La photosynthèse est à la base de la plupart des chaînes alimentaires (exceptées celles des écosystèmes abyssaux qui reposent sur la chimiosynthèse). C’est la seule voie de production biologique de dioxygène atmosphérique. Il s’agit donc d’un processus fondamental au bon fonctionnement des écosystèmes.

Le rôle des pigments de chlorophylle

Tous les tissus cellulaires de couleur verte peuvent effectuer la photosynthèse. Chez la plupart des plantes, ce processus a majoritairement lieu au niveau des feuilles, et éventuellement au niveau des tiges. Pour les algues, la réaction se déroule dans le thalle tout entier.

Les organes photosynthétiques (feuilles, tiges ou thalles) présentent des petits pores en surface : les stomates. Ces pores permettent au dioxyde de carbone d’entrer dans l’organisme et à l’oxygène d’en sortir. 

Les cellules de la couche interne (ou mésophylle) sont en contact direct avec le dioxyde de carbone et constituent le site principal de la photosynthèse. 

Chacune d’elle contient de petits organites spécialisés, de couleur verte : les chloroplastes. Ces organites renferment des structures en forme de disque (les thylakoïdes) empilées les unes sur les autres. Ces empilements sont appelés des granums. 

La membrane des thylakoïdes renferme des petites molécules de couleur vertes : les chlorophylles. Ces pigments sont les premiers acteurs de la photosynthèse. Ils captent la lumière, en absorbent certaines radiations et permettent leur conversion en énergie chimique. Au cours de ce processus, les molécules d’eau sont converties en oxygène gazeux. 

La production de molécules organiques s’effectue ensuite dans le fluide (stroma) qui entoure les chlorophylles. Elle se déroule en plusieurs étapes : la fixation du dioxyde de carbone, la production de sucres simples puis de glucose. L’ensemble de ces réactions constitue le cycle de Calvin. Notons qu’elles ne dépendent pas directement de la lumière.

La respiration cellulaire

La respiration cellulaire est une dégradation complète des molécules de glucose qui s’opère en présence d’oxygène. L’énergie chimique contenue dans les molécules est fournie à l’organisme, assurant leur développement et leur activité. Chez les plantes et autres organismes photosynthétiques, la respiration s’opère la nuit, en l’absence de lumière.

Sans entrer dans les détails, nous indiquerons seulement ici que la respiration cellulaire implique plusieurs réactions successives et requiert la présence d’organites spécialisés : les mitochondries. 

La respiration cellulaire ne se résume pas à une simple “photosynthèse à l’envers”. Néanmoins, son équation chimique globale s’écrit bien comme l’inverse de la photosynthèse. 

D’un point de vue énergétique, si la photosynthèse a besoin d’un apport d’énergie lumineuse pour se réaliser, la respiration libère au-contraire de l’énergie sous forme de chaleur dans l’environnement extérieur.