Nutrition carbonée - Réactions biochimiques - Photorespiration

Dans un air sans CO₂, à la lumière, et en présence d'oxygène, la production de CO₂ est nulle car la photosynthèse est égale à la respiration, c'est à dire que le CO₂ dégagé par la respiration de la plante est réincorporé grâce àux réactions photosynthétiques. Lorsqu'on place la plante à l'obscurité après un éclairemant intense (photosynthèse maximim), la production de CO2 montre un pic juste après l'extinction de la lumière. Il semble donc que la cellule respire plus à la lumière qu'à l'obscurité. Ce phénomène de respiration stimulé par la lumière est la photorespiration.

fig. 01 : Mise en évidence de la photorespiration lors du passage lumière/obscurité. La production de dioxygène présente un pic transitoire.

Cela provient de l'activité oxygénase de l'enzyme rubisCO. En effet, celle-ci, en fonction des concentrations relatives en O₂ et en CO₂, bascule de sa fonction carboxylase à sa fonction oxygénase qui la conduit à produire 1 APG (C3) et un glycolate (C2) à partir d'1 RUB (C5). Cette réaction est favorisée lorsque la concentration de dioxygène est forte.

fig. 02 : Fonctionnement de la rubisCO en oxygénase

A priori, ce système a pour effet de baisser le rendement photosynthétique.
L'ensemble de la photorespiration peut être schématisé ainsi :

fig. 03 : Cycle simplifié de la photorespiration.

Le glycolate produit par oxydation du RUB par la fonction oxygénase de la RubisCO est transformé en glycine. La glycine sera transformée en sérine au niveau de la mitochondrie provoquant le rejet d'une molécule de CO₂ : c'est la photorespiration.

La signification de la photorespiration n'est pas claire.

• D'un certain point de vue, elle provoque une perte d'incorporation du CO_2, donc de synthèse de molécules organiques. Elle correspond donc à une diminution du rendement photosynthètique.

• D'un autre point de vue, elle est impliquée dans la synthèse de certains acides aminés comme la sérine par exemple.

• Enfin, elle pourrait représenter une régulation de la photosynthèse lorsque celle-ci, trop forte, risque de provoquer une accumulation nocive d'oxygène.

Auteurs : Laboratoire "BIOLOGIE ET MULTIMÉDIA" UPMC, 2000

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