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Racine (botanique)
Racines de pin sylvestre.
Racines de pin sylvestre.
De nombreux arbres tropicaux ont de racines et contreforts solides leur permettant de pousser sur des milieux a priori hostiles
De nombreux arbres tropicaux ont de racines et contreforts solides leur permettant de pousser sur des milieux a priori hostiles
Les racines jouent un rôle majeur dans le maintien des berges.
Les racines jouent un rôle majeur dans le maintien des berges.
Coupe longitudinale de racine : principaux tissus (Cliquez pour agrandir).
Coupe longitudinale de racine : principaux tissus (Cliquez pour agrandir).
Germination d'une graine de litchi.
Germination d'une graine (Dans le cycle de vie des « plantes à graines », la graine est la structure qui contient et protège l'embryon végétal. Elle est...) de litchi (Le litchi, ou letchi, est un fruit comestible. Il est produit par Litchi chinensis, une espèce d'arbre tropical de la famille des Sapindaceae, le seul représentant du genre Litchi.).

En botanique (La botanique est la science consacrée à l'étude des végétaux (du grec βοτάνιϰή; féminin du mot...), la racine est l'organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction physiologique. Certains organes assurent simultanément plusieurs fonctions, mais dans ce cas, une fonction est généralement...) souterrain d'une plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou règne) des Eucaryotes. Elles sont, avec les autres végétaux l'objet...) servant à la fixer au sol et à y puiser l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) et les éléments nutritifs nécessaires à son développement. Prolongement de la tige (La tige est chez les plantes à fleurs, l'axe, généralement aérien, qui prolonge la racine et porte les bourgeons et les feuilles. La tige se ramifie généralement en branches et rameaux formant l'appareil caulinaire.) vers le bas, elle en diffère par plusieurs caractères : sa structure interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet...), son géotropisme positif, la présence d'une coiffe terminale et de poils absorbants, l'absence de feuilles et de bourgeons. C'est ce dernier caractère qui la distingue fondamentalement de la tige.

Les racines sont souvent le siège de symbioses avec les bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi...) du sol, en particulier pour le métabolisme (Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou...) de l'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2, constituant...). Les racines peuvent présenter des adaptations afin de faciliter le développement de la plante dans un environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le...) particulier (exemple des racines du palétuvier). Dans certains cas les racines servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) aussi à stocker des nutriments (exemple du radis (Le radis, Raphanus sativus, (du latin radix, radicis: racine, raifort, du grec ῥαπυς, ῥαπυος: rave, navet) est une plante potagère bisannuelle, de la...), la betterave (La betterave est une plante cultivée pour sa racine charnue utilisée comme légume dans l'alimentation humaine, comme plante fourragère et pour la...), le navet (Le navet, Brassica rapa L. subsp. rapa, (du latin napus : chou-navet, rapum : rave, bulbe de racine ; du grec ραπυς, ραπυος : rave,...), etc.). Certaines racines de plantes sont comestibles ou à usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) médicinal, d'autres sont hautement toxiques.

Les racines sont les organes de pénétration des herbicides racinaires, employés pour lutter contre les adventices.

Rôle de la racine

La racine a plusieurs rôles au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des mammifères qui englobe...) de la plante :

  • la maintenir fixée au sol, dans un sol plus ou moins meuble ; selon la granulométrie de celui-ci, elle se développe et se ramifie plus ou moins. L'aspect du système racinaire change généralement d'une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base...) de plante à une autre : un chêne (Le chêne est le nom vernaculaire de nombreuses espèces d'arbres et d'arbustes appartenant au genre Quercus, et à certains genres apparentés, notamment Cyclobalanopsis et Lithocarpus de...) a des racines développées en profondeur, alors qu'un peuplier (Les peupliers sont des arbres du genre Populus de la famille des Salicacées.) a un système racinaire de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...).
  • l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique. Le photon est détruit lors...) de l'eau et des matières minérales du sol, et leur transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal...) au reste de la plante pour sa croissance et aux feuilles pour la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et σύνθεσις sýnthesis, composition) est le processus...). Le transport est réalisé par l'évaporation foliaire tractante principalement, mais aussi par la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) racinaire due à l'absorption active d'eau.
  • la racine est le siège des associations symbiotiques avec les micro-organismes (bactéries et champignons) qui vont, par exemple, aider à la solubilisation du phosphore (Le phosphore est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole P et de numéro atomique 15.), à la fixation de l'azote atmosphérique, au développement de racines secondaires.

La racine est un organe vital de la plante, qui se forme très tôt lors du développement de la plante, dès le début de la germination.

Structure de la racine

Morphologie

La jeune racine présente, en partant de son extrémité (cf. schéma à gauche), une zone embryonnaire qui constitue le pôle de croissance, protégée par une coiffe conique (Les coniques constituent une famille très utilisée de courbes planes algébriques, qui peuvent être définies de plusieurs manières différentes, toutes équivalentes entre elles.) composée de cellules subérifiées se renouvelant constamment. Cette coiffe, par la sécrétion de polyosides, a un rôle lubrifiant afin de permettre une meilleure pénétration de la racine dans le sol. Suis une zone d'allongement limitée à quelques millimètres, suivie par une zone pilifère (ou assise pilifère). Dans cette dernière zone, chaque poil (Le poil est une production filiforme de l'épiderme, couvrant partiellement ou intégralement la peau des mammifères. Lorsque la couverture de la peau est complète, on...) absorbant (ou trichoblaste, ou poil racinaire) est constitué d'une seule cellule très allongée à grande vacuole, dont les parois nues permettent l'absorption de l'eau et des sels minéraux par osmose (L’osmose désigne le phénomène de diffusion de molécules de solvant (l'eau de façon générale) à travers une membrane semi-perméable qui sépare deux liquides de...). La présence de ces nombreux poils permet d'augmenter considérablement la surface d'absorption de la racine. Ces poils meurent très vite et sont remplacés par d'autres au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île couvre une superficie de 22 km². Elle est située dans la Municipalité de...) et à mesure de la croissance de la racine, ce qui fait que la zone pilifère est globalement toujours de la même taille. La zone suivante est une couche de cellules enrichies en subérine (un des constituant du liège) appelée assise subéreuse. Les racines secondaires issues du péricycle situé autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis,...) du faisceau conducteur, permettent d'accroître l'étendue du tissu racinaire. Leur morphologie est comparable à celle de la racine principale. Les plus fines racines secondaires sont appelées les radicelles, et comportent généralement beaucoup de poils absorbants.

Types de racines spécialisées

  • racines adventives : ce sont des racines qui apparaissent le long d'une tige, spécialement dans les entre-n?uds ;
  • racines-crampons : sorte de racines adventives qui permettent à la plante de s'accrocher à son support (lierre) ;
  • racines aériennes : développées par les plantes épiphytes pour absorber l'humidité (L'humidité est la présence d'eau ou de vapeur d'eau dans l'air ou dans une substance (linge, pain, produit chimique, etc.).) atmosphérique ;
Racines échasses.
Racines échasses.
Racines pneumatophores de Taxodium ascendens.
Racines pneumatophores de Taxodium ascendens.
Sur sol sableux, les résineux étalent parfois largement leurs racines
Sur sol sableux, les résineux étalent parfois largement leurs racines
  • racines tubérisées : adaptation à l'accumulation de réserves, généralement d'amidon (L'amidon (du latin amylum, non moulu) est un glucide complexe (polyoside) composé de chaînes de molécules de D-Glucose. Il s'agit d'une molécule de...) ou d'inuline, dans les différents tissus des racines (exemple de la ficaire, du dahlia (Le genre Dahlia regroupe des plantes tubéreuses de la famille des Astéracées originaire des régions chaudes du Mexique et d'Amérique centrale. Les...), de la betterave sucrière) ;
  • racines succulentes : adaptées au stockage de l'eau ;
  • racines-échasses : ce sont des racines arquées ancrées dans la vase, adaptées aux passages des marées, typiques de la mangrove (exemple emblématique : le Palétuvier)
  • racines contreforts : ce sont des racines adventives transformées pour étayer le tronc (Un tronc peut être :) ou les branches de certains arbres à enracinement superficiel (exemple : pandanus, certains ficus, fromager) ;
  • pneumatophores : racines verticales qui émergent de l'eau et permettent d'assurer les échanges gazeux chez certains arbres des marécages et de la mangrove (exemple : cyprès chauve, Taxodium distichum );
  • racines-suçoirs : observées chez les plantes parasites comme le gui (Viscum album, Loranthacées).

Différentes formes de racines

La racine peut avoir différents aspects : grêle (La grêle est un type de précipitation qui se forme dans des orages particulièrement forts lorsque l'air est très humide et que les courants...) (1), filiforme, conique (2), épaissie (3) et fasciculée (4) pour les herbes. Elles peuvent aussi former un caudex (Renflement de la partie basse du tronc ou des racines (ou des 2) constituant un organe de stockage d'eau pour la plante.) comme chez le baobab.

(1)
(2)
(3)
(4)
image:Racine_grêle.png image:Racine_cônique.png image:Racine_épaissie.jpg image:Racines_fasciculées.png

Ramification

On distingue deux grands types de racines :

  • la racine pivotante : une racine principale se développe et est dominante par rapport aux racines d'ordre inférieur ;
  • les racines secondaires, tertiaires, etc. Si ces racines prennent beaucoup d'importance par rapport au pivot central, on obtient le système racinaire fasciculé illustré précédemment (rencontré par exemple chez les Poacées).

Une fois la racine principale formée, les racines secondaires sont créées à partir d'un tissu spécialisé de la racine, le péricycle. Ce tissu forme une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de...) de cellules méristématiques qui se différencie et prolifère vers l'extérieur de la racine, pour former une racine secondaire. De nouveaux faisceaux conducteurs de sève (En botanique et en physiologie végétale, la sève est le milieu liquide qui circule grâce à des cellules spécialisées appelées « vaisseaux », entre les différents organes des...) se forment ensuite dans cette nouvelle racine.

En outre, des racines adventives peuvent apparaître sur les tiges, soit aux n?uds, soit aux entre-n?uds, voire sur les feuilles (ce qui permet de multiplier les bégonias par des boutures de fragments de feuilles). Les tiges souterraines émettent des racines adventives, de même que les tiges rampantes appelées stolons (exemple du fraisier).

Anatomie (L'anatomie (provenant du nom grec ἀνατομία anatomia, provenant du verbe ἀνατέμνειν anatemnein,...)

La racine peut présenter deux types successifs de structure : la structure primaire (Fig.1) chez les jeunes plantules, et la structure secondaire (Fig.2) chez les plantes plus âgées mais uniquement chez les dicotylédones et les gymnospermes.

Structure primaire

Il s'agit de la structure anatomique des jeunes racines. Sur une coupe transversale (dans le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du vieillissement,...) de la largeur : voir Fig.1 ci-dessus) d'une telle racine, on distingue deux zones :

  • l'écorce : distincte de ce que l'on appelle également l'écorce (L'écorce est le revêtement extérieur du tronc, des branches et des racines des arbres, et plus généralement des plantes ligneuses.) dans le langage courant, cette partie est constituée du rhizoderme qui porte d'abord les poils absorbants de la racine (ou assise pilifère) puis une couche de cellules subérisées (l'assise subéreuse, lorsque la racine vieillit), et du parenchyme cortical, qui assure le transport des éléments absorbés jusqu'au centre de la racine pour leur transport à travers toute la plante. La dernière couche de cellule de ce parenchyme est épaissie et forme une sorte de barrière de contrôle des molécules circulant dans la racine, c'est l'endoderme.
  • le cylindre central : c'est ici que se trouvent les tissus de transport de la sève, de la racine vers le reste de la plante. Il est composé tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord du péricycle, une couche de cellules à partir de laquelle vont se former les ramifications de la racine. Viennent ensuite les deux types de tissus conducteurs, le xylème (ou bois) qui conduit la sève brute vers les feuilles et le phloème (ou liber) qui redistribue la sève élaborée dans toute la plante. Ces deux types de tissus, issus d'une couche intermédiaire de procambium, sont disposés en cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale distance d'un point nommé centre. La valeur de cette distance est...), alternativement. Enfin, au centre de la racine, la moëlle, composée de parenchyme médullaire, n'a pas de fonction particulière (si ce n'est un rôle de réserve).

Structure secondaire

Cette structure ne se met en place que chez les plantes pluriannuelles (mais pas chez les monocotylédones). C'est l'apparition d'un cambium continu, qui apparait d'abord, en coupe, sous une forme étoilée, qui devient progressivement circulaire avec la croissance de la racine en épaisseur. Le cambium vasculaire (ou assise libéro-ligneuse) va créer les tissus de conduction secondaires que sont le xylème II et le phloème II. Le cambium cortical (situé vers la périphérie (Le mot périphérie vient du grec peripheria qui signifie circonférence. Plus généralement la périphérie désigne une limite éloignée d'un objet ou d'une chose.) de la racine (ou assise subéro-phellodermique), créé quant à lui une couche externe (  Ne pas confondre couche de valence et valence) de suber (ou liège) ainsi qu'une couche plus interne de phelloderme, toutes deux assurant la protection de la racine.

Croissance racinaire

La croissance racinaire est une fonction du méristème apical localisé dans la zone d'élongation (cf. Morphologie). Les cellules méristématiques se divisent plus ou moins de façon continue, et produisent d'autres méristèmes, les cellules de la coiffe et des cellules souches indifférenciées. Ces dernières vont devenir les tissus primaires de la racine.

Les racines vont généralement croître dans toute direction présentant les bonnes conditions en air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude,...), nutriments, et eau pour satisfaire aux besoins de la plante. Les racines ne pousseront pas dans un sol sec. Avec le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), si les conditions sont favorables, les racines peuvent casser fondations (Les fondations d'un ouvrage assurent la transmission et la répartition des charges (poids propre et surcharges climatiques et d'utilisation) de cet ouvrage sur le sol. Le mode de...), conduites d'eau souterraines, et soulever le trottoir (Un trottoir est un espace surélevé sur le côté des rues et réservé aux piétons.). A la germination, les racines croissent vers le bas sous l'effet du géotropisme (mécanisme de croissance de la plante, opposable à l'héliotropisme ( L'héliotropisme (attraction vers le soleil) est, en botanique, un mouvement diurne d'une partie de la plante (fleur, feuille, tige) en réponse au changement de direction du soleil. L'héliotropisme, en démographie, est...) de la tige qui la pousse (Pousse est le nom donné à une course automobile illégale à la Réunion.) à croître vers la source de lumière). Certaines plantes, disposant de racines-crampons (comme le lierre grimpant) grimpent aux murs et sur les autres végétaux. C'est ce qu'on appelle le thigmotropisme.

La plupart des plantes croissent par leur partie apicale ; c'est la croissance primaire ou principale, qui permet la croissance verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.). D'un autre côté, la croissance secondaire permet la croissance en diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère. Le diamètre est aussi la longueur de ce...) des racines. Déjà évoquée dans le chapitre Anatomie (Fig.2), la croissance secondaire se produit à partir du cambium vasculaire et du cambium cortical.

Chez les plantes ligneuses, le cambium vasculaire, qui se forme à partir du procambium entre le xylème et le phloème primaire, forme un cylindre de tissu tout au long de la racine. Cette couche forme de nouvelles cellules vers l'intérieur (qui se différencient en xylème secondaire) et l'extérieur (qui se différencient en phloème secondaire) du cylindre de cambium. Comme ces tissus secondaires de xylème et phloème se développent, le périmètre (Le périmètre d'une figure plane est la longueur du bord de cette figure. Le calcul du périmètre sert par exemple à déterminer la quantité de grillage nécessaire à la...) de la racine augmente. Conséquemment, les tissus au-delà du phloème secondaire (le parenchyme), ont tendance à être poussés et écrasés contre la paroi.

A cet endroit, le cambium cortical, qui se forme à partir du péricycle, commence à créer de nouvelles cellules selon le même schéma : vers l'extérieur va se former le suber (ou liège), et vers l'intérieur le phelloderme.

Physiologie (La physiologie (du grec φύσις, phusis, la nature, et λόγος, logos, l'étude, la science) étudie le rôle, le fonctionnement et l'organisation mécanique, physique et...)

Illustrations

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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