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Chapitre 2 – La plante, productrice de matière organique

Les plantes sont des producteurs primaires puisqu’elles produisent leur propre matière organique uniquement à partir de matière minérale qu’elles prélèvent dans leur environnement (eau, ions minéraux, CO2). Ce sont donc des organismes autotrophes dont la production de matière organique repose sur le mécanisme de la photosynthèse.

I. La production de matière organique au cours de la photosynthèse

A. La production de matière organique nécessite l’absorption d’énergie lumineuse par des pigments chlorophylliens

Les feuilles sont les organes qui assurent la production de matière organique par la photosynthèse, réaction métabolique qui consomme des éléments minéraux, en particulier du CO2 (d’origine atmosphérique) et de l’eau (transportée depuis les racines via les vaisseaux conducteurs du xylème) et produit des molécules organiques. Cette réaction nécessite la présence d’énergie lumineuse.

Dans les cellules chlorophylliennes, les pigments chlorophylliens situés dans les chloroplastes absorbent de l’énergie lumineuse (préférentiellement les longueurs d’ondes bleues et rouges). Celle-ci est convertie en énergie chimique grâce à une réaction appelée photolyse de l’eau (= destruction des molécules d’eau sous l’effet de la lumière). Cette réaction consomme de l’eau et produit de l’O2 (qui sera libéré par les feuilles dans l’environnement). Cette étape ne peut donc se réaliser que dans les cellules chlorophylliennes, seules cellules disposant de pigments chlorophylliens.

B. La production de matière organique se réalise à partir du CO2 atmosphérique

L’énergie issue de la photolyse de l’eau est récupérée et permet la réduction des molécules de CO2 atmosphérique en molécules organiques carbonées comme le glucose (C6H12O6), puis le saccharose (C12H22O11).

Remarque : une réduction est une réaction chimique au cours de laquelle une molécule « gagne » un ou plusieurs électrons.

II. Le devenir et et les fonctions des molécules organiques dans la plante

Le saccharose est le principal glucide exporté hors des cellules chlorophylliennes à l’issue de la photosynthèse. Il est donc un composant essentiel de la sève élaborée qui circule dans tous les organes de la plante (environ 50 % de la quantité des substances organiques transportées par les vaisseaux conducteurs du phloème). Dans les différents organes de la plante, l’équipement enzymatique des cellules permet la synthèse de différentes molécules organiques à partir du saccharose. Ces différentes molécules assurent une diversité de fonctions biologiques dans la plante :

  • certaines molécules sont des constituants de la paroi des cellules végétales : cellulose (constituant de la paroi, commun à toutes les cellules végétales), lignine (constituant de la paroi des cellules du xylème). Ces molécules sont donc indispensables au développement des plantes (cellulose) et à leur port dressé (lignine).
  • certaines molécules constituent des réserves stockées dans des organes de la plante : amidon, saccharose, lipides, protéines. Ces molécules sont localisées préférentiellement dans des organes de réserves (racines, tubercules, fruits, graines). Ces molécules peuvent ainsi favoriser la protection des plantes contre la mauvaise saison. D’autres molécules favorisent la reproduction (réserves dans les graines indispensables à leur développement – réserves dans les fruits favorisant l’intervention d’animaux indispensables à la dissémination des graines … – cf Chapitre 3).
  • certaines molécules sont impliquées dans les interactions entre les organismes : ainsi, les anthocyanes (pigments des feuilles allant du rouge au bleu) exercent un effet attractif sur des animaux pollinisateurs et propagateurs des graines (cf Chapitre 3). De leur côté, les tanins, permettent de limiter la concurrence exercée par les autres plantes et surtout permettent de limiter les effets négatifs exercés par l’attaque d’insectes ou d’autres animaux.
La plante productrice de matière organique (Bordas, 2020)