Les stomates, des orifices permettant les échanges gazeux chez les végétaux

Les stomates sont des orifices présents sur les feuilles, ils permettent les échanges gazeux entre le milieu intérieur de la plante et l’air.
La présence de stomates est un caractère partagé chez tous les Embryophytes, ou plantes terrestres, cela se comprend puisqu’ils permettent les échanges avec le milieu aérien.

Photo 1/3 : Plant de polypode (fougère commune en France). Les grandes feuilles d’une fougère s’appellent les frondes. Pour observer les stomates au microscope, il suffit de prélever l’épiderme inférieur d’une fronde : voir rond rouge sur la photo. Cet épiderme est très facile à prélever : une pince suffit, de plus on arrache une seule couche de cellules ce qui fait une belle observation microscopique.
Échelle de la photo : Les frondes des polypodes mesurent environ 10 cm de haut.

Photo 2/3 : Épiderme inférieur de polypode observé au microscope, au grossissement X 40. Les nombreux points verts sont les stomates. Les autres cellules sont les cellules épidermiques.

Photo 3 : Observation microscopique en détail d’un stomate (grossissement = X 400). On observe bien la structure d’un stomate :
elle est composée de deux cellules de garde ainsi que d’un orifice central appelé ostiole. Les cellules de gardes sont de couleurs vertes car elles contiennent de nombreuses billes vertes qui sont des chloroplastes. Les chloroplastes sont les organites où se déroule la photosynthèse.
La zone ronde et blanche au niveau de la cellule de garde correspond au noyau de la cellule. Les cellules végétales sont délimitées par une paroi.

Vidéo-zoom sur de l’épiderme de fougère pour observer les stomates : ouvertures permettant les échanges gazeux entre la plante et l’air.
Zoom de X40 à X 800 !

Les rôles des stomates :

Les stomates permettent les échanges gazeux entre la plante et l’air. Ces échanges gazeux ont un double rôle :
–l’évapotranspiration (perte d’eau) permet la circulation de la sève brute au sein de la plante. La sève brute contient l’eau et les éléments minéraux provenant du sol.
La quantité totale d’eau rejetée dans l’atmosphère par la transpiration des plantes est immense, par exemple un grand chêne peut évapotranspirer 1 000 litres d’eau par jour (soit une tonne)
–Les échanges de gaz en lien avec le métabolisme de la plante. Par exemple, le jour lors de la photosynthèse la plante rejette de l’oxygène et absorbe du dioxyde de carbone au niveau des stomates.

Contrôle de l’ouverture des stomates :

Les deux cellules de gardes contrôlent l’ouverture de l’ostiole : plus l’ostiole est ouvert, plus les échanges gazeux sont importants entre l’air et la plante.
Un stomate est ouvert lorsque les deux cellules de gardes sont « gonflées » car leurs vacuoles sont remplies d’eau : on parle d’état de turgescence.
Au contraire, un stomate est fermé lorsque les deux cellules de gardes sont « dégonflées » car leurs vacuoles contiennent peu d’eau : on parle d’état de plasmolyse. 

Ouverture du stomate : Lorsqu’il y a de la lumière ou une faible concentration en CO2 dans la plante, la pompe H+/ATPase se met à fonctionner : des protons sont pompés depuis la vacuole jusque dans le milieu extérieur. Par la suite, l’accumulation de H+ dans le milieu extracellulaire induit la rentrée de la cellule des ions K+, des anions ainsi que le saccharose par des canaux membranaires. Tous ces éléments s’accumulent dans la vacuole qui est alors riche en éléments chargés.
L’eau va alors du milieu le moins concentré (en dehors de la cellule) au milieu le plus concentré (l’intérieur de la vacuole) : elle va donc rentrer dans la vacuole. Les cellules de gardes sont alors en turgescence, ce qui provoque l’ouverture de l’ostiole.

Fermeture du stomate : Lorsqu’on est à l’obscurité ou que la feuille est déshydratée, la pompe H+/ATPase ne fonctionne plus. Par la suite, les ions K+, des anions ainsi que le saccharose sortent de la cellule. Tous ces éléments s’accumulent en dehors de la cellule qui est alors riche en éléments chargés.
L’eau va alors du milieu le moins concentré (l’intérieur de la cellule) au milieu le plus concentré (le milieu extérieur) : elle va donc sortir de la vacuole. Les cellules de gardes sont alors en plasmolyse, ce qui provoque la fermeture de l’ostiole.

Auteur(s) : Pierre-Jean Riou, professeur de SVT
Crédits photos :  Pierre-Jean Riou
Publication :  01/12/2019