Moteur circulation sève élaborée

[invite563835f6]

Bonsoir,

J'ai écris dans mon cours que le moteur de la sève élaborée était le gradient de potentiel hydrostatique des organes sources aux organes puits:

charge du phloeme au niveau des organes sources d'où appel d'eau ce qui crée un fort potentiel hydrostatique.
décharge du phloeme au niveau des organes puits d'où départ d'eau ce qui crée une baisse du potentiel hydrostatique.

En fait, le problème se situe au niveau des potentiels osmotiques:

charge du phloeme au niveau des organes sources, d'où un potentiel osmotique très négatif.
décharge du phloeme au niveau des organes puits, d'où un potentiel osmotique moins négatif.

Si on regarde alors la résultante des potentiels hydriques, on voit que le potentiel hydrique au niveau des organes sources est plus négatif qu'au niveau des organes puits: donc la sève circule dans le sens des potentiels hydriques croissants, ce qui thermodynamiquement est inconcevable, si ?

(dans mon cours, on ne prend pas on compte la composante gravitaire du potentiel hydrique, est-ce justement cette composante qui fait la différence ?)
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[LXR]

La thermodynamique ne dit-elle pas que les systèmes tendent vers l'équilibre? Le déséquilibre est moteur d'un grand nombre d'évènement lorsque l'énergie rentre en compte. Une composante évoluant vers un équilibre sans apport d'énergie a une enthalpie négative (le potentiel est donc négatif), elle est considérée exothermique. Elle va tendre vers l'équilibre donc vers 0, elle va donc tendre à donner son énergie, sous forme de mouvement, de chaleur, de réactions chimiques ou autres. C'est donc normal que le potentiel hydrique soit négatif sinon il faudrait un apport d'énergie pour déplacer l'eau des racines vers les feuilles.

Ce déplacement existe de façon permanente dans la nature et il se fait du sol vers l'air. Le sol est généralement plus humide que l'air, du fait des forces matricielles et capillaires permettant de retenir l'eau au niveau du sol. Afin d'équilibrer les deux compartiments, l'eau a donc tendance à se diriger vers le haut (sol vers air). Les végétaux n'ont fait que court-circuiter un processus physique préexistant dans la nature et s'en sont servit à leur profit. Cela leur permet d'avoir un système circulatoire efficace et gratuit puisque cela ne leur coûte pas d'énergie (grâce au potentiel hydrique négatif).

J'espère que c'est plus clair.

Greg

[invite563835f6]

En fait... non.

Peut être que ma question n'était pas claire, ou que je n'ai pas compris ta réponse, donc je vais la reformuler.

Thermodynamiquement, j'ai bien compris comment l'eau est absorbée du sol jusqu'au racine; comment l'eau est transportée du poils absorbant au xylème; comment l'eau monte dans le xylème. Globalement, l'eau se dirige bien dans le sens des potentiels hydriques décroissants (peu importe la composante qui joue un rôle important).

Cependant, pour la circulation de la sève élaborée, l'eau ne va pas - selon mon cours - dans le sens des potentiels hydriques décroissants. Il est écrit très exactement: "même si on voit que les potentiels hydriques ne diminuent pas des organes sources aux organes puits, l'eau se déplace des organes sources aux organes puits grâce à un gradient de potentiel hydrostatique - une des composantes du potentiel hydrique - décroissant".

Ma question est simple:
comment est-ce possible que l'eau ne se déplace pas, comme la thermodynamique le prévoit, dans le sens des potentiels hydriques décroissants, mais comme si seul le gradient de potentiel hydrostatique décroissant importait ?

(ceci dit ta réponse est toujours intéressante, mais ce n'est pas ce à quoi je m'attendais ! )

[LXR]

Désolé ta question était très claire mais dans l'empressement de répondre, j'ai fait du hors-sujet. Ma réponse concernait donc la circulation de la sève brute bien entendu... Pour la sève élaborée je ne sais pas.

Greg

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite563835f6]

Bonsoir,

j'ai posé la question sur le forum physique, et voici les réponses assez surprennantes d'un membre: http://forums.futura-sciences.com/ph...n-vegetal.html

Pourriez-vous m'aider à argumenter ne serait-ce que la montée de la sève brute qui me semble pas être problématique, mais qui l'est pourtant.

Merci

[LXR]

Bon courage....bye bye!!

Non je déconne un peu. Je suis venu te soutenir dans la discussion postée en lien. La place de cette discussion est à l'interface biologie-physique, dommage car les biologistes ne pourront pas forcément nous soutenir en physique.

Greg

[invite563835f6]

Merci,

Je trouve que ce que tu as posté est très pertinent (contrairement à ce que LPFR semble le penser). Malheureusement, je crois que nous, n'ayant pas les connaissances suffisantes en physique et lui en physiologie végétale, ne pourrons nous mettre d'accord.

(en particulier lorsque l'interlocuteur en face ne fait aucune concession )

[LXR]

Oui je reconnais qu'il est borné et campe fortement sur sa position...Pour la circulation de la sève élaborée, j'ai lu ce que tu as écris ce qui m'a fait resurgir quelques souvenirs me disant que tu as raison. Les différences de pression haut-bas au sein du phloeme sont le moteur permettant la circulation de la sève élaborée.

Greg

[invité576543]

Les différences de pression haut-bas au sein du phloeme sont le moteur permettant la circulation de la sève élaborée.

Une remarque tardive : la notion de "moteur" est un peu ambigüe.

Différences de pression ou de "potentiel hydrique" peuvent être vue comme des conséquences, ou des intermédaires, et pas comme des moteurs. Cela me rappelle les discussions récurrentes sur la "cause" de la portance des ailes d'avion...

Si par "moteur" on entend l'origine de l'énergie extérieurement à l'arbre, alors c'est clairement (pour moi) le déséquilibre entre l'eau liquide dans le sol et une atmosphère non saturée. (Et ce déséquilibre trouve sa source dans le circulation de l'eau sur Terre, elle-même venant de l'effet du flux solaire, lui-même venant des réactions nucléaires...)

C'est valable aussi bien pour la sève brute (l'ascension serait juste "se mettre en série" sur le mouvement ascendant qui correspondant à l'évaporation), mais aussi pour la sève élaborée, via la pesanteur. Une partie de l'eau qui monte contre la pesanteur est évaporée (moteur), l'autre peut redescendre d'où elle venait. En terme de potentiel, la partie de l'eau qui va redescendre a récupérer de l'énergie potentielle de pesanteur lors de la montée, énergie qui lui permet de redescendre...

Vu comme cela, les différences de pression, ou de potentiel hydrique, ou de hauteur (potentiel de pesanteur) ne sont que des conséquences du même phénomène, des intermédiaires de calcul ou de modèle. Ce n'est pas faux d'en parler, ou même de les voir comme des "moteurs" intermédiaires (comme la pression dans le cylindre d'un moteur à explosion), mais cela ne permet pas de comprendre la causalité, l'origine de l'énergie.

Vu comme cela, le "moteur", c'est l'évaporation de l'eau, aussi bien pour la sève brute que la sève élaborée. Et rien d'autre, sauf à démontrer de la consommation d'ATP, par exemple pour faire passer des ions (ou de l'eau) contre le gradient (ce qui n'est pas le cas par exemple si des ions passent de la sève élaborée vers la séve brute ou de l'eau dans l'autre sens).

Cordialement,

[Westgirl]

Salut,

J'ai vu exactement la même chose que toi à mon cours de physiologie végétale. Le prof n'a pas expliqué clairement pourquoi c'était possible que le mouvement du phloème se fasse le long de la pression hydrostatique à l'encontre, du coup, du potentiel osmotique.

A l'endroit du chargement du phloème, il y a augmentation de la concentration en sucre, il y a donc un apport d'eau (probablement du xylème), d'où la pression hydrostatique importante.

A l'endroit du déchargement du phloème, l'inverse se passe, il y a un "manque" d'eau.

Donc par logique, l'eau en surplus à l'endroit du chargement va aller vers là où il y a un manque d'eau, d'où le mouvement.

Je l'ai retenu comme ça par "logique", c'est ce qui se passe, maintenant, quel est l'influence du potentiel osmotique sur ce mouvement ... j'sais pas ^^" ... Mais suffisamment nul pour ne pas permettre un mouvement dans l'autre sens ...

[Guillaume69]

Bonjour,

J'ai la même chose que Westgirl dans mon cours.

Lorsque l'on prend en compte les potentiels hydriques, on trouve que le transport de la sève élaboré n'est pas spontané.
Conclusion : le transport est actif.

Munch (ne me demande pas qui c'est, j'ai juste son nom... visiblement c'est important car je l'ai encadré ) a montré que le moteur de l'écoulement est la différence de pression. La transport de la sève brute n'est pas une diffusion mais un transport de masse.
Ceci est d'ailleurs une bonne nouvelle pour les pucerons qui n'ont pas besoin d'aspirer pour se nourrir, ils n'ont qu'à boire au robinet.

L'origine de ce gradient de pression est la charge active du phloème au niveau de la source la consommation active au niveau des puits. On a bien un transport actif, de l'énergie reçue par le système.

Si par "moteur" on entend l'origine de l'énergie extérieurement à l'arbre[...]

Je pense que l'on entend plutôt l'origine de l'énergie extérieurement au système {sève, de la source jusqu'au puits}.
Il est ainsi peut-être plus juste de dire que la différence de pression est motrice, ou que les gradients de concentrations de H+ en amont et en aval, qui permettent respectivement la charge et la déchargent, sont moteurs... non ?

Bonne soirée

[invité576543]

Est-ce la différence de pression entre l'intérieur du cylindre et le pot d'échappement qui est motrice dans un moteur à essence?

Est-ce une réponse élucidante à quelqu'un qui demande comment une voiture avance?

On a bien un transport actif, de l'énergie reçue par le système.

Quelle est la nature de cette énergie, et d'où vient-elle?

Cordialement,

[invite563835f6]

Pour moi, le seul moteur acceptable dans le processus de montée de la sève brute par transpiration foliaire, c'est l'énergie solaire.

[invite13d469d7]

bonsoir
Qu’est ce qui fait bouger la sève élaborée ??



Le moteur de la circulation de la sève élaborée est tout simplement la transpiration. Ça peut apparaitre contradictoire mais c'est juste.
je m'explique:
-Le chargement du phloème à partir des organes source (feuilles) est un chargement actif c’est à dire consommateur d’ATP.
- une fois dans les cellules du phloème ces photoassimilats font augmenter le potentiel hydrique donc appel d’eau à partir des tissus environnants y copris le xylème.
- la masse eau + photoassimilats engendrent une pression hydrostatique importante ce qui fait circuler la sève élaborée dans les vaisseaux criblés vers les organes puits (organes de réserves, bourgeons).
-une fois cette sève élaborée à coté des cellules de l’organe puit, les photoassimilats y seront chargés d’une façon active, mais pas l’eau. Le potentiel hydrique se trouve affaiblit et les molécules de l’eau regagnent la sève brute qui mise en circulation essentiellement sous l’effet de la transpiration.
On conclut alors que c’est la transpiration, sous entendu l’énergie solaire, qui fait bouger et la sève brute et la sève élaborée.
NB : si la circulation de la sève brute cesse il n’y aura pas d’eau à coté des organes source, donc la pression hydrostatique reste faible et la circulation de la sève élaborée s’arrête par la suite.

[invite13d469d7]

Re
meme réponse avec une illustration

[Guillaume69]

Pour moi, le seul moteur acceptable dans le processus de montée de la sève brute par transpiration foliaire, c'est l'énergie solaire.

Je suis d'accord... Mais je parlais de la sève élaborée, pas de la sève brute, j'espère que je me suis fait comprendre ^^

Est-ce la différence de pression entre l'intérieur du cylindre et le pot d'échappement qui est motrice dans un moteur à essence?
Est-ce une réponse élucidante à quelqu'un qui demande comment une voiture avance?

Je choisirais plutôt l'analogie de l'écoulement d'un fluide dans un tuyau : il y a écoulement parce que la pression en amont est supérieure à la pression en aval. N'est-ce pas valable comme justification ?

Quelle est la nature de cette énergie, et d'où vient-elle?

L'énergie qui est dépensée lors de la charge et de la décharge du phloème. Elle vient du gradient de H+, qui lui même vient de l'utilisation de l'ATP par des pompes.
Je réponds donc : "c'est de l'énergie chimique".

Après, tout dépend du système que l'on considère et de l'échelle à laquelle on se place, non ?
Si on se place à l'échelle du végétal, on peut considérer l'énergie solaire et dire "ben si elle est pas là, ben ça marche pas".
Mais si on considère juste la sève élaborée, après la charge du phloème et jusqu'au fruit, j'aimerais savoir où le soleil intervient...

[LXR]

L'ensemble de l'énergie chimique du végétal provient du soleil. Donc vu qu'on a intervention de pompes ATP-dépendantes pour la charge du Phloème ce qui conditionne la circulation de la sève élaborée, l'énergie solaire est la source de cette circulation.

Greg

[Guillaume69]

Donc :
*si on te demande pourquoi la sève élaborée monte des feuilles vers le méristème apical, tu réponds : "à cause du soleil".
*si on te demande pourquoi la sève élaborée descend des feuilles vers un organe de réserve, tu réponds : "à cause du soleil".

[invite13d469d7]

RE
Je ne suis pas tout à fait d accord avec LXR, en effet on peut tout expliquer par l énergie solaire c'est vrai mais liens ne sont direct.
pour la circulation de la sève brute l'énergie photonique (solaire) intervient plus ou moins directement car la photosynthèse, au niveau des cellules stomatiques, declenche l'ouverture des stomates et par la suite le phénomène de la transpiration; ce dernier est directement lié à l'ascension de la sève brute.
le lien entre l énergie solaire et la circulation de la sève est il maintenent claire???
lafdil

[LXR]

Et l'ouverture des stomates n'est elle pas ATP-dépendante?

D'autres part, même si le lien n'est pas direct pour ce qui est de l'utilisation d'énergie chimique, il n'en est pas moins vrai que l'énergie primaire est l'énergie lumineuse. D'ailleurs par extrapolation, l'énergie des animaux est indirectement l'énergie lumineuse, puisque les carnivores puisent leur énergie en se nourrissant d'herbivores (ou d'autres carnivores), qui eux-même la puise en se nourrissant de végétaux qui l'ont récupéré en captant l'énergie lumineuse. Il y a des exceptions bien entendu.

Greg

[invite13d469d7]

jet un coup d oeil sur mon PDF je pense que c est bien illustré.

lafdil

[invité576543]

L'énergie qui est dépensée lors de la charge et de la décharge du phloème.

La charge se faisant dans le sens du gradient (on fait passer du soluté de quelque chose à quelque chose qui en a moins), et la décharge dans le même sens, elles ne demandent aucun apport d'énergie.

Et l'ouverture des stomates n'est elle pas ATP-dépendante?

Oui, mais ce n'est peut-être qu'un contrôle : ce n'est pas appuyer sur la pédale d'accélération qui est "moteur" dans l'avancement d'une voiture, même si on peut dire que "appuyer sur l'accélérateur fait avancer la voiture" (causalité de type contrôle, informatif).

Cordialement,

[invité576543]

il n'en est pas moins vrai que l'énergie primaire est l'énergie lumineuse.

Non. A ce titre on pourrait dire que l'énergie primaire c'est l'énergie nucléaire. Et continuer à remonter dans le passé...

Ce qui est intéressant, c'est la source immédiatement extérieure au système qu'on étudie.

Pour une voiture, c'est l'énergie chimique essence/oxygène. C'est cela qui est immédiatement extérieur au système "voiture", qui y entre (on fait le plein, et la voiture absorbe de l'air). Remonter à la source de cette énergie chimique même (l'énergie solaire il y qq centaines de millions d'années) n'apporte strictement rien à la compréhension du système "voiture".

De même parler de certains phénomènes intérieurs comme la pression dans le cylindre du moteur, ou des différences de pressions dans l'arbre ne permettent pas de comprendre la totalité des phénomènes en jeu dans le système.

Dans le cas de la montée de la sève, il y a deux possibilités comme énergie libre immédiatement extérieure au système : la lumière solaire effectivement (via les phénomènes intérieurs que sont photosynthèse et ATP), et la différence d'humidité entre le sol et l'atmosphère immédiatement extérieure aux feuilles (via des phénomènes intérieurs de pressions et pesanteur).

L'expérience de Fletcher montre que cette seconde source immédiate d'énergie libre suffit à faire monter/descendre de l'eau dans des tubes.

La question est donc de savoir si c'est suffisant pour les arbres aussi, ou s'il y a quelque part de la consommation d'ATP nécessaire au mouvement de l'eau (et non pas au contrôle de ce mouvement). Et je ne vois pas pourquoi charger/décharger le phloème consomme de l'ATP (autrement qu'éventuellement pour en contrôler le rythme, de même que la pédale d'accélérateur contrôle le rythme d'entrée de l'oxygène dans le système moteur d'une voiture).

Cordialement,

[invite13d469d7]

[QUOTE=Michel (mmy);2410315]La charge se faisant dans le sens du gradient (on fait passer du soluté de quelque chose à quelque chose qui en a moins), et la décharge dans le même sens, elles ne demandent aucun apport d'énergie.



bjr
je pense que non, le chargement du pholoéme ne se fait pas dans le sens du gradient en effet les photoassimilats sont véhiculés, genéralement, sous forme de saccharose pourtant ce dernier ne constitue pas la forme de stockage dans les tissus photosynthétiques, c'est plutot l'amidon qui constitue la forme de stockage chez pas mal de plantes.
de ce fait, la concentration du saccharose est tjr plus faible dans les cellules photosynthetiques, donc le transport vers le phloème doit etre obligatoirement actif: c'est un cotransport avec H+, ce dernier est pompé,vers l'exterieur, par la membrane des cellules criblées via une pompe ATPasique.

lafdil

[Guillaume69]

Lafdil a raison.
Sauf au niveau de sa dernière phrase. Les H+ ne sont pas pompés vers l'exterieur, mais depuis l'exterieur vers l'intérieur, contre leur gradient.
schéma ici : http://books.google.fr/books?id=V80e...rge+du+phloème

Quant à la décharge :
*Dans le cas d'un puits de consommation, elle se fait spontanément.
*Dans le cas d'un puits de stockage, les sucres doivent entrer contre leur gradient, d'où, là encore, des transports actifs secondaires.

Dans le cas de la montée de la sève ... (etc.)

Mais de quelle sève vous parlez ?
J'ai l'impression que vous parlez de la sève brute, alors que je parlais de sève élaborée.
Quoi qu'il en soit, l'ATP intervient également dans la montée de la sève brute.
Deux mécanismes interviennent dans ce transit longitudinal :
1/ L'évapotranspiration foliaire. Il me semble que c'est ce que vous avez décrit. Je n'en suis pas certain, j'ai un niveau assez faible en physique Moi on me parle de modèle de Dixon, de loi de Jurin, pas d'expérience de Fletcher.
2/ La "poussée racinaire" : la sécrétion active d'ions (c'est à dire avec dépense d'ATP) assure un potentiel hydrique décroissant, donc une circulation de la sève. Ce mécanisme est parfois le seul qui intervient (la nuit, au début du printemps).

[invité576543]

Lafdil a raison.
Sauf au niveau de sa dernière phrase. Les H+ ne sont pas pompés vers l'exterieur, mais depuis l'exterieur vers l'intérieur, contre leur gradient.
schéma ici : http://books.google.fr/books?id=V80e...rge+du+phloème

Intéressant. Mais le texte dit aussi qu'il y a une hypothèse que le transport actif aurait pour but de compenser les fuites le long de la voie de transport.

Quant à la décharge :
*Dans le cas d'un puits de consommation, elle se fait spontanément.
*Dans le cas d'un puits de stockage, les sucres doivent entrer contre leur gradient, d'où, là encore, des transports actifs secondaires.

OK, mais là encore, ce n'est pas clairement le mécanisme moteur de la circulation.

Ce mécanisme est parfois le seul qui intervient (la nuit, au début du printemps).

Qu'est-ce qui permet d'éliminer comme cause l'évapotranspiration à ces périodes là?

Cordialement,

[invite13d469d7]

il n y a pas d'évapotranspiration chez les plantes à feuilles caduques tout simplement.

[invité576543]

il n y a pas d'évapotranspiration chez les plantes à feuilles caduques tout simplement.

Début de printemps ce n'est pas l'hiver, et je serais étonné qu'il n'y ait pas d'évapotranspiration au niveau des yeux lors du débourrage.

Et cela ne répond pas pour la nuit.

Et enfin, il n'avait pas précisé feuilles caduques.

Cordialement,

[Guillaume69]

Bonjour,

La nuit, les stomates sont très largement fermés, voire tous fermés. Donc : pas d'évapotranspiration foliaire.
Je n'ai pas précisé feuille caduque parce que je n'ai lu nulle part que la transpiration foliaire n'existe pas chez ces feuilles. A partir du moment où il y a des stomates, il y a évapotranspiration.

OK, mais là encore, ce n'est pas clairement le mécanisme moteur de la circulation.

Et je ne comprends toujours pas pourquoi. L'énergie chimique dépensée est à l'origine de la différence de pression, différence qui explique l'écoulement. Alors pourquoi l'énergie chimique n'est pas motrice ??
Je précise suis malheureusement assez hermétique à l'analogie sur la voiture... je voudrais comprendre dans ce cas précis.

[invité576543]

. L'énergie chimique dépensée est à l'origine de la différence de pression, différence qui explique l'écoulement.

Pas nécessairement. Elle peut aussi juste maintenir une pression (contre les fuites) dont l'origine est autre.

Alors pourquoi l'énergie chimique n'est pas motrice ??

Je n'ai pas écrit qu'elle ne l'était pas. Juste que les arguments sont intéressants mais pas totalement suffisants.

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Par ailleurs, la différence de pression n'est pas nécessairement l'explication de l'écoulement. Le simple fait qu'il y ait une colonne d'eau verticale implique la grande vraisemblance d'observer des différences de pression. La différence de pression fait partie du phénomène, mais cela ne suffit pas à établir les liens de causalité.

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Par exemple, l'explication "à la Fletcher" correspond à un mécanisme genre une noria dans laquelle quelqu'un met un lourd caillou dans chaque seau en haut de la colonne descendante et quelqu'un d'autre l'enlève en bas de cette colonne : ça va tourner par l'effet de la gravité. En remplaçant par une colonne d'eau, on va bien sûr observer des différences de pression, mais le moteur reste le poids des cailloux.

Notons que ce mécanisme n'a pas besoin strictement de l'évapotranspiration : le chargement actif du phloème en matière lourde (rendant l'eau plus dense) suffit peut-être à faire circuler l'eau par gravité. C'est alors juste comme un téléphérique transportant plus de passagers à la descente qu'à la montée! Et alors ce n'est pas un mécanisme osmotique, et le chargement actif ne fournit pas l'énergie motrice, celle-ci étant simplement le fait que le saccharose est fabriqué en haut, et rend l'eau plus dense que ce que font les ions pris en bas; comme dans le téléphérique...

Cordialement,