Cours Stage - Autotrophie et photosynthèse

Exercice - L’Élysie émeraude

L'énoncé

L’Élysie émeraude est une espèce de gastéropode marin. Elle est généralement de couleur verte et a un aspect de feuille d’arbre. Lorsque le rayonnement solaire est faible, elle déploie ses flancs parapodiaux. On la trouve le long de la côte est de l’Amérique du Nord, dans les eaux peu profondes du littoral.

Les jeunes Élysies sont brunes et acquièrent peu à peu leur couleur verte au fur et à mesure qu’elles consomment une algue appelée Vaucheira litera. Elles gardent ensuite cette couleur verte jusqu'à leur mort.

Les limaces vertes du moment qu’elles disposent de lumière peuvent rester plusieurs mois, voire semaines sans s’alimenter.

 

Document 1 : Spécimen adulte d'Élysie émeraude (source : Wikipédia)

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Document 2 : Résultats de l'expérience (d'après une étude de l'ENS Lyon)

Des chercheurs ont été intrigué par cette capacité à survivre avec pour seule ressource énergétique de la lumière. Ils ont donc mesuré les échanges de dioxygène avec leur environnement d'Élysies adultes âgées de 6 à 7 mois, en fonction de l'intensité lumineuse.

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Document 3 : Conclusion de l'étude complète 

L’Élysie émeraude utilise les cholroplastes de l'algue Vaucheira litera dont elle se nourrit. Elle les acquière en consommant cette algue. Elle les stocke dans les cellules de son intestin. Ils lui fournissent les produits glucidiques de la photosynthèse.

Le génome de l'Élysie émeraude contient un gène algal, psbO, qui permet la photosynthèse et la survie des chloroplastes volés à V. litera.


Question 1

D'après l'étude de l'ensemble des trois documents, et en s'aidant du texte introductif, l'Elysie émeraude est-elle plutôt autrotrophe, hétérotrophe, les deux ? 

D'après le texte introductif et les documents 1 et 3, l'Élysie commune est un gastéropode marin capable de voler des chloroplastes à sa nourriture, l'algue Vaucheira litera. Elle conserve ces chloroplastes dans les cellules de son intestin. Ils lui confèrent sa couleur verte. Elle naît de couleur brune donc dépourvue de chloroplastes. À cette période elle est strictement hétérotrophe : pour fabriquer sa propre matière organique elle a besoin de se nourrir (d'algues notamment). 

D'après le texte introductif, et les documents 2 et 3, l'Élysie est capable d'utiliser les chloroplastes volés de façon fonctionnelle. Ainsi, elle peut survivre sans se nourrir durant plusieurs mois une fois qu'elle a acquis sa couleur verte, tant qu'elle bénéficie de lumière. 

Or, les chloroplastes sont le lieu de la photosynthèse chez les plantes : ils sont contenus dans les cellules chlorophylliennes et permettent de produire de la matière organique à partir de matière minérale (dioxyde de carbone et eau) et de lumière. Cette activité se traduit par un dégagement de dioxygène à la lumière. 

Or, on voit justement dans le document 2 que lorsque l'on expose des Élysies adultes à la lumière, plus cette lumière est d'intensité forte, plus les Élysies dégagent d'O2 (12 µl d’O2/mg de chlorophylle/h à une intensité lumineuse de 50 %, 17 µl d’O2/mg de chlorophylle/h à une intensité lumineuse de 100 %) et donc effectuent la photosynthèse. 

Ainsi, par le biais de la photosynthèse, l'Élysie produit des glucides (document 3) qu'elle dégrade ensuite (document 3 : à une intensité lumineuse faible, on distingue l'activité respiratoire de l'Élysie, qui consomme du dioxygène - 0 % : -7 µl d’O2/mg de chlorophylle/h ; la respiration traduit la dégradation de sucres pour produire de l'énergie). Ils lui fournissent l'énergie dont elle a besoin pour survivre. Par le biais de ce processus, elle est un organisme autotrophe au carbone. 

Mais elle n'est pas nécessairement strictement autotrophe à ce moment : l'ensemble de ses cellules ne contiennent pas des chloroplastes volés, on ne sait pas comment elle se comporte en présence d'algues mais elle continue certainement à se nourrir bien que la photosynthèse lui fournisse également de l'énergie. 

Étudier chaque document attentivement. Se remémorer son cours et en utiliser les éléments qui peuvent être utiles à la compréhension des documents. Il est permis d'effectuer des hypothèses.

 


Un dégagement négatif de dioxygène traduit une consommation de dioxygène.