botanique

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Présentation

botanique, branche de la biologie consacrée à l’étude des végétaux.

L’étendue du domaine de la botanique est liée à la classification du monde vivant : ainsi, à l’origine, sur la base du système de classification en deux règnes (animal et végétal) établi par Aristote au iv^e siècle av. J.-C. et resté en vigueur jusqu’au xvii^e siècle (avec les premières observations de bactéries), on peut considérer que la botanique concerne tous les organismes non animaux. Aujourd’hui, elle est restreinte aux êtres vivants appartenant au seul règne végétal, ce qui en exclut les champignons (qui constituent un règne à part entière), les protistes (organismes unicellulaires eucaryotes) et les bactéries (ensemble des procaryotes). Cependant les connexions historiques et certains arguments scientifiques font que l’étude des protistes à caractéristiques végétales (algues unicellulaires), ainsi que celle des champignons demeurent, pour l’essentiel, dans le domaine de la botanique.

Si la notion de plante sous-entend un organisme pluricellulaire différencié en racines, tiges, feuilles, la botanique englobe l’étude des formes les plus variées, des plus petites et plus simples aux plus imposantes et plus complexes. Une telle étude porte aussi bien sur les aspects d’anatomie, de structure (tissulaire, cellulaire, moléculaire), de physiologie, de reproduction (sexuée ou asexuée), de relations phyllogénétiques, que sur les interactions complexes que les différents membres d’une communauté végétale établissent entre eux, mais aussi avec les animaux et l’environnement (voir écologie).

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Historique

On peut considérer que la botanique, dans son aspect de recherche empirique sur les plantes, leur utilité, leur croissance et leur reproduction, est née avec les premières cultures (voir origines de l’agriculture), à partir de 10 000 av. J.-C. Quant à la botanique en tant que science, on peut dater ses origines à l’Antiquité grecque. Aristote (384-322 av. J.-C.) expose une Théorie des plantes, mais l’ouvrage a été perdu. C’est de son élève et disciple, Théophraste d’Erèse (371-288 av. J.-C.), considéré comme le premier véritable botaniste de l’histoire de la biologie, que nous sont parvenus Historia plantarum, 9 volumes de botanique générale, et De Causis Plantarum, 6 volumes de physiologie et de botanique pratique. Cette œuvre considérable, transmise à la fin du Moyen Âge aux universités européennes par l’intermédiaire des médecins du monde arabo-musulman, influence fortement la discipline jusqu’au xvii^e siècle. L’invention de l’imprimerie à caractères mobiles (1440) et surtout celle du microscope (vers 1590) contribuent par la suite au développement de la botanique actuelle.

2.1

Physiologie végétale

Aristote pense que les plantes sont issues de petits animaux qui, vivant étendus sur le sol, ont fini par perdre leurs pattes.

Cette idée est encore énoncée au xvi^e siècle par l’Italien Andrea Césalpino, dit en français André Césalpin (1519-1603), pour qui les plantes sont des animaux en appui sur la tête, avec les racines pour bouche. Il faut attendre le xvii^e siècle pour que le Belge Jan Baptist Van Helmont (1577-1644) démontre la faible contribution du sol dans l’augmentation du poids des plantes en déterminant qu’un saule en pot, recevant uniquement des arrosages, accroît son poids de 75 kg en cinq ans alors que la terre ne perd que 60 g.

Ce siècle apprend aussi l’existence de deux sortes de sève, l’une descendante, l’autre montante, grâce à Claude Perrault (1613-1688), alors que l’abbé Edme Mariotte (1620-1684) détermine l’importance de l’absorption de l’eau et des substances dissoutes dans l’élaboration de la sève. Au xviii^e siècle, l’Anglais Joseph Priestley (1733-1804) établit que les plantes en croissance régénèrent l’air dont l’oxygène a été supprimé et le Hollandais Jan Ingenhousz (1730-1799) démontre la nécessité de la lumière pour ce processus. Nutrition, formation et circulation de la sève, photosynthèse : la physiologie végétale peut prendre son essor.

2.2

Anatomie et cytologie

L’invention du microscope permet l’analyse des différences anatomiques relevées dès l’Antiquité. L’Anglais Robert Hooke (1635-1703), le premier, observe les parois des cellules du liège (1665) — c’est d’ailleurs lui qui propose le nom de cellule, du latin cellula, « petite chambre » — ; le Hollandais Antonie Van Leeuwenhoek, qui utilise des loupes de sa fabrication, réalise, entre 1673 et 1719, d’importantes description de la structure du bois et de la disposition des faisceaux libéro-ligneux. Il signale également l’existence de cristaux dans les cellules d’iris et de grains d’amidon dans diverses farines. L’Italien Marcello Malpighi (1628-1684) et l’Anglais Nehemiah Grew (1641-1712) contribuent largement aux progrès de la connaissance par leurs études sur l’anatomie, la germination et le pollen.

Il faut attendre le xix^e siècle (1841) pour apprendre, grâce à l’algologue allemand Freidrich Traugott Kützing (1807-1893), que le contenu cellulaire fait partie intégrante de la cellule, et pour en avoir les premières descriptions précises. C’est en 1833 que l’Écossais Robert Brown (1773-1858) décrit le noyau cellulaire (dont Antonie Van Leeuwenhoek avait noté la présence) et le baptise nucleus cellulae. Matthias Schleiden (1804-1881) observe le nucléole dans le noyau et nomme cytoplasme le reste de contenu cellulaire, qu’il pense constitué d’une masse de gomme. En suggérant (1838) que les tissus végétaux sont tous constitués de cellules, il établit les bases de l’histologie et de la cytologie.

Rudolf Virchow (1821-1902) démontre en 1858 que les cellules proviennent de cellules préexistantes. Karl Wilhem Nägeli (1817-1891) découvre que toute cellule vivante possède un noyau et Eduard Strasburger (1844-1912) décrit la division cellulaire. Parallèlement, les chimistes français Pierre Pelletier (1788-1842) et Joseph-Bienaimé Caventou (1795-1877) nomment chlorophylle le pigment vert des feuilles, tandis que Johan Heinrich Friedrich Link (1767-1851) décrit les chloroplastes.