Le devenir des produits de la photosynthèse

Toutes les cellules végétales ont leur membrane plasmique entourée d’une paroi épaisse composée majoritairement par de la cellulose. Cette paroi joue un rôle essentiel dans la croissance de la plante.

La cellulose est un sucre complexe, polymère de glucose. Les chaines de glucose sont liées entre elles par des liaisons d’hydrogène pour constituer des microfibrilles, le tout formant la fibre de cellulose. Les fibres forment une ramification grâce à des molécules plus courtes, les hémicelluloses.

À la surface de la cellule végétale, les fibres de cellulose baignent dans un gel constitué de molécules dérivées des glucides, dont les pectines.

La synthèse de la cellulose a lieu à l’extérieur de la cellule, grâce à des complexes enzymatiques enchâssés dans la membrane plasmique : les cellulose synthases.

Lors de la croissance d’une tige ou d’une racine, les jeunes cellules sont tout d’abord entourées de pectines qui constituent une paroi souple capable de se déformer sous la pression de l’eau emmagasinée dans la vacuole. Ainsi, les cellules s’allongent et la plante grandit. Au fur et à mesure de cette croissance, des fibres de cellulose viennent se déposer, rendant la paroi plus épaisse et plus résistante à la déformation. La cellule cesse alors sa croissance.

La lignine est produite dans le cytoplasme des cellules végétales, à partir d’un acide aminé : la phénylalanine. Celui-ci est produit à l’issue d’une chaine de réaction enzymatique ayant lieu dans les chloroplastes impliquant le glucose et un autre produit dérivé de la photosynthèse, l’érythrose-4-phosphate.

Il existe trois types de lignines : lignine S, G et H. Ce sont des monomères qui, une fois transportés dans la paroi cellulaire des cellules qui ne grandissent plus, vont s’assembler pour former des polymères très divers.

Les parois des cellules mortes formant le xylème sont très riches en lignine, ce qui leur confère une grande imperméabilité et favorise le transport de la sève brute.

De plus, la rigidité de la lignine permet aux plantes terrestres de se dresser et d’être de grande taille. C’est le cas des plantes ligneuses dont la tige riche en lignine forme un tronc.

Les fruits se forment à l’issue de la fécondation et renferment les graines contenant les embryons. Il existe différents types de fruits : les fruits charnus riches en glucides (fructose) et les fruits secs riches en lipides. La matière organique qui les compose est issue des produits de la photosynthèse et est transportée par la sève élaborée qui circule dans le phloème.

Les réserves stockées dans les fruits les rendent attractifs pour les animaux qui s’en nourrissent. Cela favorise la dissémination des graines.

Les graines peuvent aussi être prélevées par les animaux qui les stockent dans des cachettes et le plus souvent les oublient. La graine renfermant un stock important de molécules organiques (amidon) va pouvoir germer et nourrir l’embryon lors des premières étapes de son développement.

Durant les périodes froides ou les périodes très chaudes, les végétaux développent des structures qui servent de réserves. Le plus souvent ces structures stockent des glucides.

On distingue les tubercules qui se forment à partir des racines ou des tiges et les rhizomes qui forment des tiges souterraines portant des bourgeons et des feuilles très réduites. Ces deux types de structures peuvent permettre la survie du plant durant l’hiver mais peuvent aussi jouer le rôle d’organes de la multiplication asexuée.

Exemple : la pomme de terre
La pomme de terre est un tubercule très riche en amidon qui se forme à partir de la tige. L’amidon est un glucide complexe qui est produit à partir de la transformation du saccharose (forme circulante des glucides dans la sève élaborée) en glucose 1-Phosphate qui se polymérise en chaine d’amidon. L’amidon est stocké dans des organites particuliers, les amyloplastes. Il est possible de faire germer une pomme de terre. Une fois en terre, elle redonnera un plant.

Tubercule de pomme de terre avec des germes

Jeune plant de pomme de terre

Ces structures de réserves permettent aux plantes de survivre en périodes de froid ou de forte sécheresse et de régénérer des plants lorsque les conditions redeviennent favorables.

Les bulbes sont des organes de réserve formés d’une tige très courte sur laquelle se sont développées des feuilles charnues constituées de cellules non chlorophylliennes. Les molécules organiques stockées permettent à la plante de se régénérer à la sortie de l’hiver, en produisant une tige chlorophyllienne et des racines.

De par les contraintes de leur vie fixée, les végétaux doivent développer des stratégies pour se protéger des parasites et échapper à leurs prédateurs : les animaux phytophages.

Pour cela, ils produisent des substances toxiques appelées tanins. Ce sont des molécules organiques de type polyphénols. Elles agissent en provoquant la précipitation des enzymes digestives du prédateur.

Les végétaux peuvent certes se reproduire de façon asexuée mais la reproduction sexuée impliquant la rencontre de deux partenaires différents est fondamentale pour favoriser le brassage génétique. Pour cela, les végétaux ont développé des stratégies favorisant l’attraction des insectes pollinisateurs. C’est le cas des Angiospermes dont l’organe de reproduction est la fleur caractérisée par la présence de pétales pouvant adopter des couleurs très variées. Ces couleurs sont dues à la production d’anthocyanes : des pigments stockés dans la vacuole des cellules de la fleur.

Ces couleurs permettent une reconnaissance spécifique de la fleur par l’insecte pollinisateur et favorisent sa pollinisation.

Tanins et anthocyanes sont issus des produits de la photosynthèse. Ils ne sont pas répartis de façon homogène dans les cellules de la plante, contrairement aux métabolites primaires comme le glucose, les protéines, les acides nucléiques, etc. On parle alors de métabolites secondaires.