Objectifs

• Décrire le trajet de l'eau depuis le sol jusqu'aux feuilles.
• Expliquer comment l'eau entre dans les poils absorbants (osmose).
• Identifier le xylème comme le tissu qui conduit la sève brute.
• Expliquer les forces qui font monter l'eau : poussée racinaire et aspiration foliaire (transpiration).
• Interpréter des expériences simples : eau colorée, plante sous sac plastique, tige coupée qui « pleure ».

1. L'entrée de l'eau dans la racine

Notions clés

La plante prend l'eau du sol par ses racines, et plus précisément par une zone située juste derrière la pointe de chaque jeune racine : la zone pilifère. Elle est couverte de milliers de poils absorbants.

• Un poil absorbant est une seule cellule de l'épiderme de la racine, très allongée, à paroi fine.
• Les poils absorbants sont en contact étroit avec les particules de terre et l'eau qui les entoure : la solution du sol (eau + sels minéraux dissous).
• Grâce à eux, la surface d'échange entre la racine et le sol devient immense.

L'osmose : pourquoi l'eau entre

Le contenu du poil absorbant (le suc cellulaire) est plus concentré en substances dissoutes que la solution du sol. Or l'eau traverse la membrane de la cellule en allant du milieu le moins concentré vers le milieu le plus concentré : c'est l'osmose. L'eau du sol entre donc naturellement dans le poil absorbant, sans que la plante ait à « pomper ».

Le trajet dans la racine

Une fois dans le poil absorbant, l'eau passe de cellule en cellule à travers l'écorce (le cortex) de la racine, chaque cellule étant un peu plus concentrée que la précédente. Elle franchit l'endoderme, une couche de cellules qui filtre ce qui entre, puis rejoint le cylindre central, où se trouvent les vaisseaux du xylème.

Observe cette coupe transversale de racine, puis place toi-même les noms des parties.

2. La montée de l'eau dans la tige : le xylème

Notions clés

• L'eau chargée de sels minéraux qui monte des racines vers les feuilles s'appelle la sève brute.
• Elle circule dans le xylème (aussi appelé bois) : un ensemble de vaisseaux, longs tubes formés de cellules mortes, vides, dont la paroi est renforcée par une substance rigide, la lignine.
• Ces vaisseaux forment des « tuyaux » continus de la racine jusqu'aux nervures des feuilles.
• Un autre tissu, le phloème (ou liber), transporte la sève élaborée (riche en sucres fabriqués par les feuilles) vers les autres organes. Ne pas le confondre avec le xylème.

Exemple résolu : l'expérience de l'eau colorée

On place une tige de céleri (ou de balsamine) dans de l'eau colorée à l'éosine (colorant rouge) pendant quelques heures. On coupe ensuite la tige en travers et on observe la coupe à la loupe. Où voit-on la couleur, et que peut-on en conclure ?

3. Pourquoi l'eau monte-t-elle ? Les forces en jeu

La transpiration : l'aspiration foliaire (le moteur principal)

Les feuilles possèdent, surtout sur leur face inférieure, de minuscules ouvertures : les stomates. Par ces stomates, l'eau s'évapore et part dans l'air sous forme de vapeur d'eau : c'est la transpiration.

Chaque molécule d'eau qui s'évapore « tire » la suivante, car les molécules d'eau restent accrochées les unes aux autres (cohésion) dans les vaisseaux très fins du xylème. Toute la colonne d'eau est ainsi aspirée vers le haut, depuis les feuilles jusqu'aux racines. On parle d'aspiration foliaire.

La poussée racinaire (un moteur d'appoint)

Les racines, en accumulant des sels minéraux dans le cylindre central, font entrer de l'eau qui pousse la sève vers le haut. Cette poussée racinaire se voit quand on coupe une tige près du sol : de la sève s'écoule de la souche (la plante « pleure »). Elle explique aussi les gouttelettes au bord des feuilles le matin (guttation), quand la transpiration est faible. Elle est trop faible, à elle seule, pour faire monter l'eau en haut d'un grand arbre.

Suis le trajet de l'eau, étape par étape :

Le même trajet, résumé en chaîne :

flowchart LR
  A[Eau du sol] --> B[Poils absorbants]
  B --> C[Écorce de la racine]
  C --> D[Xylème de la racine]
  D --> E[Xylème de la tige]
  E --> F[Nervures des feuilles]
  F --> G[Stomates]
  G --> H[Vapeur dans l air]

Exemple résolu : la plante sous sac plastique

Aïcha enferme une branche feuillée de son plant de bissap dans un sac plastique transparent bien fermé, en plein soleil. Une heure plus tard, l'intérieur du sac est couvert de buée et de gouttelettes. Une deuxième branche, dont on a retiré toutes les feuilles, est enfermée de la même façon : très peu de buée. Interprète.

Ce qui fait varier la transpiration

• Chaleur, vent sec, air sec (harmattan) : la transpiration augmente, la plante perd plus d'eau.
• Lumière : les stomates s'ouvrent le jour, se ferment en grande partie la nuit.
• Manque d'eau : les stomates se ferment pour limiter les pertes ; si l'eau manque trop longtemps, la plante fane (elle perd plus d'eau qu'elle n'en absorbe).

Erreurs fréquentes

• Confondre sève brute (eau + sels minéraux, dans le xylème, vers le haut) et sève élaborée (riche en sucres, dans le phloème, vers tous les organes).
• Inverser le sens de l'osmose : l'eau va vers le milieu le plus concentré.
• Croire que l'eau entre par toute la racine : elle entre surtout par la zone pilifère (poils absorbants), près de la pointe.
• Croire que la transpiration est un « gaspillage » sans utilité : c'est elle qui fait monter la sève brute.

Récapitulatif

• L'eau entre dans la racine par les poils absorbants, par osmose.
• Elle traverse l'écorce et l'endoderme, puis rejoint le xylème du cylindre central.
• La sève brute (eau + sels minéraux) monte dans les vaisseaux du xylème jusqu'aux feuilles.
• Le moteur principal est la transpiration par les stomates (aspiration foliaire), aidée par la poussée racinaire.