Comment les plantes réalisent-elles la photosynthèse ?

La photosynthèse permet aux plantes vertes de fabriquer de la matière organique à partir de substances minérales. Dans les cellules des feuilles et des autres organes verts, elles captent l’énergie de la lumière grâce à la chlorophylle, absorbent du dioxyde de carbone dans l’air et utilisent l’eau puisée dans le sol. L’énergie lumineuse est ainsi convertie en énergie chimique stockée dans des sucres, tandis que du dioxygène est libéré comme sous-produit.

La chlorophylle capte la lumière

La chlorophylle est un pigment vert situé dans les chloroplastes, des organites présents dans les cellules végétales photosynthétiques. Elle absorbe principalement certaines composantes de la lumière, notamment dans les domaines du bleu et du rouge. Cette absorption fournit l’énergie nécessaire au déclenchement des réactions photosynthétiques. Les chloroplastes contiennent des membranes internes appelées thylakoïdes, où se déroulent les réactions dépendantes de la lumière.

Les réactions lumineuses transforment l’énergie

Dans les thylakoïdes, l’énergie lumineuse excite des électrons associés aux pigments. L’eau intervient alors comme source d’électrons : sa décomposition libère également des protons et du dioxygène. Les électrons circulent ensuite dans une chaîne de transport qui permet de produire de l’ATP et du NADPH, deux molécules transportant de l’énergie et du pouvoir réducteur. Le dioxygène libéré lors de cette étape diffuse en grande partie vers l’atmosphère par les stomates des feuilles. L’oxygène produit provient donc de l’eau utilisée par la plante.

Le dioxyde de carbone est incorporé dans des sucres

Dans le stroma, la matrice liquide du chloroplaste, le cycle de Calvin utilise l’ATP et le NADPH formés lors des réactions lumineuses. Il fixe le dioxyde de carbone, qui entre généralement dans la feuille par les stomates, puis le transforme progressivement en molécules organiques. Ces molécules peuvent servir à produire des sucres, notamment du glucose, ainsi que d’autres composés nécessaires à la croissance et au fonctionnement de la plante. Une partie des sucres est utilisée immédiatement comme source d’énergie ou de matière ; une autre peut être transportée ou stockée sous forme d’amidon.

Une activité dépendante de l’environnement

La photosynthèse dépend de la disponibilité de la lumière, du dioxyde de carbone et de l’eau, ainsi que de conditions de température compatibles avec l’activité des enzymes. Lorsque l’un de ces facteurs devient limitant, la production de matière organique peut diminuer. Les stomates régulent les échanges gazeux avec l’atmosphère, mais leur fermeture limite aussi l’entrée du dioxyde de carbone. Par cet ensemble de réactions coordonnées, les plantes convertissent donc l’énergie lumineuse en énergie chimique et contribuent au renouvellement du dioxygène atmosphérique.