AUTOTROPHIE

L’autotrophie est la production, par un organisme vivant, de matière organique par réduction de matière inorganique. Ce mode de nutrition caractérise les végétaux chlorophylliens (verts), les cyanobactéries, et les bactéries sulfureuses. Les organismes autotrophes sont donc capables de se développer sans prélèvement de molécules organiques dans le milieu, au contraire des organismes hétérotrophes (animaux, champignons). Les organismes autotrophes constituent généralement le premier maillon d’une chaîne alimentaire, et sont à l’origine de quasiment toute la matière organique dans un écosystème.

Les matières inorganiques utilisées sont généralement le carbone (sous forme de dioxyde de carbone) ou encore l’azote (sous forme de NO₃ ou de N₂) et l'eau. Cela s’accompagne d’un prélèvement de sels minéraux dans le milieu. (Ions nitrate, phosphate…)

L’énergie nécessaire à cette synthèse provient de :

• la lumière, grâce à la photosynthèse, dans les cellules chlorophylliennes. On parle dans ce cas de photoautotrophie.
• l'énergie libérée par des réactions chimiques, grâce à la chimiosynthèse des bactéries sulfureuses, par exemple. On parle dans ce cas de chimioautotrophie.

Exemples d'organismes autotrophes

• La plupart des végétaux (métabiontes) et glaucophytes.
• Les espèces de la lignée brune (autrefois classés comme "algues brunes").
• Les dinophytes (autrefois placés parmi les "algues brunes").
• Les euglénobiontes, (classés autrefois parmi les algues vertes).
• Les chlorarachniophytes.
• Les cyanobactéries.
• Les protéobactéries γ.
• Les bactéries vertes sulfureuses.
• Les bactéries vertes non sulfureuses.
• Les aquificales.
• Certaines bactéries vivant dans les profondeurs de la Terre, ou dans les monts hydrothermaux près des dorsales océaniques.

Autotrophie et photosynthèse

Les végétaux synthétisent leur matière organique à partir de substances minérales qu'ils puisent dans le sol (eau et sels minéraux) et dans l'air (carbone sous forme de CO₂). L'énergie requise pour cette synthèse, apportée par le soleil, est captée par les pigments assimilateurs (chlorophylles) au cours de la réaction de photosynthèse que l'on peut résumer par la formule :

6CO₂ + 6H₂O + énergie lumineuse → C₆H₁₂O₆ + 6O₂.

Le glucose C₆H₁₂O₆ sert à former la matière organique et l'oxygène est rejeté.

Les plantes vertes sont donc des êtres photosynthétiques ou photoautotrophes. Le dioxygène O₂ et le glucose sont des sous produits de ce processus.

Flux d'énergie dans la biosphère d'après Garrett et Grisham

Cette autotrophie est primordiale puisqu'elle est l'une des conditions préalables à l'existence des organismes hétérotrophes. Les cellules hétérotrophes utilisent les produits organiques produits par les cellules photosynthétiques comme source d'énergie et précurseurs de la biosynthèse de leurs propres constituants. Dans le processus de récupération de l'énergie sous forme d'ATP, l'oxygène est réduit en eau et le CO₂ retourne dans l'atmosphère pour une réutilisation par les photoautotrophes. Les flux d'énergie dans la biosphère passent donc par les cycles du carbone et de l'oxygène et trouvent leur origine dans l'énergie lumineuse du soleil.

Autotrophie partielle

L'autotrophie partielle survient lorsqu'un organisme ne peut subvenir seul à ses besoins mais par le biais d'une association avec un autre organisme avec bénéfices réciproques; on parle alors de symbiose.

Quantification

Sur terre il s'agit essentiellement de la biomasse végétale constituée des plantes présentes du sol à la canopée (y compris épiphytes).

Dans les milieux aquatiques, il s'agit généralement de la biomasse totale (séchée avant d'être pesée) des autotrophes photosynthétiques, c'est-à-dire du total des plantes aquatiques (enracinées ou libres) ainsi que du phytoplancton et des bactéries photosynthétiques. Certaines plantes semi-aquatiques peuvent avoir des feuilles immergées et émergées. Les anglophones utilisent souvent l'expression "Standing crop" à ce propos (expression qui en agriculture et dans le langage commun désigne aussi de manière générale les plantes sur pieds).

Autotrophie et hétérotrophie

Mode de nutrition des êtres qui peuvent se nourrir uniquement d’aliments non organiques.

La forme majeure de l’autotrophie est la phototrophie, commune à toutes les plantes chlorophylliennes. Mais de nombreuses bactéries se procurent par chimiotrophie l’énergie nécessaire à la synthèse de leurs aliments, notamment dans les sources hydrothermales des abysses.