Stomates et transpiration

Jusqu’à 90 pour cent de l’eau absorbée par les racines peut ressortir sous forme de vapeur par les stomates.

Un compromis pour chaque feuille

Une feuille a besoin de dioxyde de carbone, un gaz présent dans l’air. Pour le laisser entrer, elle doit ouvrir des trous dans son revêtement imperméable. Ces mêmes trous laissent sortir la vapeur d’eau. OpenStax décrit un équilibre entre une photosynthèse efficace et la perte d’eau. Ces trous sont les stomates, commandés par des paires de cellules de garde.

Les cellules de garde ouvrent et ferment les stomates en réponse à la lumière, à l’état hydrique de la feuille et au taux de dioxyde de carbone. Quand elles absorbent de l’eau, elles gonflent, s’écartent en se courbant et ouvrent le pore. Quand elles perdent de l’eau, elles deviennent flasques et le pore se ferme. Par un matin ensoleillé avec un sol humide, les stomates s’ouvrent largement. Si le sol sèche, les cellules de garde ferment les pores même en pleine lumière, économisant l’eau au prix d’une moindre entrée de dioxyde de carbone.

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Essaie les trois boutons, puis déplace les curseurs. Compare « Eau perdue par CO₂ » dans les réglages Matin ensoleillé et Après-midi chaud et sec.

Tu utilises ici des valeurs relatives et fictives pour le stomate. Tu peux observer le sens de chaque effet, mais pas des valeurs mesurées sur une vraie feuille.

Comment l’eau monte dans un arbre

La transpiration est la perte de vapeur d’eau par la plante, surtout par les stomates. Elle est aussi le moteur de la montée de l’eau. Dans la feuille, l’eau s’évapore des parois humides des cellules du mésophylle vers les espaces aériens, puis s’échappe par les stomates ouverts. Cette évaporation tire sur l’eau restante. Les molécules d’eau adhèrent les unes aux autres (cohésion) et aux parois du xylème (adhésion) : la traction se transmet donc le long d’une colonne d’eau continue, à travers la tige jusqu’aux racines. C’est la théorie de la cohésion-tension de la montée de sève. La transpiration est passive : la plante ne dépense pas d’ATP pour faire monter l’eau, et l’énergie vient de la différence entre le sol humide et l’air plus sec.

Les valeurs sont élevées. OpenStax indique une tension d’environ −2 mégapascals à la surface de la feuille. Élever l’eau contre la gravité nécessite environ 0.0098 MPa par mètre de hauteur : un séquoia à feuilles d’if de 116 mètres a donc besoin d’environ 1.14 MPa rien que pour vaincre la gravité. Dans les cellules vivantes, la force opposée, la pression de turgescence, est généralement de 0.6 à 0.8 MPa et peut atteindre 1.5 MPa dans une plante bien arrosée. Cela fait 1.5 × 140 = 210 livres par pouce carré, contre 30 à 34 psi pour un pneu de voiture courant. Quand une plante perd plus d’eau qu’elle n’en absorbe, la turgescence tend vers zéro et les feuilles se flétrissent.

Économiser l’eau

Les plantes des milieux secs ont plusieurs moyens de réduire la transpiration. Les plantes désertiques (xérophytes) et celles qui poussent sur d’autres plantes (épiphytes) ont généralement une cuticule bien plus épaisse. Beaucoup possèdent une épaisse couche de poils ou des stomates enfoncés sous la surface, ralentissant l’air au-dessus des pores. Les cactus vont plus loin. Ils ouvrent leurs stomates pendant la fraîcheur nocturne et stockent le dioxyde de carbone absorbé, puis gardent les stomates fermés pendant la chaleur du jour et utilisent ce carbone pour la photosynthèse. C’est le métabolisme CAM. Dans la simulation, choisis « Cactus (CAM) » pour la plante et appuie sur Nuit.

Réglage de la simulation	Ouverture	Entrée de CO₂	Eau par CO₂
Matin ensoleillé	100%	100	0.67
Après-midi chaud et sec	29%	29	1.25
Nuit	10%	0	sans objet
Cactus la nuit	100%	100	0.33

L'essentiel

Les stomates laissent entrer le CO₂ et sortir la vapeur d’eau ; les cellules de garde règlent l’équilibre.
La lumière ouvre les stomates ; un sol sec les ferme.
L’évaporation tire une colonne d’eau cohésive dans le xylème (cohésion-tension).
Les plantes CAM comme les cactus ouvrent leurs stomates la nuit.

Qu’est-ce qui entraîne la majeure partie de la montée d’eau dans le xylème ?
- La transpiration des feuilles
- Des pompes à ATP dans les racines
- La gravité
- La pression du phloème
La transpiration est passive. Cela signifie que…
- la plante ne dépense pas d’ATP pour déplacer l’eau
- elle ne se produit que la nuit
- elle n’a pas besoin de stomates
- l’eau passe de l’air à la feuille
Jusqu’à quel pourcentage de l’eau absorbée par les racines peut être perdu par transpiration ?
Élever l’eau nécessite environ 0.0098 MPa par mètre. Combien de MPa faut-il pour 116 mètres ? (une décimale)
Combien de psi représente une pression de turgescence de 1.5 MPa, avec 1 MPa = 140 psi ?
Qu’est-ce qui amène les cellules de garde à ouvrir un stomate ?
- Elles absorbent de l’eau et gonflent
- Elles perdent de l’eau et se rétractent
- Elles se divisent
- Elles meurent
Dans la simulation, que se passe-t-il avec le réglage Après-midi chaud et sec par rapport à Matin ensoleillé ?
- Le pore se ferme partiellement et davantage d’eau est perdue par CO₂ absorbé
- Le pore s’ouvre davantage
- Aucune eau n’est perdue
- L’absorption de CO₂ augmente
Quand les cactus (plantes CAM) ouvrent-ils leurs stomates ?
- La nuit
- À midi
- Jamais
- Seulement quand il pleut
Quelle caractéristique aide une plante désertique à réduire sa transpiration ?
- Une cuticule épaisse et des stomates enfoncés
- De très grandes feuilles minces
- Des stomates uniquement sur la face supérieure
- L’absence de cuticule
Qu’est-ce qui maintient la colonne d’eau dans le xylème ?
- La cohésion entre molécules d’eau et l’adhésion aux parois
- Le sucre dans l’eau
- Les bulles d’air
- Uniquement la pression racinaire

Sources de ce cours (16)

-fix5: gravity calculation corrected using rho*g*h = 1000*9.8*h Pa
the cited textbook has a tenfold coefficient error. Sources (checked 2026-10-17): OpenStax Biology 2e 8.1 Overview of Photosynthesis (photoautotrophs, mesophyll, stomata on the underside, guard cells, chloroplast, thylakoid, granum, stroma, two stages; openstax.org/books/biology-2e/pages/8-1-overview-of-photosynthesis)
8.2 The Light-Dependent Reactions (400 to 700 nm, chlorophyll a absorbs blue and red, carotenoids, 300 to 400 chlorophylls per antenna, water split at PSII, about 10 percent of the oxygen used by the leaf's mitochondria; .../8-2-the-light-dependent-reactions-of-photosynthesis)
8.3 Using Light Energy to Make Organic Molecules (RuBisCO, 3-PGA, G3P, three turns per G3P and six per glucose, "dark reaction" outdated, cacti fix CO2 at night; .../8-3-using-light-energy-to-make-organic-molecules)
30.3 Roots (tap and fibrous roots, root cap, three zones in the first centimetre, root hairs, endodermis and Casparian strip; .../30-3-roots)
30.4 Leaves (lamina, petiole, midrib, parallel and reticulate venation, Ginkgo, cuticle, trichomes, palisade in one to three layers, spongy mesophyll, guard cells the only epidermal cells with chloroplasts, xylem and phloem, needles and spines; .../30-4-leaves)
30.5 Transport of Water and Solutes (redwoods near 116 m, turgor 0.6 to 0.8 MPa and up to 1.5 MPa = 210 psi vs tyres 30 to 34 psi, gravity -0.1 MPa per metre, -2 MPa at the leaf surface, cohesion-tension, up to 90 percent of the water lost, sources and sinks, phloem sap up to 30 percent sugar; .../30-5-transport-of-water-and-solutes-in-plants)
31.3 Nutritional Adaptations (rhizobia, nodules, nitrogenase, biological fixation 65 percent of nitrogen used in agriculture, mycorrhizae in more than 80 percent of land plants, up to 20 percent of the carbon; .../31-3-nutritional-adaptations-of-plants)
32.2 Pollination and Fertilization (self and cross pollination, bees cannot see red, nectar guides, bats, birds, wind, water, at least 25,000 orchid species, double fertilization 2n zygote and 3n endosperm, seed parts, scutellum, fruit types, dispersal, dormancy; .../32-2-pollination-and-fertilization)
Britannica, Photosynthesis: history (Priestley 1771, Ingenhousz 1779, 1782: oxygen formed at the expense of fixed air, identified the year before as carbon dioxide) (britannica.com/science/photosynthesis/History-of-the-study-of-photosynthesis)
Smithsonian Libraries, Ingenhousz, Experiments upon Vegetables, 1779 (library.si.edu/digital-library/book/experimentsuponv00inge)
van Helmont's account (200 pounds of earth, 5 pound willow, 169 pounds and about 3 ounces after five years, soil short by about 2 ounces)
quoted from Howe 1965 by S. G. Saupe, College of St. Benedict and St. John's University (employees.csbsju.edu/ssaupe/biol115/van_helmont.htm)
F. F. Blackman, Optima and Limiting Factors, Annals of Botany 19:281-296, April 1905 (doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a089000)
NOAA Global Monitoring Laboratory, Trends in CO2 (gml.noaa.gov/ccgg/trends/: Mauna Loa September 2026 monthly mean 426.07 ppm)
NOAA Climate.gov, Climate change: atmospheric carbon dioxide (280 ppm or less before the Industrial Revolution of the mid-1700s, from ice cores; climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide).

Consulté le: 2026-10-17