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Les mécanismes d’absorption

Pour assurer sa croissance et son développement, la plante absorbe l’eau et les éléments nutritifs dont elle a besoin principalement par:

 Le système racinaire :


La racine est le plus souvent un axe souterrain qui se ramifie et qui a les rôles suivants :

  • absorber l'eau et les ions minéraux indispensables à la plante ;
  • fixer et ancrer solidement la plante au sol ;
  • constituer chez certaines espèces des réserves d’eau, d’éléments minéraux, de sucres ou d’amidon.
Puisque la plante est immobile, elle utilise les processus de croissance et de ramification de ses axes pour accéder aux ressources dont elle a besoin : les tiges et les feuilles croissent vers la lumière, les racines explorent le sol à la recherche d’eau et d’éléments nutritifs.
La croissance du système racinaire se poursuit durant toute la vie de la plante. A l’extrémité de chaque racine un méristème apical protégé d’une coiffe assure la multiplication cellulaire. Au dessus, la zone d’élongation cellulaire permet à la racine de pousser et de s’introduire dans le sol. Puis vient la zone où se forment les poils absorbants à partir des cellules épidermiques. Ces extensions tubulaires des cellules augmentent la surface de contact avec le sol et contribuent à l’absorption active de l’eau et des ions minéraux.
L’absorption des éléments nutritifs par le système racinaire est sélective. Elle met en jeu plus de 400 protéines localisées sur les parois des cellules de l’épiderme, de l’endoderme et des vaisseaux qui règlent les transports de l’eau et des ions depuis le sol vers le xylème. Les vaisseaux qui constituent le xylème sont constitués de cellules allongées, perforées à chaque extrémité qui assurent le transport ascendant de la sève brute constituée de l’eau et des ions minéraux.
Les racines consomment de l’énergie pour effectuer tous ces transports. Cette énergie est fournie par la respiration qui a besoin de l’oxygène présent dans le sol et de composés carbonés produits par la photosynthèse dans les parties aériennes de la plante. Le transfert de ces composés est assuré par un autre système vasculaire appelé phloème constitué de cellules allongées et criblées à leur extrémité.
L’extension du système racinaire d’un blé dans un hectare est considérable : plus d’un mètre en profondeur et plus de 300 000 km d’extension de racines et radicelles. Un système racinaire dense et profond permet à la culture de mieux exploiter les réserves en eau et en éléments nutritifs du sol et de mieux résister au stress lié aux périodes de sécheresse prolongée. La structure du sol, son humidité et son aération conditionnent une croissance continue du système racinaire. (voir chapitre 2 Le sol).
Enfin les racines peuvent s’associer à des micro-organismes pour former des symbioses et modifient aussi autour d’elles l’activité biologique du sol à leur profit dans la rhizosphère.

Coupe longitudinale de la racine

On peut définir quatre parties dans une racine, avec de haut en bas successivement :
  • la zone subéreuse, partie la plus âgée, où s'initie la ramification en racines secondaires ou radicelles ;
  • la zone pilifère où les cellules épidermiques produisent des poils absorbants très actifs dans l'absorption de l'eau et des ions minéraux ;
  • la zone d'élongation où se produit l'allongement des cellules qui permet à la racine de pousser;
  • Le méristème apical protégé par la coiffe, où se produit la multiplication cellulaire ;
  • la coiffe qui protège l'extrémité de la racine. Elle produit un mucigel qui agit comme un lubrifiant permettant la pénétration de la racine dans le sol.


Coupe transversale de la racine montrant les vaisseaux conducteurs

  • l'écorce, différente de l'écorce des tiges, cette partie est constituée de l'épiderme de la racine qui porte les poils absorbants et d'une assise subéreuse lorsque la racine vieillit, ainsi que du parenchyme cortical, qui assure le transport des éléments absorbés jusqu'à l'endoderme.
le cylindre central où se trouvent les tissus de transport de la sève et qui est composé de l'endoderme, une couche de cellules à partir de laquelle vont se former les ramifications des racines secondaires et de deux types de tissus conducteurs, le xylème qui conduit la sève brute vers les feuilles et le phloème qui redistribue la sève élaborée dans toute la plante
     

Le système aérien


La feuille est le lieu où se réalise habituellement la photosynthèse. Elle joue un rôle également sur la transpiration de l’eau absorbée par les racines qui constitue un vrai moteur pour la circulation des sèves dans la plante. Elle ne peut pas remplacer la racine dans son rôle nutritif, mais elle constitue une voie complémentaire pour l’absorption de petites quantités d’éléments minéraux dans certains cas.

La feuille est recouverte d’une cuticule plutôt hydrophobe qui présente cependant une certaine perméabilité en cas d’apport. Les stomates : Organes des feuilles munis d'un petit orifice qui permet les échanges gazeux et régule la transpiration de l'eau.... jouent aussi un rôle dans l’absorption. Ce sont des pores localisés sur la face interne des feuilles, qui régulent les échanges gazeux. La pénétration d’éléments nutritifs semble optimale lorsque les stomates
sont ouverts et que l’humidité de l’air est maximale à la surface de la feuille sans provoquer de rosée.