chapitre 10 La photosynthèse 207
m Figure 10.1 Comment la lumière du Soleil,
matérialisée par ce spectre de couleurs d’un
arc-en-ciel, permet-elle la synthèse des substances
organiques ?
ConCepts Clés
10.1 La photosynthèse convertit l’énergie
lumineuse en énergie chimique
10.2 L’énergie chimique de l’atp et du NaDph 1 h
1
provient de l’énergie solaire transformée
par les réactions photochimiques
10.3 Le cycle de calvin convertit le cO 2
en glucides à l’aide de l’énergie chimique
de l’atp et du NaDph 1 h
1
10.4 Les climats chauds et arides ont favorisé
l’apparition de nouveaux modes de fixation
du carbone
10
La photosynthèse
IntroduCtIon
Le processus qui alimente la biosphère
La vie sur Terre existe grâce à l’énergie solaire. Les chloroplastes
des Végétaux captent l’énergie lumineuse qui a parcouru les
150 millions de kilomètres environ qui nous séparent du
Soleil. Ensuite, ils la convertissent en énergie chimique, et ils
l’emmagasinent dans des glucides et dans d’autres molécules
organiques. Ce processus s’appelle photosynthèse. Pour commencer ce chapitre, situons la photosynthèse dans le contexte
de l’écologie.
La photosynthèse nourrit presque tous les êtres vivants,
directement ou indirectement. Un organisme se procure les
composés organiques nécessaires à la production de l’ATP et
des chaînes carbonées soit par autotrophie, soit par hétérotrophie. Les autotrophes ne sont autosuffisants que dans la
mesure où ils ne doivent manger ni les autres organismes ni
les substances qui en sont dérivées. Ils élaborent leurs molécules
organiques à partir du dioxyde de carbone et d’autres matières
premières inorganiques tirées de leur milieu. Pour les organismes hétérotrophes, par contre, ce sont les autotrophes qui
représentent l’ultime source de matière organique. C’est pourquoi les biologistes désignent les autotrophes comme les producteurs de la biosphère (l’ensemble des écosystèmes) et les
hétérotrophes, comme les consommateurs.
Presque tous les Végétaux sont autotrophes : les seuls « nutriments » dont ils ont besoin sont le dioxyde de carbone de
l’air ainsi que l’eau et les minéraux du sol. Plus précisément,
ils sont photoautotrophes, c’est-à-dire qu’ils utilisent la
lumière comme source d’énergie pour synthétiser les matières
organiques (figure 10.1). La photosynthèse s’observe aussi
chez les Algues et certains autres Protistes, ainsi que chez
quelques Bactéries (figure 10.2, à la page suivante). Dans le
présent chapitre, nous mentionnerons ces groupes en passant,
mais nous nous intéresserons surtout à la photosynthèse chez
les Végétaux. (Nous traiterons des particularités de l’autotrophie chez les Algues et les Procaryotes aux chapitres 27 et 28.)
Incapables de produire eux-mêmes leur nourriture, les
hétérotrophes se nourrissent de composés synthétisés par
d’autres organismes (le préfixe grec heteros signifie « autre »).
Ce sont les consommateurs de la biosphère. Les Animaux
représentent l’exemple le plus manifeste de ce type de nutrition, puisqu’ils consomment des plantes ou d’autres animaux.
Mais la nutrition hétérotrophe peut prendre des formes plus
subtiles. Ainsi, certains hétérotrophes ingèrent et décomposent des résidus organiques : les carcasses, les matières fécales,
les feuilles mortes, etc. On les appelle décomposeurs. La plupart des Eumycètes et de nombreuses Bactéries font partie
de ce groupe. Toujours est-il que presque tous les hétérotrophes, l’humain y compris, ont absolument besoin des
photoautotrophes, non seulement pour se nourrir, mais également pour respirer, le dioxygène étant un sous-produit de
la photosynthèse.
Les réserves de combustibles fossiles de la Terre sont
constituées des restes d’organismes morts il y a des millions
d’années. D’une certaine manière, les combustibles fossiles
stockent l’énergie solaire d’un lointain passé. Comme nous
utilisons ces ressources beaucoup plus rapidement qu’elles
ne se renouvellent, les chercheurs explorent des moyens de
m Figure 10.1 Comment la lumière du Soleil,
matérialisée par ce spectre de couleurs d’un
arc-en-ciel, permet-elle la synthèse des substances
organiques ?
ConCepts Clés
10.1 La photosynthèse convertit l’énergie
lumineuse en énergie chimique
10.2 L’énergie chimique de l’atp et du NaDph 1 h
1
provient de l’énergie solaire transformée
par les réactions photochimiques
10.3 Le cycle de calvin convertit le cO 2
en glucides à l’aide de l’énergie chimique
de l’atp et du NaDph 1 h
1
10.4 Les climats chauds et arides ont favorisé
l’apparition de nouveaux modes de fixation
du carbone
10
La photosynthèse
IntroduCtIon
Le processus qui alimente la biosphère
La vie sur Terre existe grâce à l’énergie solaire. Les chloroplastes
des Végétaux captent l’énergie lumineuse qui a parcouru les
150 millions de kilomètres environ qui nous séparent du
Soleil. Ensuite, ils la convertissent en énergie chimique, et ils
l’emmagasinent dans des glucides et dans d’autres molécules
organiques. Ce processus s’appelle photosynthèse. Pour commencer ce chapitre, situons la photosynthèse dans le contexte
de l’écologie.
La photosynthèse nourrit presque tous les êtres vivants,
directement ou indirectement. Un organisme se procure les
composés organiques nécessaires à la production de l’ATP et
des chaînes carbonées soit par autotrophie, soit par hétérotrophie. Les autotrophes ne sont autosuffisants que dans la
mesure où ils ne doivent manger ni les autres organismes ni
les substances qui en sont dérivées. Ils élaborent leurs molécules
organiques à partir du dioxyde de carbone et d’autres matières
premières inorganiques tirées de leur milieu. Pour les organismes hétérotrophes, par contre, ce sont les autotrophes qui
représentent l’ultime source de matière organique. C’est pourquoi les biologistes désignent les autotrophes comme les producteurs de la biosphère (l’ensemble des écosystèmes) et les
hétérotrophes, comme les consommateurs.
Presque tous les Végétaux sont autotrophes : les seuls « nutriments » dont ils ont besoin sont le dioxyde de carbone de
l’air ainsi que l’eau et les minéraux du sol. Plus précisément,
ils sont photoautotrophes, c’est-à-dire qu’ils utilisent la
lumière comme source d’énergie pour synthétiser les matières
organiques (figure 10.1). La photosynthèse s’observe aussi
chez les Algues et certains autres Protistes, ainsi que chez
quelques Bactéries (figure 10.2, à la page suivante). Dans le
présent chapitre, nous mentionnerons ces groupes en passant,
mais nous nous intéresserons surtout à la photosynthèse chez
les Végétaux. (Nous traiterons des particularités de l’autotrophie chez les Algues et les Procaryotes aux chapitres 27 et 28.)
Incapables de produire eux-mêmes leur nourriture, les
hétérotrophes se nourrissent de composés synthétisés par
d’autres organismes (le préfixe grec heteros signifie « autre »).
Ce sont les consommateurs de la biosphère. Les Animaux
représentent l’exemple le plus manifeste de ce type de nutrition, puisqu’ils consomment des plantes ou d’autres animaux.
Mais la nutrition hétérotrophe peut prendre des formes plus
subtiles. Ainsi, certains hétérotrophes ingèrent et décomposent des résidus organiques : les carcasses, les matières fécales,
les feuilles mortes, etc. On les appelle décomposeurs. La plupart des Eumycètes et de nombreuses Bactéries font partie
de ce groupe. Toujours est-il que presque tous les hétérotrophes, l’humain y compris, ont absolument besoin des
photoautotrophes, non seulement pour se nourrir, mais également pour respirer, le dioxygène étant un sous-produit de
la photosynthèse.
Les réserves de combustibles fossiles de la Terre sont
constituées des restes d’organismes morts il y a des millions
d’années. D’une certaine manière, les combustibles fossiles
stockent l’énergie solaire d’un lointain passé. Comme nous
utilisons ces ressources beaucoup plus rapidement qu’elles
ne se renouvellent, les chercheurs explorent des moyens de