Les facteurs qui limitent la photosynthèse

Une plante ne photosynthétise pas toujours au maximum. Trois facteurs contrôlent son rythme, et à chaque instant, l'un d'eux limite tous les autres.

La loi du facteur limitant

La vitesse d'une réaction dépendant de plusieurs facteurs est fixée par celui qui est le plus défavorable.

Augmenter un facteur déjà abondant ne sert à rien : c'est le facteur manquant qui commande.

   vitesse
      |          ______________  <- plateau : un AUTRE facteur limite
      |        /
      |      /
      |    /    <- zone où CE facteur est limitant
      |  /
      +------------------------> intensité du facteur

Les trois facteurs

La lumière. En faible éclairement, la vitesse croît proportionnellement. Puis elle plafonne : les pigments sont saturés, tous les photons supplémentaires sont perdus.

Le dioxyde de carbone. L'air en contient environ 0,04 %, ce qui est très peu. C'est le facteur limitant le plus fréquent en pleine lumière — d'où l'enrichissement en CO₂ pratiqué sous serre, qui augmente les rendements de 20 à 30 %.

La température. Les réactions sont catalysées par des enzymes :

   vitesse
      |        __
      |      _/  \        optimum vers 25-30 °C pour la plupart des plantes
      |    _/     \
      |  _/        \_     au-delà : les enzymes se DÉNATURENT
      +----------------> température
        5   25   45 °C

La chute au-delà de l'optimum n'est pas symétrique de la montée : elle traduit une destruction irréversible des enzymes, pas un simple ralentissement.

Le compromis fatal : les stomates

Le CO₂ entre par de minuscules ouvertures situées sous les feuilles, les stomates. Mais par ces mêmes ouvertures, l'eau s'échappe.

     stomate OUVERT              stomate FERMÉ
   CO₂ ↓        ↑ H₂O          CO₂ ✗        ✗ H₂O
   -----[  ]-----              -----[][]-----
   photosynthèse possible      photosynthèse bloquée
   mais perte d'eau            mais eau conservée

Une plante en situation de sécheresse doit donc choisir : se nourrir ou ne pas se dessécher. C'est ce dilemme qui explique la forme des plantes désertiques — feuilles réduites en épines, stomates ouverts la nuit seulement, tiges charnues.

Le bilan net : photosynthèse contre respiration

Une plante respire en permanence, jour et nuit, comme tout être vivant. Elle ne photosynthétise qu'à la lumière. Ce que l'on mesure est donc toujours un bilan :

   nuit          : respiration seule        ->  la plante REJETTE du CO₂
   aube          : les deux s'équilibrent   ->  point de COMPENSATION
   plein jour    : photosynthèse >> respiration -> la plante ABSORBE du CO₂

D'où une idée fausse répandue : « il ne faut pas de plantes dans une chambre, elles consomment l'oxygène la nuit ». C'est vrai, mais dans des proportions dérisoires — une plante verte consomme la nuit environ autant qu'une bougie éteinte. Sur vingt-quatre heures, son bilan reste largement producteur d'oxygène.

En résumé

• La loi du facteur limitant : c'est le facteur le plus défavorable qui fixe la vitesse.
• Lumière : proportionnelle puis plateau (saturation des pigments).
• CO₂ : facteur limitant fréquent, car l'air n'en contient que 0,04 %.
• Température : optimum enzymatique, puis dénaturation irréversible.
• Les stomates imposent un compromis entre absorption de CO₂ et perte d'eau.
• La plante respire jour et nuit ; ce qu'on observe est toujours un bilan.