L'utilisation des produits de la photosynthèse. Fiches de Cours de SVT / Biologie destinée aux élèves de Lycée.
Les substances produites à partir de la photosynthèse sont en partie destinées à entrer en jeu dans la construction de la plante. En effet, la matière végétale sèche est constituée d'à peu près 90 % de substances organiques, élaborées notamment à partir de l'hydrolyse de l'amidon issu de la photosynthèse en glucose, qui est ensuite utilisé dans la biosynthèse de diverses molécules organiques, protides, lipides et glucides, au niveau de n'importe quelle cellule du végétal.
C'est ainsi qu'en période de croissance du végétal, l'activité photosynthétique sert essentiellement à produire des molécules organiques pour synthétiser de nouveaux tissus végétaux.
Même lorsque le végétal n'est pas en période de forte croissance, il possède des besoins permanents qui nécessitent également une quantité importante de substances organiques pour être satisfaits :
Nous avons vu que la production du glucose issu de la photosynthèse se fait au niveau des parties chlorophylliennes de la plante (c'est-à-dire dans les feuilles), et plus précisément dans les chloroplastes. Or l'ensemble des cellules végétales a besoin de ces substances, il y a donc nécessairement un transport vers les parties non chlorophylliennes du végétal.
De plus, nous savons également que le mécanisme de photosynthèse nécessite de l'énergie apportée sous forme lumineuse, ce qui explique son absence en période d'obscurité, et nous savons qu'il est absent également dans le cas de conditions climatiques défavorables (sécheresse par exemple). Or la production de matière végétale ne s'arrête pas la nuit ou peut parfois être retardée de plusieurs mois pour coïncider avec un moment particulier. Il y a donc nécessité pour la plante de constituer des réserves de substances organiques.
Expérimentalement, par l'utilisation d'un marqueur radioactif dans le dioxyde de carbone (utilisation de carbone 14), utilisé normalement par la plante, on remarque que l'on retrouve du carbone radioactif sur l'ensemble de la plante moins les feuilles au bout d'une journée plus une nuit. En fait, l'exportation de substances organiques se fait en deux étapes :
On peut également aisément remarquer, en pratiquant une section de la nervure centrale de la feuille, que cette exportation peut être stoppée pour les zones de la feuille qui ne sont plus atteintes. Celles-ci gardent alors leur amidon stocké (reconnaissable grâce à l'eau iodée). Il y a donc apparemment un système de canalisation qui sert à l'exportation des substances organiques vers les diverses cellules du végétal, mais quel est-il exactement ?
Les tubes criblés sont de longues cellules vivantes, cylindriques, superposées, aux parois transversales perforées (zones criblées) et aux parois latérales cellulosiques, qui assurent la conduction des substances organiques produites lors de la photosynthèse sous forme d'une solution, la sève élaborée. On a donc à faire, comme dans le cas des vaisseaux du bois, à des cellules transformées, qui n'ont souvent pas de noyau par exemple, mais qui dans ce cas sont bien vivantes, et contrôlent le transport des substances organiques. Le système conducteur de ces substances, spécialisé, s'appelle phloème, ou dans certains cas liber.
La sève élaborée est une solution visqueuse contenant glucides, substances azotées, ions minéraux, et divers enzymes, hormones végétales et vitamines. Au total, les substances organiques représentent environ 5 à 20 % de la masse totale. C'est en effet la solution qui assure à toutes les cellules non chlorophylliennes du végétal la distribution des substances synthétisées au niveau des chloroplastes.
On peut remarquer que les substances organiques transportées sont simples, souvent du saccharose en ce qui concerne le transport de glucide, car l'amidon par exemple n'est pas soluble et doit donc être hydrolysé avant d'être transporté. Il y a donc une simplification moléculaire préalable, tant dans le cas présent pour les sucres, que pour les autres substances organiques concernées. Ainsi les protides qui circulent sont très différents de ceux qui sont stockés, qui sont des polymères de centaines d'acides aminés.
Les substances organiques sont conduites par l'intermédiaire des tubes criblés dans les diverses parties du végétal, où elles utilisées directement ou stockées à nouveau.
Nous savons déjà que la feuille éclairée stocke temporairement de l'amidon, néanmoins il existe également un stockage à plus long terme qui se fait au niveau des autres parties du végétal, afin de constituer des réserves utilisables.
Les réserves végétales sont essentiellement de nature énergétique, et sont constituées bien souvent selon des cycles saisonniers ou annuels, selon le type de plante (par exemple une plante bisannuelle va accumuler des réserves pendant une année, puis végéter la seconde).
La localisation des réserves est diverse et dépend des végétaux :
Les substances de réserve sont généralement de grosses molécules organiques, et leur utilisation nécessite un mécanisme de digestion, afin d'obtenir des molécules plus simples et solubles : c'est le mécanisme de mobilisation des réserves.
Chez les végétaux supérieurs, le mécanisme de reproduction sexuée produit une graine qui contient elle-même des réserves destinées à accompagner la croissance première de la nouvelle plante, du moins dans ses premiers stades de croissance. Ces réserves sont en très grande partie des substances énergétiques, produites par le même mécanisme que celui décrit précédemment.
En ce qui concerne le mécanisme de reproduction par multiplication végétative, les organes qui interviennent (bulbe, rhizome, tubercule) sont riches en réserves, surtout glucidiques (souvent de l'amidon).
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