B.01) Famille des Cactaceae dans la classification du monde vivant

Place de la Famille des Cactaceae dans la classification

du monde vivant

(d'après l'IUCN: International Union for Conservation of Nature).

Règne: Plantae

Définition de Plantae: règne des végétaux: organismes uni- ou pluricellulaires eucaryotes autotrophes et possédant une paroi; ils contiennent de la chlorophylle.

Définition des termes:

Uni- ou pluricellulaires: constitué d'une ou de plusieurs cellules.

Eucaryote: organisme dont le matériel génétique (chromosomes associés à des protéines) est contenu dans un noyau séparé du cytoplasme par une membrane nucléaire. Les Eucaryotes comprennent les champignons, les Protistes, les végétaux et les animaux.

(Référence: Introduction à la botanique, Georges Ducreux, Editions Belin, 2002).

Autotrophe: se dit d'un organisme capable de synthétiser sa propre nourriture en transformant les substances inorganiques de son milieu en substances organiques nécessaires au métabolisme de composés structuraux et fonctionnels, à l'aide de la lumière pour les végétaux photosynthétiques.

Paroi: "paroi squelettique ou pectocellulosique", structure rigide caractéristique des cellules végétales, doublant extérieurement la membrane plasmique et commune à deux cellules végétales (voir ci-dessus, paroi cellulosique sur le schéma).

Chlorophylle: pigment vert caractéristique du chloroplaste. Ce pigment capte l'énergie lumineuse nécessaire à la synthèse des éléments organiques à partir de l'eau (H₂O) et du dioxyde de carbone (CO₂) (processus de photosynthèse). Le chloroplaste étant l'organite à l'intérieur de la cellule végétale où se déroule la photosynthèse (voir ci-dessus sur le schéma).

Structure chimique de la chlorophylle

(Référence: La botanique de A à Z, Abderrazak Marouf, Joël Reynaud, Editions Dunod, 2007.

Embranchement: Tracheophyta

Définition de Tracheophyta: plantes qui possèdent une vascularisation, c'est à dire des vaisseaux conducteurs de sèves (plantes vasculaires).

Définition des termes:

Vaisseaux: le système vasculaire d'une plante est formé par l'ensemble des faisceaux vasculaires, eux-mêmes constitués de xylème et de phloème; le xylème est le tissu conducteur de la  sève brute, qui monte des racines (ascendante); le phloème est le tissu conducteur de la sève élaborée, qui descend des feuilles (descendante).

(Référence: Biologie végétale, Vincent Chassant, Marie Potage, Maud Ricou, "collection mini manuel", Editions Dunod, 3ème édition, 2019).

sèves: la sève minérale ou sève brute est une solution aqueuse de faible concentration contenant les sels minéraux puisés dans le sol, absorbés par les racines des plantes ainsi que les produits de réduction des nitrates par la racine (ascendante).

La sève organique ou sève élaborée est une solution aqueuse contenant les produits organiques (de 5 à 20 %) provenant de la photosynthèse (descendante).

Classe: Magnoliopsida

Définition de Magnoliopsida: Plantes à fleurs dicotylédones, c'est à dire que l'embryon contenu dans la graine possède 2 cotylédons.

Définition du terme:

Cotylédon: la  (ou les) feuilles primordiales accompagnant l'embryon chez les Spermaphytes (ensemble des végétaux supérieurs élaborant des graines) et assurant une fonction nutritionnelle. Les Monocotylédones possèdent un seul cotylédon, les Dicotylédones en possèdent deux. Au moment de la germination, les cotylédons constituent les premières feuilles de la plantule.

Les Cactaceae sont des Dicotylédones.

(Référence: Introduction à la botanique, Georges Ducreux, Editions Belin, 2002).

Ordre: Caryophyllales

Définition de Caryophyllales: plantes qui synthétisent des bétalaïnes.

Bétalaïnes: ce sont des pigments hydrosolubles à hétérocycles azotés colorés jaunes à rouges/pourpres qui s'accumulent dans les vacuoles des cellules.

Chez les Cactaceae, les bétalaïnes sont des bétaxanthines.

(Référence: " La Vie en Rose": Biosynthesis, Sources, and Applications of Betalain Pigments, Guy Polturak and Asaph Aharoni, Molecular Plant 11, 7-22, January 2018).

Formule chimique de l'indicaxanthine, bétalaïne retrouvée dans les fruits d'Opuntia ficus-indica (pigment jaune orangé).

(Référence: PubChem)

Famille: Cactaceae

Ci-dessous

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Famille des Cactaceae

D'après Botanique Systématique, (sous la direction de Rodolphe-Edouard Spichiger, Murielle Figeat, Daniel Jeanmonod); Presses polytechniques et universitaires romandes, p 300-301, 2016.

Genres: 131

Espèces: 1860

Distribution: exclusive des régions semi-désertiques tempérées chaudes et tropicales de l'Amérique (sauf Rhipsalis: présent dans toutes les régions humides intertropicales). Le genre Opuntia est naturalisé en Australie, en Afrique et dans les régions chaudes d'Europe.

Description de la Famille

Habitus: plantes succulentes épineuses, parfois de grande taille (cierges), ou épiphytes. Structure végétative très variable: en coussinet, cylindrique, aplatie, segmentée, etc. Tige portant de nombreuses aréoles (petites dépressions d'où naissent les rameaux et les fleurs), souvent entourées d'épines ou de glochides (longues épines armées de crochets dont la pointe est recourbée vers l'arrière).

Feuilles: généralement absentes ou vestigiales, sauf chez les genres considérés comme archaïques (Pereskia), ou modifiées en épines.

Inflorescence: généralement fleur solitaire axillaire.

Fleur: n T/n St/3-n C. Sessile, spiralée, homoïochlamyde, actino- ou légèrement zygomorphe, polystémone, péri- à épigyne, bisexuée. Réceptacle floral (hypanthium) souvent tubulaire, portant des bractées. Tépales pétaloïdes nombreux, généralement en spirale, soudés par la base, rarement différenciés en sépales et pétales. Anneau nectarifère au sommet de l'hypanthium. Nombreuses étamines en spirale, à développement centrifuge; filets libres; anthères à déhiscence longitudinale. Ovaire infère, uniloculaire (ovaire supère: quelques espèces de Pereskia) ; style simple; stigmates aussi nombreux que les carpelles. Placentation généralement pariétale; nombreux ovules généralement campylotropes, bitégumentés, portés par de longs funicules.

Fruit: baie. Graine sans albumen, périsperme, embryon courbe.

Remarque: l'adaptation à la sécheresse est facilitée par les structures suivantes: une cuticule épidermique cireuse, peu de stomates, un tissu conjonctif formé de grandes cellules parenchymateuses gorgées d'eau. L'aspect cactiforme (succulence des tiges, absence ou réduction des feuilles et présence fréquente d'épines) apparaît indépendamment dans d'autres groupes, notamment dans les Asclepiadaceae, Euphorbiaceae et Didiereaceae.

Plantes utilitaires

Les figues de Barbarie et certains organes végétatifs sont des mets appréciés. Les métabolites secondaires (alcaloïdes) ont des effets hallucinogènes et pharmacologiques reconnus depuis l'époque précolombienne (mescaline). Traditionnellement, les cochenilles parasitant certaines espèces étaient utilisées en teinturerie. Certaines Opuntia sont des espèces envahissant les zones arides pantropicales.

Alimentaires:

- Opuntia cochenillifera (duraznillo): fruit; Opuntia ficus-indica (figuier de Barbarie): fruit antidiarrhéique.

Médicinales:

- Selenicereus grandiflorus: feuille (alcaloïdes, glucosides), stimulant cardiaque, diurétique.

- Lophophora williamsii (peyotl): excitant, hallucinigène (alcaloïdes, dont la mescaline, qui peut être utilisé en psychiatrie).