Quel gaz les plantes absorbent-elles principalement lors de la photosynthèse ?

La photosynthèse est le mécanisme par lequel les plantes vertes utilisent l’énergie de la lumière pour fabriquer de la matière organique. Elle se déroule principalement dans les chloroplastes des cellules végétales et met notamment en jeu l’eau et un gaz présent dans l’atmosphère : le dioxyde de carbone, ou CO₂. Lors de ce processus, le carbone du CO₂ est incorporé aux molécules produites par la plante, tandis que du dioxygène est généralement libéré dans l’air. Le CO₂ est donc le principal gaz atmosphérique absorbé pour les besoins directs de la photosynthèse.

L’entrée du CO₂ dans la feuille

Le dioxyde de carbone pénètre principalement par les stomates, de petites ouvertures situées surtout sur les feuilles. Ces pores permettent les échanges gazeux entre les espaces internes de la feuille et l’atmosphère. Une fois entré, le CO₂ se diffuse jusqu’aux cellules contenant des chloroplastes. Dans ces organites, il est pris en charge par les réactions dites du cycle de Calvin-Benson. Une enzyme appelée RuBisCO permet notamment de fixer le CO₂ sur une molécule à cinq atomes de carbone, le ribulose-1,5-bisphosphate, ou RuBP. Cette réaction fournit ensuite des composés carbonés qui servent à produire des sucres et d’autres substances organiques nécessaires au fonctionnement et à la croissance de la plante.

Le rôle de la lumière et de l’eau

La fixation du CO₂ dépend de l’énergie fournie par les réactions photochimiques. Dans les membranes des thylakoïdes, la lumière permet à la plante de produire de l’ATP et du pouvoir réducteur, deux éléments utilisés ensuite pour transformer le carbone du CO₂ en matière organique. Elle provoque également la séparation de molécules d’eau : cette photolyse fournit des électrons et des protons, tandis qu’une partie de l’oxygène est libérée sous forme de dioxygène, O₂. Ainsi, le CO₂ absorbé et l’eau utilisée ne jouent pas le même rôle : le carbone du CO₂ contribue à la fabrication des molécules organiques, alors que l’oxygène rejeté provient principalement de l’eau. L’équation globale souvent présentée comme « dioxyde de carbone + eau + lumière donnant des sucres et du dioxygène » résume un ensemble de réactions plus complexes.

Une absorption contrôlée par les stomates

L’absorption du CO₂ varie selon les conditions de l’environnement. Lorsque les stomates sont ouverts, le gaz peut entrer plus facilement, mais la plante perd aussi de la vapeur d’eau par transpiration. En cas de sécheresse, elle tend donc à fermer partiellement ces ouvertures pour limiter cette perte, ce qui réduit en même temps l’arrivée de CO₂ et peut ralentir la photosynthèse. La lumière, la température, la disponibilité en eau et la concentration de CO₂ influencent également la vitesse du processus. Une concentration de CO₂ plus élevée peut stimuler la photosynthèse dans certaines conditions, mais cet effet est limité lorsque d’autres facteurs, comme la lumière ou les éléments minéraux, deviennent insuffisants.

Le CO₂ dans le cycle du carbone

En incorporant le CO₂ à leur biomasse, les plantes font entrer du carbone minéral dans la matière organique. Ce carbone peut ensuite être transféré aux animaux et aux autres organismes par les chaînes alimentaires. La respiration des plantes et des animaux, la décomposition des débris végétaux et les incendies peuvent toutefois restituer une partie de ce carbone à l’atmosphère sous forme de CO₂. La photosynthèse constitue donc une étape centrale du cycle du carbone, sans signifier que tout le dioxyde de carbone absorbé reste durablement stocké dans les végétaux. Les plantes absorbent principalement le CO₂ pour fabriquer leur matière organique, tandis que le dioxygène est le principal gaz libéré par la photosynthèse oxygénique.