Comment fonctionne la photosynthèse chez les plantes ?

La photosynthèse est le processus qui permet aux plantes vertes de convertir l’énergie lumineuse du Soleil en énergie chimique. Principalement réalisée dans les feuilles, elle utilise le dioxyde de carbone présent dans l’air et l’eau puisée dans le sol pour fabriquer des sucres, notamment du glucose. Elle libère aussi de l’oxygène dans l’atmosphère, ce qui explique son importance pour la plupart des êtres vivants. L’essentiel de ces transformations se déroule dans les chloroplastes des cellules végétales.

Les éléments nécessaires à la photosynthèse

Les racines absorbent l’eau et les sels minéraux du sol, puis l’eau est transportée vers les parties aériennes de la plante. Le dioxyde de carbone pénètre surtout par de petits pores appelés stomates, situés à la surface des feuilles. À l’intérieur des chloroplastes, des pigments captent l’énergie lumineuse. La chlorophylle, principalement les chlorophylles a et b chez les plantes terrestres, absorbe surtout certaines longueurs d’onde dans les régions bleue et rouge du spectre visible et réfléchit davantage la lumière verte, ce qui donne leur couleur caractéristique aux feuilles. Le bilan global est souvent résumé ainsi : dioxyde de carbone + eau + énergie lumineuse donnent des sucres et du dioxygène.

La conversion de la lumière en énergie chimique

La première grande étape a lieu dans les membranes des thylakoïdes, des structures présentes dans les chloroplastes. Lorsque la chlorophylle absorbe des photons, elle met en mouvement des électrons qui circulent dans une chaîne de réactions. Cette circulation permet de produire de l’ATP et du NADPH, deux formes d’énergie chimique utilisées ensuite par la cellule. Pour remplacer les électrons perdus par la chlorophylle, les molécules d’eau sont séparées en électrons, en protons et en oxygène. L’oxygène issu de cette réaction est libéré comme sous-produit par les feuilles, tandis que les électrons et les protons participent aux transformations énergétiques.

La fabrication des sucres

La deuxième étape se déroule dans le stroma, le milieu interne du chloroplaste. Elle correspond notamment au cycle de Calvin, au cours duquel le dioxyde de carbone est fixé puis progressivement transformé grâce à l’ATP et au NADPH produits lors de la phase lumineuse. Le cycle ne fabrique pas directement une molécule complète de glucose à chaque tour : il produit d’abord de petites molécules carbonées qui servent ensuite à former du glucose et d’autres sucres. Ces sucres peuvent être utilisés immédiatement pour fournir de l’énergie, transportés vers d’autres organes sous forme de composés solubles ou stockés sous forme d’amidon.

Un processus dépendant des conditions du milieu

La vitesse de la photosynthèse dépend notamment de la quantité de lumière reçue, de la disponibilité en eau et de la concentration en dioxyde de carbone. Les stomates permettent l’entrée du CO₂, mais leur ouverture entraîne aussi une perte d’eau par transpiration. En cas de sécheresse, la plante peut donc les fermer partiellement pour limiter cette perte ; elle absorbe alors moins de CO₂ et sa photosynthèse ralentit. Les sucres produits ne servent pas seulement à nourrir la plante : ils sont également utilisés pour fabriquer la cellulose des parois, l’amidon de réserve et de nombreuses autres molécules. La matière organique ainsi produite constitue aussi la base de nombreuses chaînes alimentaires, tandis que l’oxygène libéré contribue à l’atmosphère respirée par les organismes aérobies.