Type trophique

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Le terme type trophique (du mot grec θροφη, « La nourriture ») spécifie la manière dont un organisme vivant constitue sa propre matière organique.

Le type trophique analyse la question selon trois axes :

  1. la nature de la source de carbone (auto-, hetero-)
  2. la nature organique (-organo-) ou inorganique (-litho-) du donneur d'électrons (pouvoir réducteur)
  3. la nature de la source d'énergie qui sera emmagasinée dans les molécules organiques synthétisées (photo- , chimio-)

Les critères 2 et 3 permettent de composer le nom du type trophique. Il y a huit combinaisons. Toutes existent. Le critère 1 permet de classer les organismes en autotrophes et hétérotrophes (voir plus bas).

Un même organisme peut souvent utiliser plusieurs de ces mécanismes chimiques, parfois simultanément, parfois selon les circonstances.

Les types trophiques fondamentaux[modifier | modifier le code]

Les modes de nutrition des organismes vivants peuvent être répartis en types fondamentaux[1].

Selon la source de carbone :

Selon la source d'énergie :

  • phototrophie : source d'énergie physique (lumière)
  • chimiotrophie : source d'énergie chimique (organique ou inorganique)

Selon la source de pouvoir réducteur :

Le croisement de ces 3 axes produit huit mécanismes, qui sont tous utilisés.

Tableau des différents types trophiques[modifier | modifier le code]

Source d'énergie Source d'électrons Source de carbone Type trophique Exemples
Lumière
Photo-
Composé organique
-organo-
Organique
-hétérotrophe
Photoorganohétérotrophe Certaines bactéries (Cyanobactéries…)
Minérale (dioxyde de carbone)
-autotrophe
Photoorganoautotrophe Certaines bactéries (Athiorhodacées…), hémiparasites végétaux chlorophylliens (certaines Orchidées, Gui…)
Inorganique
-litho-*
Organique
-hétérotrophe
Photolithohétérotrophe Certaines bactéries (Thiobaca…)
Minérale (dioxyde de carbone)
-autotrophe
Photolithoautotrophe Végétaux chlorophylliens, certaines bactéries (la plupart des Cyanobactéries, Thiorhodacées, Chlorobactéries…)
Composé chimique organique ou non
Chimio-
Composé organique
-organo-
Organique
-hétérotrophe
Chimioorganohétérotrophe Animaux, Mycètes (champignons), végétaux non chlorophylliens (parasites comme l'Orobanche), certaines bactéries.
Minérale (dioxyde de carbone)
-autotrophe
Chimioorganoautotrophe (mixotrophie) Dinoflagellés
Inorganique
-litho-*
Organique
-hétérotrophe
Chimiolithohétérotrophe Certaines bactéries (Bosea, Albibacter…)
Minérale (dioxyde de carbone)
-autotrophe
Chimiolithoautotrophe Certaines bactéries dites chimiosynthétiques, terrestres (nitrifiantes, dénitrifiantes, méthanogènes…), ou marines (écosystèmes hydrothermaux). La source d'énergie est inorganique.
* Certains auteurs utilisent -hydro- si la source est l'eau.

Les types trophiques des êtres vivants[modifier | modifier le code]

Les types trophiques ne sont pas exclusifs les uns des autres.

Ils peuvent coexister, comme chez les végétaux chlorophylliens, qui sont à la fois des photolithoautotrophes - lorsqu'ils réalisent la photosynthèse - et des chimioorganotrophes - lorsqu'ils respirent en oxydant leur propre production organique.

Ils peuvent aussi se succéder : de nombreuses bactéries peuvent ainsi changer de type trophique en fonction des conditions environnementales dont elles disposent (par exemple présence ou absence de lumière, présence ou absence d'oxygène). Certains métabolismes sont dits obligatoires, d'autres facultatifs. Par exemple, certains organismes comme les Euglènes peuvent être phototrophes dans des conditions adéquates, puis perdre leurs chloroplastes de façon irréversible et devenir ainsi exclusivement chimiotrophes.

L'autotrophie[modifier | modifier le code]

Article détaillé : autotrophie.

Au début d'une chaîne alimentaire (= chaîne trophique, du grec trophein = manger), il y a toujours un organisme autotrophe, capable de produire les molécules organiques de structure et de fonction qui le constituent en effectuant la réduction du CO2 (carbone inorganique) en carbone organique. En plus de cette faculté à créer des structures organiques à partir du seul CO2, certains des autotrophes ont un impact majeur sur les cycles biogéochimiques de nombreux éléments, via leurs métabolismes respiratoires (e.g. organismes chimiolithoautotrophes)

  • Les organismes photoorganoautotrophes utilisent aussi le CO2 comme source de carbone et la lumière comme source d'énergie, mais ont recours à des molécules organiques comme source d'électrons respiratoires. Exemples: les bactéries non sulfureuses pourpres (Athiorhodacées).
  • Les organismes chimiolithoautotrophes et chimioorganoautotrophes, utilisent aussi le CO2 comme source de carbone,mais retirent leurs électrons respiratoires et leur énergie de la transformation exergonique de molécules organiques ou inorganiques. Les bactéries aérobies chimiolithoautotrophes : hydrogénobactéries, bactéries nitrifiantes, bactéries sulfooxydantes et bactéries ferooxydantes; utilisent respectivement H2, NH4+ et NO2-, H2S et S0, Fe2+ , comme donneurs d'électrons et O2 comme accepteur, afin d'obtenir de l'énergie cellulaire via une chaine respiratoire. Les bactéries anaérobies chimiolithoautotrophes et chimioorganoautotrophes: bactéries dénitrifiantes, bactéries ferriréductrices, bactéries sulforéductrices, bactéries sulfatoréductrices et bactéries méthanogènes, effectuent à peu près les réactions inverses, puisqu'elles utilisent comme source d'électrons respiratoires des substrats organiques (chimioorganoautotrophes) ou de l'hydrogène (chimiolithoautotrophes) et des composés inorganiques oxydés comme accepteurs d'électrons (respectivement NO3- et NO2-, Fe3+, S0, SO42-, CO2). Ces deux types de métabolismes jouent un rôle majeur dans les cycles biogéochimiques (N, Fe, S, C, O)[3]

L'hétérotrophie[modifier | modifier le code]

Article détaillé : hétérotrophie.

On distingue les photoorganotrophes et les chimioorganotrophes, qui utilisent respectivement la lumière et l'énergie des liaisons chimiques comme source d'énergie.

  • Les organismes photoorganotrophes sont des bactéries photosynthétiques qui utilisent des molécules organiques comme source de carbone, une molécule organique comme source d'électrons pour la réduction de ce carbone, et la lumière comme source d'énergie (certaines cyanobactéries, par exemple).
  • Les organismes chimioorganotrophes sont les animaux, les mycètes (champignons, levures), les végétaux chlorophylliens et non chlorophylliens, et des bactéries. Leurs sources d'énergie, de carbone et d'électrons sont toutes trois des molécules organiques. Le dioxygène joue le rôle d'accepteur final d'électrons dans le cas de la respiration aérobie, mais ce peut être aussi un ion (nitrate, sulfate, carbonate…) dans le cas de la respiration anaérobie, ou une molécule organique dans le cas de la fermentation (lactate pour la fermentation lactique, éthanol pour la fermentation alcoolique…).

Remarque : Les végétaux chlorophylliens consomment de la matière organique qu'ils ont eux-mêmes produite : ils respirent aussi et consomment de l'oxygène, en présence comme en l'absence de lumière. Ce sont donc à la fois des chimioorganotrophes et des photolithotrophes. Ces catégories ne sont pas nécessairement exclusives les unes des autres. Un même organisme peut appartenir simultanément ou successivement à plusieurs de ces catégories. Toutefois, on préfère souligner la source primaire d'énergie : on qualifiera donc les végétaux chlorophylliens de photolithotrophes, car ils ne sauraient être que chimioorganotrophes.

La colonne de Winogradsky[modifier | modifier le code]

La colonne de Winogradsky permet de réunir dans une biocénose bactérienne tous ces types trophiques à la fois. Le biologiste russe Sergueï Winogradsky (1856-1953) est à l'origine de la découverte de la chimiolithotrophie des bactéries sulfureuses dans les années 1885-1888 (Laboratoire de botanique, Université de Strasbourg).

Les différentes chimiosynthèses[modifier | modifier le code]

Il serait raisonnable de parler de chimiosynthèse par opposition à photosynthèse, c'est-à-dire dès que la source d'énergie est d'origine chimique au lieu de lumineuse. Peu d'auteurs le font. Beaucoup réservent le terme de chimiosynthèse aux métabolismes chimiolithotrophes oxydant des composés minéraux. Ainsi, les autres chimiolithotrophes, oxydant des composés organiques, et les chimioorganotrophes que nous sommes sont exclus de ce vocable. Mais il est juste de dire qu'un être humain a un métabolisme chimiosynthétique.

Dans la pratique, le terme de chimiosynthèse est souvent employé pour désigner le métabolisme des autotrophes découverts par les bathyscaphes américain ALVIN et français CYANA dans les années 1977-1979 lors de plongées sur des dorsales océaniques dans le Pacifique oriental par environ 2 500 mètres de fond (Première observation de "fumeurs noirs" sur la dorsale des Galapagos en 1977 par l'ALVIN par 2 630 mètres de fond).

À cette profondeur, tout le rayonnement solaire utilisable est absorbé (l'obscurité est totale). Un paradigme de la biologie avant cette époque consistait à penser que le soleil était absolument nécessaire à toute chaîne trophique, comme source d'énergie pour les producteurs primaires. Certes, on connaissait des chimiolithotrophes minéraux depuis le XIXe siècle, mais la biomasse de départ ne pouvait être fournie de façon suffisante que par des végétaux. D'autres métabolismes autotrophes allaient être découverts.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Lynn Margulis, en collaboration avec Ricardo Guerrero, "Table 1. Modes of nutrition for life on earth", in Lynn Margulis, Heather I. McKhann & Lorraine Olendzenski (ed.), Illustrated Glossary of Protoctista, Jones and Bartlett Publishers, Boston, 1993, p.xxv. ISBN 0-86720-081-2
  2. attention à ne pas les confondre avec les organismes qui réalisent l'opération inverse : "respirer" des sulfates ou du soufre pour produire du soufre ou des sulfures ; les bactéries sulfato-réductrices par exemple
  3. Le sol vivant: bases de pédologie-biologie des sols, 3ème édition revue et augmentée (2010), J.-M. Gobat, M. Aragno, W. Matthey, Presses polytechniques et universitaires romandes.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]