Photrophe ou chimiotrophe

Tout être vivant a besoin d'une source d'énergie primaire (puisée dans le milieu externe) pour assurer un certain nombre de réactions de son métabolisme (notamment la synthèse des protéines ...), pour assurer les transports membranaires demandant de l'énergie, pour se mouvoir. Cette source d'énergie externe primaire est convertie en formes utilisables par le vivant. Il y a ainsi 3 "monnaies" énergétiques internes au vivant : l'ATP, les gradients énergétiques transmembranaires, les coenzymes stockeurs de pouvoir réducteur (NADPH).

Lorsqu'un être vivant utilise la lumière comme source primaire externe d'énergie, il est dit phototrophe.
Lorsqu'un être vivant utilise une molécule chimique comme source primaire externe d'énergie, il est dit chimiotrophe.

Chimiolithotrophe

Lorsqu'un chimiotrophe utilise une molécule de nature minérale comme source primaire externe d'énergie, il est dit chimiolithotrophe

Dans le processus d'utilisation de la source primaire d'énergie de nature chimique minérale, celle ci est oxydée et l'énergie de "cette oxydation globale" est convertie en énergie "monnaies énergétiques cellulaires" (ATP, gradient transmembranaire énergétique, coenzymes réducteurs). Ainsi, la source d'énergie est souvent qualifiée par les biologistes de donneur d'électrons (en effet, lors d'une réaction redox, la molécule qui est oxydée se comporte en donneur d'électrons).

De façon quasi générale, les organismes chimiolithotrophes assimilent le CO2, ils sont donc aussi autotrophes.

Voici quelques exemples de sources primaires d'énergie minérales rencontrées chez certaines bactéries :
- fe2+ (par les Thiobacillus ferroxydans),
- H2S, S (par les bactéries du genre Thiobacillus),
- NH4+ par les bactéries du genre Nitrosomonas).

Chimioorganotrophe

Lorsqu'un chimiotrophe utilise une molécule de nature organique comme source primaire externe d'énergie, il est dit chimioorganotrophe

Dans le processus d'utilisation de la source primaire d'énergie de nature chimique organique, celle ci est oxydée et l'énergie de "cette oxydation globale" est convertie en énergie "monnaies énergétiques cellulaires" (ATP, gradient transmembranaire énergétique, coenzymes réducteurs). Ainsi, la source d'énergie est souvent qualifiée par les biologistes de donneur d'électrons (en effet, lors d'une réaction redox, la molécule qui est oxydée se comporte en donneur d'électrons).

De façon quasi générale, les organismes chimiolithotrophes n'assimilent pas le CO2 et trouvent donc leur carbone constitutif dans de la matière organique externe déjà constituée, ils sont donc aussi hétérotrophes.

Voici quelques exemples de sources primaires d'énergie organiques rencontrées chez certaines bactéries :
- glucose ou l'acétate (par les E. coli),
- triglycérides, hydrocarbures (par des souches du genre Pseudomonas),
- cellulose (par les champignons cellulolytiques).

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Photolithotrophe autotrophe

Lorsqu'un organisme vivant phototrophe utilise un composé exogène de nature minérale comme donneur primaire d'électrons pour la régénération des coenzymes à pouvoir réducteur élevé (NADPH), il est dit photolithotrophe. Les phototrophes autotrophes (qui fixent CO2) dépendent de l'ATP et des coenzymes à fort pouvoir réducteur (NADPH) pour leurs biosynthèses (l'assimilation du CO2 notamment consomme beaucoup d'ATP et de pouvoir réducteur). Chez les phototrophes autotrophes le composé exogène donneur d'électrons pour régénérer le pouvoir réducteur (NADPH) est de nature minérale, l'appellation photolithotrophe vient de là.

Pour l'assimilation du CO2, les plantes et les cyanobactéries utilisent le cycle dit de Calvin-Benson. Mais il existe de nombreuses autres possibilités alternatives dans le monde bactérien. la figure ci-dessous montre que l'assimilation du CO2 est réductrice (donc demande des coenzymes réduits à fort pouvoir réducteur) en prenant l'exemple du cycle de Calvin.

assimilation co2 et pouvoir réducteur

Chez les organismes photosynthétiques à photosynthèse de type végétal (les plantes vertes et les cyanobactéries), le donneur d'électron exogène est la molécule d'eau qui va être oxydée en dioxygène, 2 H2O ---> O2 + 4 H+ + 4 e). H2S est un donneur exogène minéral d'électrons pour de nombreuses bactéries photolithotrophes autotrophes qui pratiquent des photosynthèses en conditions anaérobies.

Dans de nombreux articles scientifiques on trouve le terme photoautotrophe qui est utilisé comme synonyme de photolithotrophe autotrophe.


Photoorganotrophe

Lorsqu'un organisme vivant phototrophe utilise un composé exogène de nature organique comme donneur primaire d'électrons pour la régénération des coenzymes à pouvoir réducteur élevé (NADPH), il est dit photoorganotrophe.

Si il existe des photoorganotrophes obligatoires, beaucoup de photoorganotrophes possèdent des métabolismes très complexes qui leur permettent, selon les conditions environnementales, de passer d'un métabolisme chimiorganotrophe ou chimiolithotrophe à photolithotrophe ou photoorganotrophe (impressionnant, non ?).

L'état photoorganotrophe est hétérotrophe et ainsi, dans de nombreux articles scientifiques on trouve le terme photohétérotrophe qui est utilisé comme synonyme de photoorganotrophe hétérotrophe..

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