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La première forme de photosynthèse apparue sur la terre primitive contribue-t-elle toujours significativement aux flux de carbone dans les écosystèmes contemporains ?

Publié le 15 mars 2018 Mis à jour le 15 mars 2018
(A) Illustration de la coloration rose de l’eau prélevée dans les réservoirs. (B) Echantillonnage de la broméliacée Aechmea mertensii.
(A) Illustration de la coloration rose de l’eau prélevée dans les réservoirs. (B) Echantillonnage de la broméliacée Aechmea mertensii.

Un texte de la Minute Recherche par Catherine Lehours (LMGE). La première forme de photosynthèse, apparue il y a ~-3,5 milliards d’années, était anoxygénique.

La première forme de photosynthèse, apparue il y a ~-3,5 milliards d’années, était anoxygénique . Cette dernière était l’apanage de microorganismes anaérobies particuliers : les bactéries phototrophes anoxygéniques (BPA) synthétisant de la bactériochlorophylle, pigment absorbant l’énergie lumineuse dans le proche infra-rouge. Ces bactéries ont ainsi, certainement, grandement influencé l’environnement aux prémices de la Vie sur Terre. Cependant, dans les écosystèmes contemporains, l’importance écologique de ces microorganismes semble limitée. La très grande majorité de la fixation du CO2 et de l’énergie lumineuse est, en effet, le résultat de la photosynthèse oxygénique utilisant comme pigment la chlorophylle. La bactériochlorophylle ne contribue que très faiblement (de 0.1 à 10%) aux pigments photosynthétiques totaux (bactériochlorophylle +chlorophylle) dans les environnements actuels étudiés à ce jour (e.g., océans, lacs).

Des observations répétées d’eau présentant une coloration rose très prononcée dans des réservoirs d’eau de broméliacée-citernes en forêt tropicale en Guyane française, nous ont conduits à initier une étude sur les BPA dans ces écosystèmes. Cette coloration suggérait, en effet, la présence de microorganismes riches en pigments caroténoïdes, une particularité des BPA. Pour documenter l’importance écologique de la photosynthèse anoxygénique dans ces systèmes, nous avons, notamment, quantifier les teneurs en pigments photosynthétiques et identifier les populations microbiennes résidentes dans de nombreux réservoirs de broméliacées.

Nous avons enregistré des concentrations extrêmement élevées en bactériochlorophylle dans ces réservoirs et établi que ce pigment, contribuant pour plus de 40% aux pigments photosynthétiques totaux, est synthétisé par une communauté de BPA dont certaines populations sont capables de fixer le CO2 et/ou l’azote atmosphérique. Compte tenu de la densité des broméliacées, ces dernières constituent un habitat aquatique fragmenté majeur (> 50000 L d’eau par ha) dans les forêts tropicales. La photosynthèse anoxygénique pourrait donc influencer substantiellement les cycles biogéochimiques du carbone et de l’azote et les transferts d’énergie à l’échelle globale dans ces systèmes terrestres contemporains.

Pourquoi les broméliacées constituent un habitat privilégié pour les BPA reste une question ouverte. Il peut être proposé qu’au cours de l’évolution ces bactéries photosynthétiques et ces plantes aient développé des relations à bénéfice réciproque. Une problématique majeure dans les domaines de l’Evolution et de l’Ecologie sera également de quantifier les flux de carbone et d’énergie transitant dans ces systèmes via la photosynthèse anoxygénique. En effet, ceci pourrait nous conduire à revoir l’importance des BPA dans le fonctionnement de la Terre contemporaine et donc dans le bilan énergétique global.


1- Photosynthèse sans production d’oxygène
2- Organisme vivant dans des environnements dépourvus d’oxygène
3- Photosynthèse produisant de l’oxygène. Elle est réalisée dans les systèmes aquatiques par le phytoplancton (cyanobactéries et eucaryotes unicellulaires pigmentés) synthétisant de la chlorophylle comme principal pigment photosynthétique
4- Plantes, communes en forêts tropicales. Leurs feuilles disposées en rosette , forment un réservoir permettant de retenir l’eau et les débris organiques.