COURS DE SYSTÉMATIQUE DES VÉGÉTAUX SUPÉRIEURS, 3ÈME ANNÉE DES HUMANITÉS SCIENTIFIQUES

Edition 2025 / Enseignement primaire, secondaire et technique en RDC

PRÉLIMINAIRES

I. Présentation du cours 📜

Ce cours de systématique des végétaux supérieurs constitue une exploration approfondie de la classification, de la phylogénie et de la diversité des plantes vasculaires. Conçu comme un programme de spécialisation pour l’année terminale, il vise à doter les élèves d’une compréhension rigoureuse des principes et des méthodes qui permettent d’organiser le règne végétal. Il ancre les concepts théoriques dans l’étude de la flore exceptionnellement riche de la République Démocratique du Congo.

II. Objectifs généraux 🎯

L’objectif fondamental est de permettre à l’élève de maîtriser les critères de classification des grands groupes de plantes supérieures et de comprendre leurs relations évolutives. Au terme de ce cours, il devra être capable d’utiliser une clé de détermination, de reconnaître les caractères diagnostiques des principales familles de plantes, de comprendre les bases de l’analyse phylogénétique et d’apprécier la biodiversité végétale congolaise.

III. Compétences visées 🧠

Ce programme vise à forger des compétences de botaniste de terrain et de laboratoire. L’élève apprendra à collecter et à préparer un échantillon d’herbier, à réaliser une description morphologique complète d’une plante, à interpréter un arbre phylogénétique, et à identifier les grandes familles de plantes d’importance économique ou écologique, comme les Fabaceae (légumineuses) ou les Poaceae (graminées).

IV. Méthode d’évaluation 📝

L’évaluation sera axée sur les compétences pratiques d’identification et d’analyse. Elle comprendra la constitution d’un herbier personnel, des interrogations pratiques de reconnaissance de plantes, et des examens écrits incluant l’utilisation de clés de détermination. L’examen final comportera une étude de cas complète sur la classification et l’importance d’une famille végétale présente dans la région de l’élève.

V. Matériel requis 🔬

La pratique de la systématique végétale exige un matériel d’observation et de collecte. Une loupe de botaniste est indispensable pour l’observation des caractères floraux. Le matériel de terrain inclut une presse à herbier, des sécateurs et des carnets de notes. L’accès à une flore de référence, comme la « Flore d’Afrique centrale », et à un herbier institutionnel est un atout majeur.

PREMIÈRE PARTIE : INTRODUCTION À LA SYSTÉMATIQUE VÉGÉTALE

Cette partie pose les fondements de la classification des plantes supérieures, présentant l’histoire de la systématique, les concepts de taxonomie et les critères d’établissement des relations phylogénétiques. 🌱

CHAPITRE 1 : HISTOIRE DE LA TAXONOMIE VÉGÉTALE

Ce chapitre retrace l’évolution des idées en matière de classification des plantes.

1.1 Écoles classiques et modernes

La distinction est faite entre les classifications artificielles (basées sur un seul caractère), naturelles (basées sur une ressemblance globale) et phylogénétiques (basées sur l’ascendance commune).

1.2 Périodes clés et personnages majeurs

Les contributions de figures historiques comme Linné (père de la nomenclature binomiale) et Jussieu (pionnier des classifications naturelles) sont analysées.

1.3 Impacts des découvertes anatomiques

L’invention du microscope et les progrès de l’anatomie végétale ont permis d’affiner les critères de classification en se basant sur la structure des tissus et des organes.

1.4 Transition vers la systématique phylogénétique

L’impact de la théorie de l’évolution de Darwin et l’avènement des méthodes cladistiques, qui visent à reconstruire l’histoire évolutive, sont expliqués comme une révolution en systématique.

CHAPITRE 2 : PRINCIPES DE LA CLASSIFICATION

Ce chapitre définit les règles et les concepts qui régissent l’organisation du monde végétal.

2.1 Concepts de taxon et de rang

La hiérarchie des rangs taxonomiques (Règne, Embranchement, Classe, Ordre, Famille, Genre, Espèce) est présentée. Un taxon est un groupe d’organismes reconnu dans cette classification.

2.2 Nomenclature binomiale

Les règles du Code International de Nomenclature pour les algues, les champignons et les plantes, qui régissent l’attribution des noms scientifiques, sont étudiées. Chaque espèce est désignée par un binôme latin (Genre + épithète spécifique).

2.3 Critères morpho-anatomiques

Les différents caractères utilisés pour la classification sont passés en revue : morphologie de l’appareil végétatif (tige, feuille, racine) et de l’appareil reproducteur (fleur, fruit, graine).

2.4 Critères moléculaires et phylogénomiques

L’utilisation de l’ADN, en particulier le séquençage de gènes spécifiques, est présentée comme l’outil le plus puissant pour inférer les relations de parenté et construire des classifications modernes comme celle de l’APG (Angiosperm Phylogeny Group).

CHAPITRE 3 : MÉTHODES D’ANALYSE PHYLOGÉNÉTIQUE

Ce chapitre introduit les méthodes utilisées pour reconstruire l’arbre de la vie.

3.1 Construction d’arbres cladistiques

Un arbre phylogénétique (ou cladogramme) est une représentation graphique des relations de parenté. Sa lecture et son interprétation sont enseignées.

3.2 Caractères partagés et dérivés

La distinction entre les homologies (caractères hérités d’un ancêtre commun) et les homoplasies (convergences évolutives) est fondamentale. Seuls les caractères dérivés partagés (synapomorphies) sont utilisés pour définir les groupes monophylétiques.

3.3 Méthodes de parcimonie et de distance

Deux des principales méthodes de reconstruction phylogénétique sont introduites : la parcimonie, qui recherche l’arbre le plus court en termes de changements évolutifs, et les méthodes de distance, qui regroupent les taxons sur la base de leur similarité globale.

3.4 Fiabilité et validation des arbres

Des méthodes statistiques, comme le bootstrap, sont présentées pour évaluer la robustesse et le degré de confiance des différentes branches d’un arbre phylogénétique.

CHAPITRE 4 : OUTILS ET RESSOURCES

Ce chapitre présente les outils pratiques du systématicien.

4.1 Herbiers et collections botaniques

L’herbier est une collection de spécimens de plantes séchées qui sert de référence pour l’identification et l’étude de la biodiversité. Le rôle des herbiers nationaux, comme celui de l’Université de Kinshasa, est souligné.

4.2 Bases de données taxonomiques

Des bases de données en ligne (comme « The Plant List » ou « GBIF ») sont présentées comme des ressources inestimables pour accéder à l’information taxonomique et à la répartition géographique des espèces.

4.3 Logiciels d’analyse phylogénétique

Une introduction aux logiciels utilisés par les chercheurs pour construire et visualiser des arbres phylogénétiques est proposée.

4.4 Clés dichotomiques et binaires

L’utilisation d’une clé de détermination dichotomique, qui procède par une série de choix alternatifs, est enseignée comme la méthode de base pour l’identification d’une plante inconnue sur le terrain.

DEUXIÈME PARTIE : CRYPTOGAMES ET GYMNOSPERMES

Cette partie décrit la systématique des cryptogames vasculaires et des gymnospermes, explorant leurs caractères structuraux, anatomiques et leur place dans l’évolution des végétaux supérieurs. 🌲

CHAPITRE 5 : FILICINÉES (FOUGÈRES)

Ce chapitre est consacré à l’étude du groupe diversifié des fougères.

5.1 Caractères morphologiques

La morphologie typique d’une fougère est décrite : un rhizome souterrain, des frondes (feuilles) souvent grandes et découpées, et des sporanges regroupés en sores.

5.2 Cycle de vie et reproduction

Le cycle de vie avec une alternance de générations bien visible (un sporophyte diploïde dominant et un prothalle gamétophytique haploïde indépendant) est détaillé.

5.3 Classification des ordres

Les grands ordres de fougères sont présentés, en illustrant la diversité des formes, des fougères arborescentes des forêts de montagne de l’Est de la RDC aux petites fougères aquatiques.

5.4 Importance écologique

Le rôle des fougères dans les écosystèmes forestiers, notamment comme plantes pionnières et bio-indicateurs, est mis en avant.

CHAPITRE 6 : SPERMATOPHYTES ANCIENS (LYCOPHYTES ET SPHÉNOPHYTES)

Ce chapitre explore des lignées anciennes de plantes vasculaires.

6.1 Lycophytes : stèles et sporanges

Les lycophytes (lycopodes, sélaginelles) sont caractérisés par leurs feuilles simples (microphylles) et la structure particulière de leur cylindre vasculaire (stèle).

6.2 Sphénophytes : tiges articulées

Les sphénophytes (prêles) sont reconnaissables à leurs tiges cannelées et articulées, et à leurs feuilles réduites en écailles.

6.3 Caractères fossiles

L’importance de ces groupes dans le passé géologique, où ils formaient de grands arbres à l’origine de gisements de charbon, est soulignée.

6.4 Place évolutive

Ces groupes sont présentés comme des lignées sœurs des autres plantes à graines, illustrant des étapes clés de l’évolution végétale.

CHAPITRE 7 : GYMNOSPERMES

Ce chapitre étudie le groupe des plantes à graines nues.

7.1 Coniférales et caractéristiques des cônes

Les conifères (pins, cyprès) sont le groupe le plus connu. L’organisation de leurs organes reproducteurs en cônes mâles et femelles est étudiée.

7.2 Cycasales et Ginkgoales

D’autres groupes de gymnospermes, comme les Cycas qui ressemblent à des palmiers, et le Ginkgo biloba, véritable fossile vivant, sont présentés.

7.3 Embryogenèse et graines nues

La caractéristique principale des gymnospermes est la présence d’un ovule nu, non protégé par un ovaire, qui se développe en une graine après fécondation.

7.4 Diversité et adaptations

La diversité des gymnospermes et leurs adaptations, notamment aux climats froids ou secs, sont discutées, avec des exemples d’espèces utilisées dans les programmes de reboisement au Congo.

CHAPITRE 8 : ANATOMIE COMPARÉE

Ce chapitre compare la structure anatomique des différents groupes de plantes sans fleurs.

8.1 Tissus conducteurs et stèles

L’évolution du système vasculaire, des protostèles simples des lycophytes aux siphonostèles des fougères, est analysée.

8.2 Structures foliaires et stomates

La différence entre les microphylles des lycophytes et les mégaphylles des fougères est expliquée.

8.3 Adaptations xylémiennes

L’anatomie du xylème, le tissu conducteur de l’eau, est comparée, en notant l’absence de vaisseaux parfaits chez la plupart de ces groupes.

8.4 Anatomie des racines

La structure des racines et leur rôle dans l’absorption et l’ancrage sont étudiés de manière comparative.

TROISIÈME PARTIE : ANGIOSPERMES MONOCOTYLÉDONES

Cette partie présente la diversité et la classification des angiospermes monocotylédones, en étudiant leurs caractères floraux, anatomiques et phylogénétiques. 🌾

CHAPITRE 9 : PRINCIPES DE LA CLASSIFICATION DES MONOCOTYLÉDONES

Ce chapitre pose les bases de la systématique de ce grand groupe.

9.1 Caractères clés

Les caractères diagnostiques des monocotylédones sont rappelés : un seul cotylédon, des racines fasciculées, des feuilles à nervures parallèles et des pièces florales par multiples de trois.

9.2 Groupes traditionnels et APG

L’évolution de la classification est montrée, en passant des systèmes traditionnels aux classifications phylogénétiques modernes (APG).

9.3 Importance des études moléculaires

Le rôle décisif de l’analyse de l’ADN dans la redéfinition des relations de parenté entre les grandes familles de monocotylédones est souligné.

9.4 Phylogénies récentes

Les grands clades (groupes monophylétiques) au sein des monocotylédones, comme les Commelinidées, sont présentés.

CHAPITRE 10 : ORDRES MAJEURS

Ce chapitre explore quelques-unes des familles les plus importantes de monocotylédones.

10.1 Arecales et palmiers

La famille des Arecaceae (palmiers), d’une importance économique capitale en RDC avec le palmier à huile, est étudiée.

10.2 Poales et graminées

La famille des Poaceae (graminées) est présentée. C’est la famille la plus importante sur le plan économique mondial (riz, maïs, blé) et écologique (savanes et prairies, comme celles du plateau des Bateke).

10.3 Zingiberales et gingers

Cet ordre inclut des plantes comme le bananier, une culture vivrière essentielle dans tout le pays.

10.4 Asparagales et orchidées

Cet ordre très diversifié inclut les Orchidaceae, l’une des plus grandes familles de plantes à fleurs, avec de nombreuses espèces épiphytes dans les forêts congolaises.

CHAPITRE 11 : STRUCTURE FOLIAIRE ET RACINAIRE

Ce chapitre se concentre sur l’anatomie de l’appareil végétatif des monocotylédones.

11.1 Nervures caractéristiques

La nervation parallélinerve des feuilles est étudiée comme un caractère distinctif.

11.2 Types de racines adventives

Le système racinaire fasciculé, entièrement composé de racines adventives, est décrit.

11.3 Anatomie du xylème et phloème

La disposition dispersée des faisceaux conducteurs dans la tige est une caractéristique anatomique clé.

11.4 Adaptations écologiques

Les adaptations des monocotylédones à différents milieux sont explorées, des graminées des savanes aux plantes aquatiques.

CHAPITRE 12 : DIVERSITÉ FLORALE

Ce chapitre examine l’appareil reproducteur des monocotylédones.

12.1 Inflorescences typiques

Les types d’inflorescences caractéristiques, comme l’épi des graminées ou le spadice des Araceae, sont décrits.

12.2 Morphologie des fleurs

La fleur typique des monocotylédones, avec ses pièces florales organisées par trois (trimère), est analysée.

12.3 Formes de fruits

La diversité des fruits est présentée, avec des exemples comme le caryopse des graminées ou la baie du bananier.

12.4 Dispersions et pollinisations

Les stratégies de pollinisation (souvent par le vent chez les graminées) et de dispersion des graines sont étudiées.

QUATRIÈME PARTIE : ANGIOSPERMES DICOTYLÉDONES

Cette partie couvre la systématique des dicotylédones, détaillant leur classification en familles, leurs caractères floraux, anatomiques et leurs relations évolutives. 🌸

CHAPITRE 13 : CLASSIFICATION FAMILIALE

Ce chapitre présente quelques-unes des familles les plus importantes de dicotylédones (Eudicotylédones).

13.1 Rubiales et Lamiaceae

La famille des Rubiaceae, qui inclut le caféier, une culture d’exportation majeure dans le Kivu, est étudiée.

13.2 Fabales et légumineuses

La famille des Fabaceae (légumineuses), d’une importance nutritionnelle fondamentale (haricots, arachides, soja) et écologique (fixation de l’azote), est analysée en détail.

13.3 Rosales et rosiers

Cet ordre très diversifié inclut de nombreux arbres fruitiers des régions tempérées, mais aussi des familles tropicales importantes.

13.4 Asterales et astéracées

La famille des Asteraceae (composées) est l’une des plus grandes familles de plantes à fleurs, caractérisée par son inflorescence en capitule.

CHAPITRE 14 : ADAPTATIONS ET RADIATIONS

Ce chapitre explore la diversité écologique et évolutive des dicotylédones.

14.1 Adaptations morphologiques

La plasticité de l’appareil végétatif et reproducteur des dicotylédones est illustrée, leur ayant permis de coloniser tous les milieux.

14.2 Radiations évolutives

Les grandes phases de diversification (radiations) des dicotylédones au cours de l’histoire géologique sont discutées.

14.3 Écologie des dicotylédones

Les rôles écologiques des dicotylédones sont explorés, en tant qu’arbres dominants des forêts tropicales, lianes ou herbes des sous-bois.

14.4 Rôles économiques et médicinaux

L’importance économique et culturelle des dicotylédones est soulignée : bois d’œuvre, plantes médicinales utilisées dans la pharmacopée traditionnelle (ex: Prunus africana), plantes alimentaires et ornementales.

ANNEXES

Annexe I : Glossaire des termes taxonomiques 📖

Cette annexe fournit des définitions claires et illustrées de tous les termes techniques de la morphologie et de la systématique végétales, constituant un outil de référence indispensable.

Annexe II : Tableaux comparatifs des caractères 📋

Des tableaux synoptiques comparent les caractères diagnostiques des grands groupes de plantes (Fougères, Gymnospermes, Monocotylédones, Dicotylédones) pour faciliter la mémorisation et l’identification.

Annexe III : Guide de rédaction de descriptions taxonomiques 🖋️

Cette section propose une méthodologie et un canevas pour la rédaction de descriptions botaniques complètes et standardisées, une compétence essentielle pour la documentation de la flore.