Objectifs

• Décrire le trajet de l'eau et des sels minéraux, du sol jusqu'aux vaisseaux de la racine.
• Reconnaître les vaisseaux du xylème (bois) et les distinguer du phloème (liber).
• Interpréter des expériences qui montrent par où circule la sève brute.
• Expliquer les forces qui font monter la sève brute : poussée racinaire et aspiration foliaire (transpiration).

1. Du sol jusqu'aux vaisseaux : le trajet dans la racine

Les sels minéraux du sol sont dissous dans l'eau sous forme d'ions : par exemple les ions nitrate \(\ce{NO3^-}\), potassium \(\ce{K+}\), phosphate \(\ce{PO4^{3-}}\) ou calcium \(\ce{Ca^{2+}}\). Cette eau chargée d'ions s'appelle la solution du sol.

Elle entre dans la plante par les poils absorbants, de fines expansions des cellules de l'épiderme situées juste au-dessus de la pointe de la racine. Elle traverse ensuite la racine horizontalement : c'est le trajet radial.

1. Poil absorbant (épiderme) : entrée de l'eau et des ions.
2. Parenchyme cortical (écorce) : plusieurs couches de cellules que la solution traverse.
3. Endoderme : une couche de cellules dont les parois portent un « cadre » imperméable (le cadre de Caspary). La solution est obligée de passer à travers les cellules : l'endoderme joue le rôle de filtre et de gardien.
4. Péricycle puis vaisseaux du xylème au centre de la racine : la solution devient la sève brute.

Dans l'écorce, la solution peut circuler de deux façons : entre les cellules, dans les parois (voie apoplastique), ou d'une cellule à l'autre par leur cytoplasme (voie symplastique). À l'endoderme, seule la voie à travers les cellules reste possible.

2. Les vaisseaux du xylème : les tuyaux de la sève brute

Le xylème (ou bois) est le tissu qui conduit la sève brute (eau + sels minéraux) des racines vers les feuilles. Ses vaisseaux ont des caractères bien précis :

• ce sont des cellules mortes, sans noyau ni cytoplasme : il ne reste que la paroi, comme un tuyau vide ;
• elles sont placées bout à bout et leurs cloisons transversales ont disparu : cela forme un long tube continu ;
• leur paroi est renforcée de lignine, une substance rigide, déposée en anneaux, en spirale ou en réseau (vaisseaux annelés, spiralés, réticulés, ponctués) : le tuyau ne s'écrase pas.

Le xylème ne travaille pas seul. Le phloème (ou liber) conduit une autre sève, la sève élaborée, riche en sucres fabriqués par les feuilles. Ses tubes, les tubes criblés, sont des cellules vivantes séparées par des cloisons percées de trous (les cribles). Xylème et phloème sont regroupés en faisceaux conducteurs.

• Dans la racine, les faisceaux de xylème et de phloème alternent autour du centre.
• Dans la tige, ils sont superposés : le phloème vers l'extérieur, le xylème vers l'intérieur (faisceaux libéro-ligneux).

Légende toi-même ce schéma d'un faisceau conducteur de tige :

3. Des expériences pour le prouver

Exemple résolu 1 : l'expérience à l'éosine

Aïcha plonge le pied d'une jeune plante de balsamine (racines lavées) dans de l'eau colorée en rouge par de l'éosine. Après quelques heures, elle coupe la tige transversalement et l'observe à la loupe. Où trouve-t-elle la couleur rouge, et que conclure ?

Cherche d'abord, puis déroule les étapes.

Exemple résolu 2 : l'annélation (expérience de Malpighi)

Sur une branche, Kofi retire un anneau d'écorce d'environ un centimètre de large : il enlève l'écorce et le liber, mais le bois reste intact. Quelques semaines plus tard, les feuilles au-dessus de l'anneau sont toujours vertes et un bourrelet s'est formé juste au-dessus de l'entaille. Que montre cette expérience ?

4. Comment la sève brute monte-t-elle ?

Deux forces font monter la sève brute dans le xylème :

• L'aspiration foliaire (transpiration) : les feuilles perdent de l'eau sous forme de vapeur par leurs stomates. L'eau perdue est remplacée par l'eau des vaisseaux, qui tire sur la colonne d'eau située en dessous. Comme les molécules d'eau restent accrochées les unes aux autres (cohésion), toute la colonne monte, de la racine jusqu'aux feuilles. C'est la force principale, surtout chez les grands arbres.
• La poussée racinaire : la racine accumule des ions, ce qui attire l'eau du sol vers l'intérieur et pousse la sève vers le haut. On la met en évidence par les pleurs : une tige coupée près du sol laisse sortir de la sève, et par la guttation : des gouttes d'eau au bord des feuilles le matin, quand l'air est très humide. Cette poussée est faible : elle aide surtout les jeunes plantes et la nuit.

flowchart LR
A[Solution du sol] --> B[Poils absorbants]
B --> C[Ecorce et endoderme]
C --> D[Xylème de la racine]
D --> E[Xylème de la tige]
E --> F[Nervures des feuilles]
F --> G[Vapeur d eau par les stomates]

Exemple résolu 3 : la plante sous un sac

Moussa enferme une plante en pot dans un sac en plastique transparent, en plein soleil. Une heure plus tard, des gouttelettes recouvrent l'intérieur du sac. Il recommence avec une plante dont il a enlevé toutes les feuilles : presque rien n'apparaît. Explique.

Erreurs fréquentes

• Croire que toute la racine absorbe : ce sont surtout les poils absorbants, près de la pointe.
• Dire que les vaisseaux du xylème sont vivants : ils sont morts et vides.
• Inverser sève brute (xylème, minérale) et sève élaborée (phloème, sucrée).
• Penser que l'annélation tue aussitôt la branche : le bois est intact, donc la sève brute continue de monter.

Récapitulatif

• La solution du sol entre par les poils absorbants et suit le trajet radial : écorce, endoderme (filtre), péricycle, xylème.
• Le xylème est fait de vaisseaux morts, lignifiés, placés bout à bout : il conduit la sève brute vers les feuilles.
• Le phloème, fait de tubes criblés vivants, conduit la sève élaborée.
• L'éosine et l'annélation prouvent que la sève brute monte par le bois.
• La sève brute monte grâce à l'aspiration foliaire (transpiration, force principale) et à la poussée racinaire.