau et la tension superficielle déplacent la sève du xylème vers le haut.
• Soutien supplémentaire: À mesure que les plantes grandissent, le xylème se développe également pour fournir un soutien à la plante et permettre le transport de l’eau et des minéraux vers les organes de la plante présents dans les régions supérieures.

Comment fonctionne le xylème?

Comment le xylème transporte-t-il l’eau? La théorie de la cohésion-adhésion est l’hypothèse qui tente d’expliquer comment l’eau se déplace vers le haut à travers la plante contre la gravité. La transpiration des plantes est un facteur majeur qui pousse l’eau à remonter pour remplacer l’eau perdue par évaporation. Le xylème ramasse l’eau des racines pour la transférer à d’autres parties des plantes. Plusieurs cellules sont impliquées dans le processus de conduction ou de transport de l’eau.

Lire: Leçon de régulation de l’eau des plantes (tutoriel gratuit)

Les éléments trachéaires (y compris les vaisseaux et les trachéides) sont des cellules mortes après avoir atteint la maturité. Par conséquent, ils agissent passivement pour le transport de l’eau. L’eau remonte des racines vers la tige et les feuilles en fonction de deux facteurs: la pression racinaire et la traction transpirante.

• Pression racinaire: Se produit en raison de l’osmose (le mouvement de l’eau de la zone à forte concentration vers la zone à faible concentration) qui laisse l’eau du sol ou du sol dans les racines.
• Traction transpirationnelle: La tension superficielle tire l’eau vers le haut dans le xylème causée par la perte d’eau par le processus de transpiration des feuilles.

Évolution du xylème

Il y a environ 400 millions d’années, le xylème a été développé chez les plantes en raison de l’adaptation aux exigences environnementales. La production d’aliments par photosynthèse est caractérisée par l’absorption d’eau et de dioxyde de carbone. Lorsque les plantes ont colonisé la terre, elles ont développé un système de transport plus avancé qui augmente leurs chances de survie sur le terrain. Finalement, les plantes ont développé des structures avancées, telles que le système vasculaire du xylème. La concentration d’eau dans la plante a été réduite par le processus transpirationnel (qui se produit par l’entrée de dioxyde de carbone par les stomates et l’évacuation de l’eau). Comme expliqué dans la section précédente, cette transpiration a aidé à tirer l’eau dans le corps de la plante contre la gravité.

Processus de développement du xylème

Le développement du xylème est caractérisé par les cellules du méristème latéral bifacial et le cambium vasculaire qui produit le xylème secondaire (ainsi que le phloème secondaire). De plus, le développement du xylème change d’une forme à l’autre. Différents termes sont utilisés pour décrire le développement du xylème. Ils sont exarque, endarque, mésarque et centrarque.

• Centrarque: Le xylème primaire se développe vers l’extérieur à partir du cylindre produit au milieu de la tige; ainsi, le métaxylème entoure le protoxylème. Par exemple, plusieurs plantes terrestres ont une forme de développement centrarchide.
• Exarque: Le xylème se développe vers l’intérieur à partir du côté extérieur lorsque le xylème primaire est plus d’un dans les racines ou les tiges. Par conséquent, le métaxylème est proche du centre, tandis que le protoxylème se forme près de la limite. Par exemple, le xylème des plantes vasculaires a une forme de développement exarchique.
• Endarque: Le xylème se développe à partir de la partie interne et se déplace vers l’extérieur; ainsi, le protoxylème s’est formé près du centre et le métaxylème s’est formé près de la limite. Par exemple, les tiges de la plante à graines présentent une forme de développement endarchique.
• Mésarque : Le xylème se développe dans chaque direction à partir du centre du brin du xylème primaire. Cependant, le métaxylème occupait à la fois les zones limites et centrales, laissant le protoxylème entre les deux. Par exemple, les tiges et les feuilles de fougère ont une forme de développement mésarchique.

Le tissu du xylème est formé de cellules du méristème, telles que celles du cambium vasculaire et du procambium. Les phases de développement et de croissance des tissus du xylème peuvent être distinguées en deux phases. · La première phase est également connue sous le nom de croissance primaire, caractérisée par la différenciation du xylème primaire à partir de cellules provenant du procambium. La deuxième phase, également appelée croissance secondaire, est caractérisée par la génération de xylème secondaire par un méristème latéral.

Les parties en croissance et en développement de la plante contiennent du xylème primaire constitué de vaisseaux métaxylèmes et protoxylèmes. Dans les premières phases du développement du xylème, le protoxylème s’est transformé en métaxylème. Ces vaisseaux du xylème (protoxylème et métaxylème) peuvent être différenciés en fonction du diamètre et du motif de la paroi cellulaire (secondaire) au niveau morphologique. Tout d’abord, le protoxylème est un vaisseau étroit constitué de petites cellules à parois cellulaires contenant des épaississements tels que des hélices ou des anneaux. Les cellules du protoxylème se développent et se développent avec l’allongement des racines ou des tiges. Deuxièmement, le métaxylème est de plus grande taille avec des épaississements scalariformes (en forme d’échelle) ou dénoyautés (en forme de feuille). Après la période d’allongement, lorsque les cellules n’augmentent pas en taille, le métaxylème termine son développement. Ainsi, le xylème formé comprend des cellules mortes qui agissent comme des brins creux pour conduire l’eau et les minéraux dissous. Selon la recherche, le développement du xylème peut être amélioré par le génie génétique pour obtenir les résultats souhaités.

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