Chimiosynthèse: qu’est-ce que c’est, phases, organismes et différence avec la photosynthèse

La chimiosynthèse est un processus biologique anabolisant, c’est-à-dire qu’elle fabrique des molécules à partir de composés chimiques simples pour former des molécules plus complexes. En analysant le mot chimiosynthèse, on comprend facilement qu’il s’agit d’un processus de synthèse de composés chimiques. Dans le processus, des molécules riches en carbone sont utilisées ainsi que l’oxydation de composés inorganiques pour produire de la matière organique. Il s’agit d’un processus métabolique, c’est-à-dire qu’il est nécessaire à la survie de l’organisme, à la fois pour fabriquer des molécules et pour obtenir de l’énergie.

En termes simples, lors de la chimiosynthèse, les molécules inorganiques sont transformées en molécules organiques, pour être intégrées dans le métabolisme.

La chimiosynthèse se déroule en deux phases, que nous détaillons ci-dessous.

Phase I : Obtenir de l’énergie

Il s’agit de la première étape de la chimiosynthèse, et c’est à ce moment-là que se produit la génération d’ATP, la molécule énergétique.

Pour ce faire, les composés inorganiques sont oxydés, c’est-à-dire qu’ils ne contiennent pas de carbone, présent dans l’environnement du corps. Certains d’entre eux sont le soufre, le méthane, le fer ferreux, l’ammoniac, l’hydrogène ou les nitrites. Le processus d’oxydation implique que ces molécules perdent des électrons qui entrent dans la chaîne de transport d’électrons, où l’ATP est généré. Dans cette étape, le composé inorganique sera transformé.

Phase II : Fixation du CO2

C’est la deuxième partie de la chimiosynthèse. Ici, l’énergie obtenue est utilisée pour transformer des substances inorganiques. C’est à ce moment que le CO2 ou le méthane, qui sont les sources de carbone, se fixent sur la matière organique via le cycle de Calvin. Le résultat sera la transformation en glucides et en acides aminés, dont les organismes chimiosynthétiques ont besoin pour survivre.

De manière générale, elles sont regroupées avec certaines bactéries et algues, et nombre d’entre elles vivent dans des environnements extrêmes. Ci-dessous, nous en présentons quelques-uns.

Bactéries hydrogènes

Ce sont ceux qui oxydent les composés hydrogènes. Ils utilisent l’hydrogène moléculaire (H₂) comme source d’énergie, qui réagit avec l’oxygène pour former de l’eau. Cette réaction libère de l’énergie, qui est utilisée pour la synthèse de composés organiques essentiels. On les trouve dans des environnements à faible concentration en oxygène et présence de gaz, tels que des sources souterraines ou des sédiments marins profonds.

bactéries soufrées

Ce sont des organismes qui oxydent les composés soufrés, qui se forment dans de nombreux cas lors de la décomposition de la matière organique. Ces composés, avec le CO2, formeront des glucides et du soufre, les premiers étant ceux utilisés par la bactérie pour remplir ses fonctions de base.

On les trouve fréquemment dans les eaux de rejet à l’arôme soufré caractéristique, ainsi que sur les fonds marins des sources hydrothermales ou parmi les accumulations de boue.

Un exemple est les bactéries symbiotiques qui vivent dans le ver tubicole géant (Riftia pachyptila), qui vit dans les sources hydrothermales océaniques, où la lumière n’arrive pas et où la température est extrêmement élevée. Ces bactéries utilisent du sulfure d’hydrogène provenant de sources hydrothermales comme source d’énergie et, grâce à la chimiosynthèse, elles produisent, en plus des glucides et des acides aminés dont elles ont besoin pour survivre, du soufre comme sous-produit. Ces bactéries effectuent le processus d’obtention de matière organique afin que le ver tubicole géant puisse en profiter pour survivre.

Bactéries nitrifiantes

Ce sont ceux qui oxydent l’ammoniac d’abord en nitrites puis en nitrates, extrêmement importants pour la croissance des plantes. Par exemple, ces composés azotés aident les légumineuses à produire des protéines.

Quelques exemples d’espèces de bactéries nitrifiantes sont Nitrobactérie spp., et Nitrosomonas spp.

bactéries ferreuses

Ils oxydent l’oxyde ferreux en oxyde ferrique, et un exemple est Leptospirillum ferrooxydans. En tant que sous-produit, ils forment de l’oxyde ferrique, appelé oxyde. Ils contribuent à la détérioration des canalisations, et peuvent être identifiés par une odeur de pourriture.

La photosynthèse et la chimiosynthèse sont des processus anabolisants dans lesquels un organisme produit sa propre énergie, mais la différence entre les deux est que la photosynthèse utilise l’énergie lumineuse pour générer de l’énergie, tandis que la chimiosynthèse utilise l’énergie chimique à cette fin.

Dans cet autre article d’Evidence Network, vous pourrez en savoir plus sur la photosynthèse : qu’est-ce que c’est, phases et importance.

La chimiosynthèse était le premier type de métabolisme existant sur Terre. Sans ce processus, la vie n’existerait pas.

Il est important au niveau de l’écosystème car il utilise les substances réduites que les êtres vivants hétérotrophes émettent comme déchets pour mener à bien leur processus de métabolisation. Cela signifie qu’ils recyclent des composés inorganiques et ferment le cycle qui entretient d’autres êtres vivants. Par exemple, les bactéries nitrifiantes utiliseront l’ammoniac des carcasses d’animaux pour en faire des nitrates utiles aux plantes. De plus, ils contribuent à maintenir le cycle de l’azote et de l’hydrogène, tous deux essentiels à la vie.

D’un autre côté, ils peuvent améliorer les conditions environnementales. Par exemple, certaines bactéries nitrifient le sol, laissant cet élément biodisponible pour les plantes.

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