Cycle de Calvin simplifié

Le cycle de Calvin correspond à une série de réactions biochimiques qui ont lieu dans les plantes. Plus précisément, à l'intérieur des chloroplastes (stromas, qui se trouvent à l'intérieur des feuilles). Il s'agit d'un cycle de type anabolique, car le sucre est fabriqué à partir de molécules plus petites et plus simples. En outre, ce cycle consomme de l'énergie et n'en produit pas. Le cycle de Calvin ne se produit que le jour, mais il est indépendant de la lumière.

Si vous voulez connaître les parties d'une cellule végétale ou les parties d'une feuille, n'hésitez pas à lire ces articles !

• Fixation du carbone : le CO2 extérieur pénètre dans la cellule par les stomates des feuilles, pour se combiner avec une molécule accepteur appelé RuBP, contenant 5 carbones. Il en résulte 6 carbones, qui seront catalysés par l'enzyme Rubisco pour se diviser en molécules à 3 carbones appelées 3-PG (acide 3-phosphoglycérique). Vous trouverez ici plus d'informations sur le cycle du carbone : schéma, définition et importance.
• Réduction : les molécules de 3-PG sont converties en molécules de sucre appelées G3P, GAP ou glycéraldéhyde-3-phosphate, avec l'aide de l'ATP, source d'énergie chimique, et du NADPH, au pouvoir réducteur qui donne des électrons avec beaucoup d'énergie.
• Régénération : phase finale du cycle. Une partie du G3P revient pour former du RuBP, et une autre partie pour former du sucre, qui est le résultat final du cycle de Calvin. Cette opération est réalisée par l'ATP.

Voilà les phases du cycle de Calvin ou cycle de Calvin-Benson, mais il faut savoir que le cycle ne s'arrête pas là et qu'il doit se répéter plusieurs fois pour produire suffisamment de molécules.

Ce cycle doit être accompli trois fois pour créer la fixation de 3 molécules de CO2 et la production d'1 molécule G3P ou de sucre.

Bien que le cycle de Calvin soit photo-indépendant, il est important de mentionner que le NADPH et l'ATP qui entrent en jeu proviennent de la photophosphorylation, un processus qui nécessite de la lumière. Pour cette raison, le cycle de Calvin est indirectement influencé par la lumière, et certains composants, tels que la Rubisco et d'autres enzymes, sont modifiées de manière indirecte par l'influence de la lumière.

La fonction du cycle de Calvin-Bensonest de synthétiser la production de sucre et de régénérer certaines molécules qui servent à nouveau d'accepteurs de CO2 pour que le cycle puisse continuer à se répéter. Pour résumer la fonction et le processus, on peut dire que le CO2 entre dans la plante et en ressort sous forme de sucre.

Quant à la finalité des molécules produites, le glucose obtenu par le cycle de Calvin est utilisé par la plante pour fabriquer des composés indispensables à son développement et à sa structure, à partir des carbones qui la composent. Ces composés formés à partir du carbone sont les lipides, les acides aminés et les acides nucléiques.

Les plantes peuvent être classées en fonction du nombre de carbones du premier produit du cycle de Calvin. Ainsi, la plupart des plantes sont en C3. Elles ferment leurs stomates lorsqu'il fait très chaud pour éviter de transpirer autant, mais comme l'apport en CO2 est également plus faible, le sucre produit l'est aussi. Les plantes des régions chaudes, comme les plantes tropicales, le maïs ou la canne à sucre, ne ralentissent pas leur photosynthèse malgré la fermeture de leurs stomates et ne photoréspirent pas. Elles produisent donc une molécule à 4 carbones appelée oxaloacétate. Le cycle de Calvin-Benson est le même, mais elles ont deux enzymes différentes qui forment le sucre à 4 carbones plus efficace, même dans des situations où il y a peu de CO2. Ces plantes sont connues sous le nom de C4.

Une autre fonction du cycle de Calvin est de fixer le carbone à partir du CO2, c'est-à-dire de le rendre biodisponible pour que d'autres organismes puissent l'intégrer. D'où l'importance de ce cycle pour l'ensemble de la planète !

Le cycle de Calvin-Benson n'est pas seulement important pour les plantes en raison des fonctions qu'on vient de voir, mais il est également indispensable pour toutes les autres formes de vie, car elles sont à la base de la chaîne trophique. Les produits du cycle de Calvin sont incorporés par les animaux hétérotrophes, également appelés consommateurs primaires ou, plus simplement, animaux herbivores. Le carbone présent dans les êtres vivants qui ne produisent pas leur propre nourriture provient du transfert de carbone initié par le cycle de Calvin.

Les êtres vivants ou organismes hétérotrophes tirent leur énergie des plantes pour survivre et pour pouvoir former tous les éléments constitutifs de leur corps. Certains animaux peuvent puiser l'énergie directement dans les plantes, mais d'autres peuvent le faire par transfert à travers la chaîne trophique. Ces derniers sont des consommateurs secondaires et tertiaires qui se nourrissent d'autres animaux, mais il est important de se rappeler que le carbone provient des plantes.

Les organismes hétérotrophes sont également importants pour le cycle de Calvin, car ils libèrent le CO2 nécessaire à l'obtention du carbone pour le sucre. Ainsi, la chaîne trophique se referme dans un cycle fonctionnel où tout s'intègre à nouveau.

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