Sciences · Biologie
La croissance des plantes
Une plante grandit grâce à des zones de cellules qui se divisent sans cesse, les méristèmes. Elle construit sa matière avec la lumière, le CO2 de l’air, l’eau et les sels minéraux du sol.
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Un chêne de plusieurs tonnes est sorti d’un gland de quelques grammes. D’où vient toute cette matière ? Pas du sol, comme on l’a longtemps cru, mais surtout de l'air. Au XVIIe siècle, Jan Baptist van Helmont fit pousser un saule pendant cinq ans dans un pot : l’arbre avait gagné environ 74 kilogrammes, la terre n’en avait perdu que quelques dizaines de grammes. Il en concluait, à tort, que tout venait de l’eau. On sait aujourd’hui que l’essentiel de la masse sèche d’une plante est du carbone puisé dans le CO2 de l’atmosphère par la photosynthèse.
Les besoins d’une plante
| Besoin | Prélevé où ? | Rôle |
|---|---|---|
| Lumière | Feuilles | Source d’énergie de la photosynthèse |
| Dioxyde de carbone | Air, par les stomates | Source du carbone de la matière organique |
| Eau | Sol, par les racines | Photosynthèse, transport, rigidité des cellules (turgescence), refroidissement |
| Sels minéraux | Sol, dissous dans l’eau | Construction des molécules et fonctionnement des enzymes |
| Oxygène | Air et sol | Respiration des cellules, y compris des racines |
| Température adaptée | – | Vitesse des réactions chimiques |
Les éléments minéraux
- Macroéléments : azote (N), phosphore (P), potassium (K) — le fameux trio des engrais « NPK » —, ainsi que calcium, magnésium et soufre.
- Oligoéléments, nécessaires en très petite quantité : fer, manganèse, zinc, cuivre, bore, molybdène.
L’azote entre dans les protéines et la chlorophylle (voir cycle de l’azote), le phosphore dans l’ADN et l’ATP, le magnésium au cœur de la molécule de chlorophylle. Une carence se voit souvent sur les feuilles : jaunissement des vieilles feuilles en cas de manque d’azote, des jeunes feuilles entre les nervures en cas de manque de fer.
La loi du minimum
Formulée au XIXe siècle par Carl Sprengel puis popularisée par Justus von Liebig, elle énonce que la croissance est limitée par le facteur le plus rare, même si tous les autres sont abondants. On l’illustre par un tonneau aux douves de hauteurs inégales : l’eau s’échappe par la plus courte.
Les méristèmes, moteurs de la croissance
Contrairement aux animaux, dont la croissance s’arrête à l’âge adulte, les plantes croissent toute leur vie grâce à des massifs de cellules indifférenciées, les méristèmes, comparables à des cellules souches.
| Méristème | Position | Croissance produite |
|---|---|---|
| Apical caulinaire | Extrémité des tiges, dans les bourgeons | En longueur des tiges, formation des feuilles et des fleurs |
| Apical racinaire | Extrémité des racines, protégé par une coiffe | En longueur des racines |
| Cambium | Anneau sous l’écorce des arbres et arbustes | En épaisseur : bois vers l’intérieur, liber vers l’extérieur |
| Phellogène | Plus à l’extérieur | Liège de l’écorce |
| Méristèmes intercalaires | Base des feuilles des graminées | Repousse de l’herbe après la tonte ou le broutage |
Croissance en longueur
Elle combine deux phénomènes : la division des cellules dans le méristème et l'allongement des cellules juste en dessous. L’allongement, de loin le plus important en volume, se fait par absorption d’eau dans la vacuole, la paroi étant assouplie sous l’effet de l’auxine (voir hormones végétales). Certaines plantes poussent très vite : des bambous géants peuvent gagner plus de 50 centimètres par jour en pleine croissance.
Croissance en épaisseur
Chez les arbres, le cambium produit chaque année une nouvelle couche de bois. Dans les climats à saisons marquées, le bois de printemps, à grosses cellules claires, contraste avec le bois d’été, plus dense et plus sombre : on obtient des cernes annuels. Leur comptage et l’étude de leur épaisseur, la dendrochronologie, permettent de dater un bois et de reconstituer les climats passés. Les plantes herbacées et les palmiers n’ont pas de vraie croissance en épaisseur de ce type.
Le transport de l’eau et de la sève
| Sève | Vaisseaux | Contenu | Sens |
|---|---|---|---|
| Sève brute | Xylème (bois) | Eau et sels minéraux | Des racines vers les feuilles |
| Sève élaborée | Phloème (liber) | Sucres et autres molécules organiques | Des feuilles vers les organes en croissance et de réserve |
La montée de la sève brute, jusqu’à plus de 100 mètres chez les séquoias, est surtout tirée par l'évaporation de l’eau au niveau des feuilles (la transpiration), qui crée une aspiration le long de colonnes d’eau continues. Un grand arbre peut ainsi faire transiter plusieurs centaines de litres d’eau par jour.
Les plantes s’orientent : tropismes et mouvements
- Phototropisme : les tiges se courbent vers la lumière.
- Gravitropisme : les racines poussent vers le bas, les tiges vers le haut.
- Thigmotropisme : les vrilles de la vigne ou du pois s’enroulent au contact d’un support.
- Hydrotropisme : les racines se dirigent vers les zones humides.
S’ajoutent des mouvements plus rapides, non liés à la croissance : la sensitive (Mimosa pudica) replie ses feuilles quand on la touche, la dionée referme son piège en une fraction de seconde (voir plantes carnivores).
Croissance indéfinie et formes modulaires
Une plante se construit en répétant des modules (un nœud, une feuille, un bourgeon). Cette organisation lui permet de perdre une partie de son corps sans mourir, de repousser après la taille ou le broutage, et de se multiplier par bouturage. C’est aussi pourquoi certains arbres vivent des millénaires : un pin Bristlecone de Californie a dépassé 4 800 ans.
Questions fréquentes
Les plantes poussent-elles la nuit ?
Oui. La photosynthèse s’arrête la nuit, mais l’allongement des cellules continue, souvent même plus vite chez certaines espèces, grâce aux sucres produits le jour.
Pourquoi une plante à l’obscurité devient-elle longue et pâle ?
C’est l’étiolement : privée de lumière, elle consacre ses réserves à allonger sa tige pour atteindre la lumière, sans fabriquer de chlorophylle. Une pomme de terre qui germe dans une cave en est un exemple.
Parler aux plantes les fait-il pousser ?
Aucune preuve solide ne le montre. En revanche, le fait de s’occuper souvent de ses plantes conduit à mieux les arroser et à repérer plus tôt les problèmes.