Biodiversité et évolution du monde végétal

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Cet ouvrage nous fait plonger dans l’univers fascinant des plantes.
Vouloir faire tenir le monde végétal dans un seul ouvrage relevait de l’impossible. Pourtant, dans ce volet, les auteurs se sont d’abord employés à présenter un panorama général des plantes, puis ont détaillé les liens étroits que l’homme entretient depuis toujours avec les plantes, jusqu’à comparer nos patrimoines génétiques respectifs : n’oublions pas que nous partageons un quart de nos gènes avec le grain de blé qui nous fournit notre pain !
Après de brefs rappels sur l’autotrophie et la photosynthèse qui caractérisent le monde végétal, les grandes étapes de l’évolution des plantes sont décrites : des algues peuplaient déjà les océans il y a trois milliards d’années ; des plantes avaient fait la conquête des continents, 430 millions d’années avant que notre espèce ne marche sur la Terre. Mais ceci n’était que l’embryon d’une histoire qui allait faire place à l’extraordinaire invention de la fleur et au développement de ses stratégies de coévolution avec les insectes. Deux chapitres sont consacrés au métabolisme végétal qui assure à la fois notre alimentation et notre arsenal de molécules pharmacologiquement actives. Un accent est mis sur les formidables capacités d’adaptation des plantes qui sont capables de communiquer, de se reproduire ou d’éloigner leurs agresseurs. Les plantes toxiques qui sont chaque année à l’origine d’intoxications ne sont pas oubliées.
Ainsi, les plantes ont modelé le visage de notre planète ; elles lui ont donné cètte couleur verte et bleue visible depuis l’espace. Sans ces « choses vertes » sur lesquelles on marche ou on s’assied, sans même souvent leur jeter le moindre regard, l’Histoire de l’humanité n’existerait même pas.
Publié le : mercredi 3 décembre 2014
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EAN13 : 9782759816880
Nombre de pages : 272
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L e s c a h i e r s d e la biodiversité
PACES (UE 7, UE spécique Pharmacie) Pharmacie Biologie
Capes-Agrégation
Biodiversité et évolution du monde végétal David Garon, JeanChristophe Guéguen
Préface d’Hubert Reeves Illustrations de Jean-Christophe Guéguen
Les cahiers de la biodiversité
Biodiversité et évolution du monde végétal
David Garon Jean-Christophe Guéguen
Préface d’Hubert Reeves
Illustrations : Jean-Christophe Guéguen
I
Cet ouvrage s’adresse aux étudiants en première année commune des études de santé (PACES) ; aux étudiants suivant un cursus pharmaceutique, scientifique ou médical ; aux élèves-ingénieurs ; aux candidats au CAPES, à l’agrégation et aux enseignants en SVT. Il est destiné aussi à un plus large public, curieux du monde vivant qui nous entoure…
Illustration de couverture :J.-C. Guéguen, (ophrys abeille). Photographies :D. Garon.
Imprimé en France ISBN : 978-2-7598-1093-2
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© EDP Sciences 2014
Les auteurs
David Garon est docteur en pharmacie, diplômé de la Faculté de Pharmacie de Grenoble et Professeur de botanique et mycologie à l’UFR des Sciences Pharmaceutiques de l’Université de Caen. Il enseigne la biodiversité, les sciences végétales et fongiques. Ses travaux de recherche en santé-environnement ont d’abord porté sur la biodépol-lution de sols contaminés puis il s’est orienté vers l’étude de l’écologie des moisissures, et de la diversité et la toxicité de leurs métabolites secondaires. Jean-Christophe Guéguendocteur en pharmacie, diplômé de la Faculté de est Pharmacie Paris V René Descartes et pharmacien industriel. Il a travaillé sur la recherche de substances naturelles (microbiennes, végétales et animales) d’intérêt pharmacolo-gique. Il est conférencier dans plusieurs universités où il enseigne la chimie des subs-tances naturelles et la biodiversité. Il est auteur, co-auteur et illustrateur de plusieurs ouvrages sur la botanique, les plantes médicinales et les plantes à parfum.
À droite :Jean-Christophe Guéguen. À gauche :David Garon.
Cet ouvrage est respectueusement dédié à la mémoire de François Tillequin (1950-2011), Professeur à l’Univer-sité Paris Descartes. Il fut un maître et un intarissable conteur d’histoires illustrant la communication au sein du monde végétal. Il a su à travers son talent et sa passion pour l’écologie chimique faire naître des voca-tions parmi ses étudiants.
Sommaire
Sommaire
Préface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Avant-propos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Introduction générale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Le monde végétal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . L’homme face au monde végétal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Particularités du monde végétal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La cellule végétale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Autres caractéristiques du monde végétal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Importance et place du monde végétal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Répartition des organismes chlorophylliens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Bilan des espèces végétales recensées. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .L’arbre source de vie : un écosystème complexe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Adaptations dans le monde végétal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diversité des modes de vie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Pollinisation et coévolution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Le monde végétal et les enjeux actuels de la biodiversité . . . . . . . . . En résumé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Document annexe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Évaluation des connaissances. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Éléments de bibliographie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Évolution du monde végétal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . L’évolution de la flore au cours des temps géologiques. . . . . . . . . . . . .
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1
11 12 14 14 24 28 28 33 37 46 46 61 73 79 80 80 83
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V
BIODIVERSITÉ ET ÉVOLUTION DU MONDE VÉGÉTAL
Les cyanobactéries : une bouffée d’oxygène pour la planète . . . . . . . . 88 L’essor des algues. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Panorama des flores du passé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .97 Les premiers indices fossiles de l’Ordovicien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Les contraintes du milieu aérien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 La sortie des eaux au Silurien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 L’explosion du Dévonien. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 La flore houillère du Carbonifère. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 De la flore de Wuda à la grande crise du vivant du Permien . . . . . . . . 113 L’essor des plantes à graines au Mésozoïque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .115 Les Gymnospermes à l’assaut des continents. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 L’invention de la fleur et la radiation des Angiospermes. . . . . . . . . . . . . 120 De l’arbre à l’herbe, les prairies du Cénozoïque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Le temps des glaciations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Bilan de la flore aujourd’hui. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Un point sur la classification phylogénétique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 En résumé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142 Document annexe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Évaluation des connaissances. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144 Éléments de bibliographie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .147
Le végétal, une usine métabolique au cœur de l’environnement.149 Particularités du métabolisme végétal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .150 Le métabolisme primaire, l’unité du monde végétal. . . . . . . . . . . . . . . .153 Le LEGO® du vivant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Saccharose et amidon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Polymères fondamentaux de la paroi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  156 Le cas des polysaccharides extraits des parois d’algues. . . . . . . . . . . . . . 157 Le métabolisme secondaire, la diversité du monde végétal. . . . . . . .160 Définition et répartition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Les principales classes de métabolites secondaires. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 Métabolites secondaires, coévolution et écologie chimique. . . . . . . . . . 172 En résumé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .181 Document annexe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .182 Évaluation des connaissances. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183 Éléments de bibliographie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186
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Index
L’homme et le monde végétal : une histoire de fidélité et de liaisons dangereuses. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .187 Des chasseurs-cueilleurs aux cultivateurs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .188 Chasse, guerre, crime et châtiment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .194 Des plantes, des dieux et des démons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .207 Le risque végétal aujourd’hui. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .224 Plantes sources de médicaments. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .238 Théorie des signatures. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 Combattre l’inflammation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 Vaincre la douleur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 Les digitales : une histoire de cœur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 Clin d’œil à la belladone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 Lutter contre le cancer : de la pervenche de Madagascar à l’if. . . . . . . 252 En résumé. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .257 Document annexe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 Évaluation des connaissances. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .259 Éléments de bibliographie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
Index. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
VII
Les auteurs remercient Monsieur Cyrille Guéguen pour son travail photo-informatique et Madame Ghislaine Guéguen pour son aide et ses précieux conseils. A Geneviève et Daniel pour les photos d’Orchidées qui ont permis de réaliser les aquarelles.
Préf
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Préface
Une des grandes surprises qui attendait les astrophysiciens au moment de l’exploration du système solaire avec des sondes spatiales, c’est la découverte du caractère parfaitement aride des surfaces planétaires. L’une après l’autre, les photos provenant de la Lune, de Mars, de Mercure, de Jupiter, etc., ainsi que celles des astéroïdes, montraient des paysages de désolation, criblés de cratères, et sans la moindre trace de vie. Du coup, le contraste avec les paysages variés et richement colorés de la Terre devenait de plus en plus frappant.
Pourquoi une telle différence ? Qu’est-il arrivé au juste, il y a 4,5 milliards d’années – au moment où tous ces corps sont nés, avec le Soleil, de l’effon-drement de la nébuleuse originelle – pour expliquer ce contraste ? À cette époque, qu’est-ce qui différenciait ces astres ? Bien sûr, la distance au Soleil, donc la température et la pression et, peut-être aussi, de faibles inhomogénéités spatiales de la matière et de la composition chimique dans le volume de la nébu-leuse... Pourquoi, dans ce contexte de si faibles différenciations, une différence aussi radicale dans l’évolution de ces astres ? Sur une seule planète, la Terre, la vie apparaît et ça change tout ! Ce profond mystère est aujourd’hui un des grands thèmes de recherche de la science contemporaine.
Il faut bien reconnaître qu’il n’y a encore aucun scénario satisfaisant de l’appa-rition de la vie sur notre planète. Certains invoquent la présence des îlots de vie découverts autour des volcans sous-marins comme lieux possibles des premiers vivants. D’autres préfèrent les mares tièdes, d’autres encore des surfaces argi-leuses… On ne sait pas. Tout ce que nous pouvons reconnaître c’est que notre planète, vraisemblablement très chaude à sa naissance, était alors stérile. Se refroi-dissant progressivement, la vapeur d’eau de son atmosphère s’est condensée en nappes liquides. Quelques centaines de millions d’années plus tard, ces nappes fourmillent d’organismes vivants. Ce n’est que par l’observation et l’étude des organismes vivants ou à l’état de fossiles que nous pouvons espérer comprendre comment cela est arrivé. Tels sont les thèmes développés dans ce livre.
Il est intéressant à la lumière de nos connaissances en astrophysique, d’avoir un regard plus global sur ce sujet. Rappelons d’abord que la lumière est faite de photons
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