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Blechnum attenuatum et autres fougères poussant sur le col de Montagu, dans le Cap occidental. C’est la phase sporophyte du cycle de vie de la fougère. Photo : Diane Turner, iSpot.

La fiche d’information du numéro de juin 2016 de Veld & Flora fait suite à la fiche d’information du numéro de mars 2016 de Veld & Flora, vol. 102(1), et des fiches Veld & Flora sur la classification de la vie dans le vol. 98(3) de septembre 2012 et la classification des plantes dans le vol. 101(4) de décembre 2015.

Feuilles de fougère avec sori. Photo : Clare Archer, iSpot.

Une diversité de fougères

Les fougères ou Ptéridophytes sont un groupe de plantes primitives. Il comprend la fougère familière avec ses gracieuses frondes, mais englobe également une grande diversité de plantes ressemblant à des fougères qui poussent dans une variété d’habitats, des forêts ombragées et humides aux déserts. Comme les mousses et les hépatiques (bryophytes), elles n’ont pas de graines, de fleurs ou de fruits, et se reproduisent au moyen de spores. Elles poussent principalement sur des terres sèches, mais elles ont toujours besoin d’eau pour se reproduire. Contrairement aux Bryophytes, elles possèdent un système vasculaire (tissu spécialisé dans le transport de l’eau et des nutriments – xylème et phloème).

Les fougères sont généralement désignées sous le nom de Ptéridophytes, qui comprend toutes les plantes vasculaires portant des spores. Dans les anciennes classifications, ces plantes étaient officieusement divisées en « vraies fougères » et « alliées des fougères ». Les « alliées des fougères » comprenaient les matricaires, les spikemosses, les quillworts, les fougères à fouet et les prêles. De nouvelles recherches en biologie moléculaire ont nécessité quelques changements dans la classification des fougères. Pour refléter plus précisément les relations évolutives, les scientifiques proposent maintenant de diviser les plantes vasculaires sporulées en deux groupes officiels : Lycophytes et Monilophytes.

Les lycophytes comprennent les Clubmosses, dont il existe trois genres en Afrique australe : Huperzia, Lycopodiella et Lycopodium, les Spikemosses qui contiennent un seul genre Selaginella avec dix espèces en Afrique australe et les Quillworts, qui contiennent également un seul genre, Isoetes, avec au moins 14 espèces en Afrique australe. Cet ancien groupe de plantes était autrefois prolifique avec des espèces géantes éteintes de Clubmosses pouvant atteindre 40 m de haut.

Les monilophytes comprennent les Fougères à langue de serpent dont un genre, Ophioglossum, est indigène en Afrique australe, les Fougères à fouet dont une espèce, Psilotum nudum, est indigène en Afrique australe, les Prêles dont une espèce, la Prêle africaine (Equisetum ramosissimum), est indigène à l’Afrique australe, les Fougères de pomme de terre dont une seule espèce, Ptisana fraxinea, est indigène à l’Afrique australe, et les Fougères leptosporangiées, qui est le groupe le plus grand et le plus diversifié qui contient environ 270 espèces indigènes à l’Afrique australe.

La prêle africaine (Equisetum ramosissimum subsp. ramosissimum var. altissimum) est la seule espèce de prêle en Afrique du Sud. Les spores sont portées sous des sporangiophores dans les structures coniques à l’extrémité de certaines tiges. Photo : Clare Archer, iSpot.

Presque toutes les plantes terrestres se reproduisent au moyen de deux formes de vie distinctes et alternées : une phase sexuelle qui produit et libère des gamètes ou cellules sexuelles et permet la fécondation, et une phase de dispersion. Il s’agit d’une adaptation qui libère les plantes d’une vie sous l’eau et leur permet de vivre et de se reproduire sur la terre ferme. La phase sexuelle est appelée GAMETOPHYTE ou génération haploïde (n) et la phase de dispersion est la SPOROPHYTE ou génération diploïde (2n).

Dans les fougères, la phase de dispersion culmine avec la production de spores haploïdes (n) (c’est-à-dire que chaque spore possède un seul jeu de chromosomes) qui sont libérées de capsules (sporanges) portées par la face inférieure des feuilles de fougères. Ces spores germent et se développent en de minuscules plantes libres – le prothalle. C’est la génération sexuelle (ou gamétophyte) de la plante de fougère. Les cellules sexuelles haploïdes (n) ou gamètes se forment dans les organes sexuels (les anthéridies et les archégones) sur la face inférieure du prothalle. Les gamètes mâles (spermatozoïdes) nagent ensuite vers les gamètes femelles (œufs) dans les archégones du prothalle. Ainsi, même si les fougères poussent principalement sur terre, elles ont besoin de la présence d’eau pour faciliter la fécondation. Une fois que la fusion de l’ovule et du spermatozoïde – ou fécondation – a lieu, un zygote diploïde (2n) se forme avec deux jeux de chromosomes. Le zygote se développe par division cellulaire, dans un processus appelé mitose, dans la génération de dispersion (ou sporophyte) de la plante de fougère qui est la fougère familière que nous voyons pousser partout.

Les plantes de fougère sporophytes diploïdes(2n) produisent des sporanges ou des capsules sur le dessous de leurs feuilles dans lesquelles les spores haploïdes (n) sont produites. Les points noirs que nous voyons normalement sur la feuille sont des sori (singulier sorus) qui sont des grappes de sporanges. Les spores à l’intérieur des capsules ont subi un processus de division cellulaire appelé méiose qui donne naissance à quatre cellules filles, chacune possédant la moitié du nombre de chromosomes de la cellule mère. Les spores sont dispersées, germent et se développent en plantes gamétophytes haploïdes – et ainsi le cycle continue.

Donc, bien que le gamétophyte (n) et le sporophyte (2n) soient deux plantes différentes, chez les fougères le sporophyte est ce que nous voyons et connaissons comme une fougère. Ceci est différent du cycle de vie des mousses, des conifères et des plantes à fleurs, qui sont traités dans les fiches précédentes et suivantes.

Certaines fougères se passent de la phase sexuelle du cycle et se reproduisent végétativement. Voir ‘The ferns of the Ntendeka Wilderness’ dans Veld & Flora 67(4), 118-120, décembre 1981.

Dans le numéro de 1981 de Veld & Flora, lire ‘The ferns of the Ntendeka Wilderness’ Veld & Flora 67(4), 118-120. Dans le numéro de 1998, lisez « Les fougères de Mariepskop » Veld & Flora 84(4) 116-117. Dans le numéro de 1994, lisez « The weedy ferns of Ferncliffe : Des envahisseurs inhabituels menacent la flore du Natal’ Veld & Flora 80(3), 88-90.

‘To be or not to be a fern ally’ by Ronell and Arrie Klopper, Pteridoforum 80 : January 2007.

Découvrez-en plus sur les fougères sud-africaines en visitant iSpot – et en cherchant « fougères » ou Wikipedia.

Liens avec le curriculum

GRADE 11 Sciences de la vie, Volet 1 : Diversité, changement et continuité. Sujet : La biodiversité des plantes. Contenu : Regroupement des bryophytes, ptéridophytes, gymnospermes et angiospermes.

GRADE 12 Sciences de la vie, Volet 1 : La vie au niveau moléculaire, cellulaire et tissulaire. Sujet : Méiose : le processus de division de réduction buts de la division de réduction (gamétogenèse et exceptions : mousses, fougères), Importance de la méiose : diploïde à haploïde : production de gamètes.

TEXTE par Caroline Voget avec l’aide du Dr Ronell R Klopper, coordinateur de la liste de contrôle nationale sud-africaine des plantes, SANBI. Les livres et sites Internet suivants ont été consultés : L’histoire de la vie et de l’environnement : An African perspective par Jo van As, Johann du Preez, Leslie Brown et Nico Smit, publié par Struik Nature et également sur des sites en ligne, notamment : Le site du musée Iziko, le manuel scolaire en ligne, Prentice Hall, Wikipédia et l’Encyclopédie de la vie.