La respiration

« Quand on pense à la respiration, on l'associe à sa manifestation la plus sensible , le gonflement des poumons et l'alimentation du corps en air frais .

Pourtant la respiration est avant tout un phénomène microscopique et elle concerne toutes les cellules du corps.

En effet elle y joue un rôle fondamental dans la production énergétique, qui permet par exemple à la cellule musculaire de se contracter , au globule blanc d'absorber un microbe, à un spermatozoïde de se déplacer vers un ovule et, plus généralement à chaque cellule d'assurer toutes ses fonctions normales d'entretien.

tous les êtres vivants ne sont pas égaux .

En effet le monde vivant se divise entre les procaryotes, essentiellement des bactéries , et les eucaryotes, plus complexes, dont les cellules possèdent beaucoup d'organites supplémentaires et un noyau qui renferme leur ADN.

De plus , les eucaryotes sont le siège de multiples processus chimiques inconnus des procaryotes , comme la respiration.

La respiration est une réaction d'oxydation qui décompose progressivement un nutriment en molécules plus simples , comme l'eau ou le dioxyde de carbone (CO,) .

Cette chaîne de réactions est comparable à un feu où l'oxygène oxyde les molécules du bois pour produire de la chaleur.

Mais cette réaction, incontrôlée dans le cas d'un feu, serait inutilisable par la cellule, qui n 'a pas besoin de chaleur, énergie à l'état brut mais d'une énergie utilisable à la carte, de l'ATP .

C'est pourquoi , quand la cellule dégrade une molécule de glucose , le plus simple des sucres , ------------ elle le fait en plusieurs étapes , UN PROCESSUS DE PRODUCTION ÉNERGÉTIQUE Toutes les cellules tirent leur énergie des nutriments (protides, lipides mais surtout les sucres) qu'elles puisent dans leur milieu extérieur et qu'elles dégradent par des chaines de réactions chimiques.

Ainsi, elles produisent un carburant plus utilisable, l'adénosine triphosphate ou ATP.

l'avantage de l'ATP est qu'elle peut circuler dans toute la cellule et constitue une réserve d 'énergie en attendant de se faire recruter au bon endroit et au bon moment lors d'un processus dont les dégagements énergétiques success~s lui permettent de synthétiser une par une 3 molécules d'ATP .

Pour respirer , toutes les cellules eucaryotes, végétales ou animales , recourent à leurs .nodtolHlrles .

Ce sont des métabolique donné .

1.'.ATP participe d'oxydation .

De façon assez alors à la réaction chimique en surprenante, les mitochondries sont amené sa spécialisation en organite de la respiration.

Aujourd'hui, une mitochondrie n'est plus du tout indépendante vis-à-vis de la cellule dans laquelle elle vit même si elle garde un ADN circulaire résiduel qui lui sert à synthétiser ses enzymes.

Elle n'est plus qu'une machine à produire de l'ATP.

Du coup, plus une cellule a de gros besoins énergétiques , plus elle possède de mitochondries (les cellules musculaires peuvent en contenir des milliers) .

i:ldelvM:ltl la respiration n'a pas toujours existé.

Lorsque la vie apparait il y a 3,8 milliards d'années, il s'agit uniquement de procaryotes : ceux-ci ne développent pas la respiration car l'atmosphère ne contient pas encore d'oxygène , trop rare et réactif pour s'y accumuler .

Les procaryotes puisent alors leur énergie selon divers moyens , dont un toujours très répandu, la fermentation .

La fermentation est une dégradation incomplète des nutriments (le glucose est transformé en éthanol dans le vin par exemple).

Elle est donc moins efficace pour produire de l'ATP , mais a l'avantage de se passer d'oxygène.

li y a 2 ,7 milliards d 'années, ces bactéries primitives ont évolué et un de leurs perdant un de ses trois phosphates.

en fait les vestiges d'une relation de capacités de photosynthèse .

C'est Cette scission a pour effet de libérer symbiose entre deux procaryotes : un processus très précieux qui une quantité importante d'énergie, le plus gros, dépourvu de capacités permet à la cellule de proliférer rendant possible la réaction en de respiration, en a absorbé un plus dans des milieux très pauvres en se question.

Mais pour dégrader les petit capable de réactions chimiques, fournissant à une source inépuisable nutriments et produire de l'énergie , qui, par le jeu de l'évolution , ont d'énergie, le soleil.

Grâce à cet ~---.....; _____ ..;.._i..------------1 apport énergétique extérieur, la la produdion d'énergie photosynthèse fonctionne à l'inverse de la respiration : à partir de molécules simples, le dioxyde de hrrespil'iltiH S oleil carbone (CO,) et l'eau, ces bactéries synthétisaient leurs propres molécules organiques et de l'ATP en effectuant une chaine de réactions chimiques dont l'un des déchets est l'oxygène (0,) .

Les cyanobactéries ont beaucoup proliféré grâce à leur capacité de pouvoir utiliser l'énergie solaire .

Elles ont ainsi produit tant d'oxygène, qu'il a fini par atteindre sa proportion actuelle , soit 20 % de l'atmosphère.

C'est alors , vers 2,1 milliards d'années , qu'ont pu se développer d 'autres types d'organismes, d'abord unicellulaires, les eucaryotes .

Probablement nés de la symbiose de plusieurs procaryotes (comme pour les mitochondries), ce sont les premiers êtres à respirer .

les eucaryotes ont pu se répandre dans les océans, grâce à leur faculté d'exploitation des nouvelles ressources en oxygène .

LA RESPIRATION CHEZ LES VÉGÉTAUX LA PHOTOSYNTHBE Les cellules des plantes , comme celles de tous les eucaryotes, possèdent des mitochondries.

Mais elles possèdent également des dl/oropltulff , siège de la photosynthèse .

Les chloroplastes sont en effet des petits organites remplis de chlorophylle , un pigment vert responsable de la couleur des feuilles et surtout qui capte l'énergie lumineuse du soleil pour alimenter la synthèse des molécules organiques dont la plante a besoin.

Les chloroplastes aussi, comme les mitochondries , sont les vestiges de symbioses entre une grosse cellule incapable de photosynthèse et un petit procaryote qui lui, l'avait développée.

Capables de photosynthèse et de respiration , les plantes fonctionnent par cycle , en suivant le rythme des jours et des nuits .

Le jour , c'est la photosynthèse qui est active : la plante consomme du dioxyde de carbone, produit de la matière organique et de l'ATP et rejette de l'oxygène .

La nuit la plante respire : elle consomme de l'oxygène pour brûler les sucres stockés, fabrique de l'ATP et rejette du dioxyde de carbone .

Ainsi, les cellules ont un apport énergétique constant ce qui permet à la plante d'être active à n'importe quel moment de la journée.

LES tCHANGES GAZEUX Le problème qui se pose à la plante, comme à tous les êtres vivants, c'est celui de l'acheminement de l'oxygène jusqu 'à chacune de ses cellules et du rejet du dioxyde de carbone .

De plus, tout cela doit être fait de façon à ce que les nutriments soient brûlés efficacement afin de produire une quantité d 'ATP suffisante pour répondre aux besoins énergétiques de la cellule.

Cet acheminement, quelle que soit l'espèce, se fait par diffusion .

En effet quand un gaz est en forte concentration dans un milieu et en faible dans un autre, il aura naturellement tendance à se répartir de façon homogène partout.

Ainsi, l'oxygène, très présent dans l'atmosphère , pénètre naturellement dans le corps où il est très rare .

Malheureusement les gaz diffusent très mal dans l'eau et les cellules en sont remplies ! C'est pourquoi, à plus d 'un millimètre de la surface corporelle en contact avec l'air, les cellules ne sont plus atteintes par le gaz extérieur.

En plus , les feuilles des plantes sont recouvertes d'une couche mince et cireuse: la cuticule.

C'est une protection très efficace pour isoler les cellules de la plante de l'air ambiant et empêcher par exemple que l'eau qu'elles contiennent ne s'évapore (toujours le principe de la diffusion, mais en sens inverse) .

Mais alors dans ces conditions, comment faire pour laisser circuler le dioxyde de carbone et l'oxygène, nécessaires à la respiration et à la photosynthèse ? La plante y parvient grâce à de très nombreux petits pores situés sous la surface des feuilles : les n-tes .

Ces derniers sont des orifices ronds entourés de deux lèvres épaisses que la plante peut ouvrir ou fermer à volonté en les gonflant ou non de sève .

l'air ambiant peut alors s'y engouffrer et se retrouver dans un réseau de vacuoles internes d'où il atteint chacune des cellules de la feuille.

LA RESPIRATION CHEZ LES ANIMAUX Les animaux, selon leur taille et le milieu où ils vivent ont développé des solutions adaptatives très variées afin de pouvoir fournir de l'oxygène à toutes leurs cellules en n 'exploitant que des propriétés de diffusion des gaz.

lEs VUS MAlllNS n W booNGES Des animaux simples, comme certains vers marins ou les '1-fes, ont simplement adapté la forme de leur corps.

Les premiers sont très plats et les secondes ont le corps fait tout en tubes creux, avec des parois très fines.

Dans les deux cas, l'eau de. »