L'utilisation des produits de la photosynthèse
1 A quoi servent les substances synthétisées lors de la photosynthèse ?
1.1 Croissance de la plante
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.
1.2 Maintenance de la plante
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 :
- Pour renouveler certains constituants cellulaires.
- Pour apporter aux divers organites cellulaires de l'énergie, en utilisant les substances organiques
comme une sorte de combustible, apportant de l'énergie par la destruction de la substance.
1.3 Les problèmes de localisation des substances organiques
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.
2 Le transport des substances organiques
2.1 Les substances organiques sont exportées hors des feuilles
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 :
- Pendant la journée, la production de substances organiques est supérieure à l'exportation qui a déjà
commencée, et donc la feuille s'enrichit en substances organiques qui, on l'a vu, sont stockées sous forme
d'amidon.
- Pendant la nuit, la photosynthèse est inexistante, mais le phénomène d'exportation est toujours présent,
d'où un appauvrissement de la feuille en substances organiques.
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 ?
2.2 Les tubes criblés assurent l'exportation de substances organiques
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.
2.3 La sève élaborée
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.
3 Le stockage des substances organiques
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.
3.1 Nature et localisation des réserves
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 :
- dans la feuille (luzerne)
- dans la tige, le tronc (canne à sucre)
- dans la racine (betterave à sucre).
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.
3.2 Rôle des réserves dans le mécanisme de reproduction
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).
3.3 Les mots-clés
- Substances organiques : Glucides, lipides, protides. Glucose, saccharose, amidon,
cellulose. Sève élaborée. Cellules : Liber, phloème. Cellules criblées.
- Organes : Bulbe, rhizome, tubercule. Graine, fruit.
- Fonctions : Biosynthèse, végétation, reproduction. Mise en réserve, mobilisation
