Autotrophie

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L’autotrophie est la production, par un organisme vivant, de matière organique par réduction de matière inorganique et matière minérale. Ce mode de nutrition caractérise les végétaux chlorophylliens (verts), les cyanobactéries et les bactéries sulfureuses. Les organismes autotrophes sont donc capables de se développer sans prélèvement de molécules organiques dans le milieu, au contraire des organismes hétérotrophes (animaux, champignons). Les organismes autotrophes constituent généralement le premier maillon d’une chaîne alimentaire, et sont à l’origine de quasiment toute la matière organique dans un écosystème.

Les matières inorganiques utilisées sont généralement le carbone (sous forme de dioxyde de carbone) ou encore l’azote (sous forme de NO3 ou de N2) et l'eau. Cela s’accompagne d’un prélèvement de sels minéraux dans le milieu. (ions nitrate, phosphate…)

L’énergie nécessaire à cette synthèse provient de :

Exemples d'organismes autotrophes[modifier | modifier le code]

Autotrophie et photosynthèse[modifier | modifier le code]

Les végétaux synthétisent leur matière organique à partir de substances minérales qu'ils puisent dans le sol (eau et sels minéraux) et dans l'air (carbone sous forme de CO2). L'énergie requise pour cette synthèse, apportée par le soleil, est captée par les pigments assimilateurs (chlorophylles) au cours de la réaction de photosynthèse que l'on peut résumer par la formule :

6CO2 + 6H2O + énergie lumineuse → C6H12O6 + 6O2.

Le glucose C6H12O6 sert à former la matière organique et l'oxygène est rejeté.

Les plantes vertes sont donc des êtres photosynthétiques ou photoautotrophes. Le dioxygène O2 et le glucose sont des sous-produits de ce processus[1].

Flux d'énergie dans la biosphère d'après Garrett et Grisham[1]

Cette autotrophie est primordiale puisqu'elle est l'une des conditions préalables à l'existence des organismes hétérotrophes. Les cellules hétérotrophes utilisent les produits organiques produits par les cellules photosynthétiques comme source d'énergie et précurseurs de la biosynthèse de leur propres constituants. Dans le processus de récupération de l'énergie sous forme d'ATP, l'oxygène est réduit en eau et le CO2 retourne dans l'atmosphère pour une réutilisation par les photoautotrophes.

Autotrophie et cycle du carbone[modifier | modifier le code]

Les flux d'énergie à l’œuvre dans la biosphère passent donc en grande partie par le cycle du carbone et le cycle de l'oxygène, basés sur l'énergie lumineuse du soleil.
Les plantes autotrophes, les bactéries et les archées fixent le CO2 qu'elles trouvent dans l'eau, l'air, le sol ou la matière organique. Elles le font via un processus utilisant l'énergie des électrons et de l'ATP afin de produire des biomolécules (sucres, acides aminés, lipides) qui réapprovisionnent continuellement les cellules, organismes et écosystèmes en ces molécules organiques vitales[2].
Sur la planète, l'autotrophie concerne par an environ 7 × 1016 grammes de carbone fixé[2].
En 2017, six voies de fixation du CO2 sont connues, qui diffèrent par leurs besoins en ATP[2].

Autotrophie partielle[modifier | modifier le code]

L'autotrophie partielle survient lorsqu'un organisme ne peut subvenir seul à ses besoins mais par le biais d'une association avec un autre organisme avec bénéfices réciproques; on parle alors de symbiose.

Quantification[modifier | modifier le code]

Sur terre, il s'agit essentiellement de la biomasse végétale constituée des plantes présentes du sol à la canopée (y compris épiphytes).

Dans les milieux aquatiques, il s'agit généralement de la biomasse totale (séchée avant d'être pesée) des autotrophes photosynthétiques, c'est-à-dire du total des plantes aquatiques (enracinées ou libres) ainsi que du phytoplancton et des bactéries photosynthétiques. Certaines plantes semi-aquatiques peuvent avoir des feuilles immergées et émergées. Les anglophones utilisent souvent l'expression "Standing crop" à ce propos (expression qui en agriculture et dans le langage commun désigne aussi de manière générale les plantes sur pieds).

Références[modifier | modifier le code]

  1. a et b (en) Reginald H. Garrett et Charles M. Grisham, Biochemistry, Wadsworth Publishing Co Inc, , 5e éd. (ISBN 1133106293)
  2. a, b et c Stephen W. Ragsdale (2018) Stealth reactions driving carbon fixation |Science | 02 évrier 2018 | Vol. 359, Issue 6375, pp. 517-518 |DOI: 10.1126/science.aar6329

Voir aussi[modifier | modifier le code]