Cycle de Calvin : définition, étapes, rôle et importance

Le cycle de Calvin est aussi appelé cycle de Calvin-Benson ou cycle de la fixation du carbone de la photosynthèse. Il s’agit d’une série de processus biochimiques qui se déroulent dans les plantes. Plus précisément, il se produit dans l’espace intérieur des chloroplastes, appelés stroma, qui se trouvent à l’intérieur des feuilles.

C’est un cycle de type anabolique, car il fabrique du sucre à partir de molécules plus petites et simples. De plus, il consomme de l’énergie et n’en produit pas. Il se déroule pendant le jour et la nuit, mais il est indépendant de la lumière.

• Fixation du carbone : le CO2 extérieur du carbone entre à travers les stomates des feuilles vers l’intérieur de la cellule jusqu’aux stromas du chloroplaste, pour se combiner avec une molécule accepteur appelée RuBP qui porte 5 carbones. Cela donne un composé à 6 carbones, qui sera catalysé par l’enzyme RUBISCO pour se scinder en molécules à 3 carbones appelées 3-PGA, c’est-à-dire l’acide 3-phosphoglyérique. Ici vous pouvez lire davantage sur le cycle du carbone : qu’est-ce que c’est, comment il fonctionne et son importance.
• Réduction : ici, les molécules 3-PGA vont être converties en molécules de sucre appelées G3P ou glicéraldéhyde-3-phosphate, avec l’aide de l’ATP comme source d’énergie chimique, et de NADPH comme puissance réductrice qui fournit des électrons très énergétiques.
• Régénération : ici le cycle se referme, et certaines G3P retournent pour former le RuBP, et d’autres formeront le sucre, qui est le produit final du cycle de Calvin. Cela se fait grâce à l’ATP.

Ce sont les phases du cycle de Calvin ou cycle de Calvin-Benson, mais il faut noter que le cycle ne s’arrête pas là et il est nécessaire de le réaliser plusieurs fois pour fabriquer une quantité suffisante de molécules.

Ce cycle doit être complété 3 fois pour que l’on fixe 3 molécules de CO2 et produire une molécule de G3P ou sucre.

Même si le cycle de Calvin est photo indépendent, il est important de mentionner que le NADPH et l’ATP qu’il utilise proviennent de la photophosphorylation, un processus qui nécessite la lumière. Pour cette raison, le cycle de Calvin est indirectement influencé par la lumière, et certains composants, comme le RUBISCO et certaines enzymes, sont modifiés de manière non directe par l’influence de la lumière.

La fonction du cycle de Calvin est de synthétiser la production de sucre et de régénérer certaines molécules qui servent à nouveau d’accepteurs de CO2 et qui permettent au cycle de se répéter. Pour résumer la fonction et le processus, on peut dire que le CO2 entre dans la plante et sort sous forme de sucre.

En ce qui concerne la finalité des molécules produites, le glucose qui est obtenu grâce au cycle de Calvin est utilisé par la plante pour fabriquer des composés indispensables à son développement et à sa structure, à partir des atomes qui le constituent. Ces composés issus du carbone sont les lipides, acides aminés et acides nucléiques.

Par ailleurs, les plantes peuvent être classées selon le nombre de carbones que contient le premier produit du cycle de Calvin. Ainsi, la plupart des plantes sont C3. Elles fermentent leurs stomates lorsque les journées sont très chaudes afin d’éviter une transpiration excessive, mais comme le CO2 entrant est plus faible, le sucre produit l’est aussi. Les plantes des milieux chauds comme les tropiques, le maïs ou la canne à sucre ne ralentissent pas leur photosynthèse même si elles ferment les stomates, et ne pratiquent pas la photorespiration. Ainsi, elles produisent un composé à 4 carbones appelé oxaloacétate. Le cycle de Calvin est ici le même, mais elles disposent de deux enzymes différentes qui produisent le sucre à 4 carbones, plus efficace que le CO2 en faibles niveaux. On les appelle des plantes C4.

Une autre fonction du cycle de Calvin est la fixation du carbone à partir du CO2, c’est-à-dire le rendre biodisponible pour que d’autres organismes l’intègrent. D’où l’importance que revêt le cycle pour toute la planète.

Le cycle de Calvin n’est pas seulement important pour les plantes en raison des fonctions déjà mentionnées, mais il est aussi d’une importance indispensable pour les autres formes de vie, car il constitue la base de la chaîne alimentaire.

Les produits du cycle de Calvin sont incorporés par les animaux hétérotrophes, appelés aussi consommateurs primaires, ou pour plus de simplicité, les herbivores. Le carbone qui existe chez les êtres vivants qui ne produisent pas leur propre alimentation provient du transfert de carbone initié par le cycle de Calvin.

Les êtres vivants ou les organismes hétérotrophes tirent leur énergie des plantes pour survivre et former tous les blocs qui constituent leur corps. Certains animaux peuvent directement tirer leur énergie des plantes, mais d’autres le font par le biais de la chaîne alimentaire. Ces derniers sont les consommateurs secondaires et les consommateurs tertiaires qui se nourrissent d’autres animaux, mais il est important de rappeler que le carbone a sa source dans les plantes.

Les organismes hétérotrophes jouent aussi un rôle important dans le cycle de Calvin, car ils libèrent du CO2 nécessaire pour obtenir le carbone du sucre. Ainsi, la chaîne alimentaire se boucle dans un cycle fonctionnel où tout est réintégré.

Maintenant que vous connaissez mieux ce qu’est le cycle de Calvin, nous vous recommandons de consulter la Photosynthèse : qu’est-ce que c’est, ses phases et son importance.

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