Quel est le processus par lequel les plantes produisent de l'oxygène ?

La photosynthèse est le processus biologique par lequel les plantes utilisent l’énergie de la lumière pour fabriquer de la matière organique et libérer de l’oxygène. Elle se déroule principalement dans les feuilles, au sein des cellules qui contiennent des chloroplastes. Grâce à ce mécanisme, la plante utilise du dioxyde de carbone prélevé dans l’air et de l’eau absorbée par les racines. Dans la formulation simplifiée de la réaction, ces éléments permettent de produire du glucose, tandis que l’oxygène est rejeté dans l’atmosphère. L’équation ne décrit toutefois pas toutes les étapes intermédiaires de la photosynthèse.

Le rôle de la lumière

La photosynthèse commence lorsque la chlorophylle, un pigment présent dans les chloroplastes, absorbe une partie de l’énergie lumineuse. Cette énergie alimente les réactions photochimiques qui ont lieu dans les membranes internes des chloroplastes, appelées membranes thylakoïdes. Au cours de ces réactions, la plante utilise l’eau et libère des électrons et des protons. L’oxygène rejeté dans l’air provient de la séparation des molécules d’eau, et non du dioxyde de carbone. Cette étape produit également des molécules riches en énergie, notamment l’ATP et le NADPH, qui seront utilisées ensuite pour fabriquer des composés organiques.

La transformation du dioxyde de carbone

Dans le stroma, c’est-à-dire le milieu intérieur du chloroplaste, le cycle de Calvin-Benson utilise l’ATP et le NADPH produits lors des réactions dépendantes de la lumière. Il fixe le dioxyde de carbone et le transforme progressivement en molécules organiques. Ces molécules servent à produire des sucres, dont le glucose, ainsi que d’autres substances nécessaires à la croissance et au fonctionnement de la plante. On parle parfois de « phase sombre » pour désigner cette étape, mais cette expression peut être trompeuse : le cycle ne nécessite pas directement la lumière et dépend des produits formés pendant les réactions lumineuses.

Une production variable d’oxygène

La quantité d’oxygène libérée varie selon l’intensité de la lumière, la disponibilité de l’eau et du dioxyde de carbone, la température et l’état général de la plante. Les échanges gazeux s’effectuent principalement par les stomates, de petits pores situés à la surface des feuilles, qui permettent notamment l’entrée du dioxyde de carbone. Une plante respire aussi, y compris lorsqu’il n’y a pas de lumière, en consommant de l’oxygène et en rejetant du dioxyde de carbone. La production nette d’oxygène dépend donc de l’équilibre entre la photosynthèse et la respiration. À l’échelle de la Terre, la photosynthèse des végétaux et des organismes photosynthétiques aquatiques contribue au renouvellement de l’oxygène atmosphérique et fournit la matière organique à la base de nombreux écosystèmes.