PARTIE 2 : LA PHOTOSYNTHESE I) Quelques notions générales 1) Le spectre solaire et l énergie lumineuse La plante n utilise qu une partie du spectre solaire, la lumière de type PAR (400-700 nm) perçue par le pigment photosynthétique. L intensité lumineuse se mesure en densité de photons par unité de surface de feuille et de tps (µmol.m -2.s -1 ). E = hc " Pour une même intensité lumineuse, l énergie absorbée par la chlorophylle va dépendre de la longueur d onde de la lumière. 2) Définition globale de la photosynthèse Environ 100 milliards de tonnes de carbone sont fixés par année par les organismes photosynthétiques, dont la moitié par les phytoplanctons marins. Pour les plantes, la photosynthèse a lieu seulement chez les adultes. Elle consiste en un couplage de 2 processus simultanés et indépendants. La réaction sombre (car ne dépend pas de la lumière) : fixation de carbone inorganique (sous la forme de CO 2 pour les organismes terrestres et de HCO 3 pour les organismes aquatiques) dans les chloroplastes pour produire des molécules organiques. Cette fixation se fait par le cycle de Calvin Benson ou CRPP. La réaction claire, ou photochimie : conversion de l énergie lumineuse en énergie chimique portée par l ATP et la NADPH 2 (pouvoir réducteur). Elle a lieu dans les chloroplastes et nécessite la chlorophylle comme catalyseur et photorécepteur. Ce processus s accompagne d une oxydation de l eau, la photolyse de l eau. chlorophylles nh 2 O n(2h + + 1/2O 2 ) transfert d électrons ADP + P ATP NADP + NADPH + H + L énergie portée par les électrons servira, pendant la réaction claire, à produire de l énergie sous forme d ATP/NADPH. nco 2 glucides (nc) Le carbone fixé pour produire des glucides pendant la réaction sombre nécessite l énergie et le pouvoir réducteur produit par la réaction claire. La réaction sombre va ensuite régénérer l ADP et la NADP + indispensables à la réaction claire. Il y a donc couplage des deux réactions.
3) Localisation tissulaire de la photosynthèse au sein de la feuille À l état gazeux, les échanges d oxygènes se font par le biais de cellules épidermiques spécialisées : les cellules de garde ou cellules stomatiques qui s associent par deux pour former des stomates. Un stomate est ouvert quand il laisse une pore entre les deux cellules stomatiques, cette pore est liée à la turgescence de ces cellules. La fermeture de cette pore entraîne l entrée en plasmolyse des cellules de gardes. Pour beaucoup de plantes, la densité stomatique est supérieure sur leur épiderme inférieur (exception faite du maïs qui présente une égalité de densité entre l épiderme inférieur et supérieur). Les échanges se font donc sur l épiderme inférieur. Les gaz (O 2, CO 2 ) entrent dans les cellules par les stomates et s accumulent dans les lacunes (ou chambre sous-stomatique) pour se diffuser ensuite dans les espaces intercellulaires (ou méats) du parenchyme lacuneux. On ne trouve en effet que des gaz dans ces méats. Le parenchyme lacuneux est chlorophyllien mais la densité de chloroplastes est faible, ce tissu ne contribue donc pas beaucoup à la photosynthèse. Les gaz vont ensuite dans le parenchyme palissadique beaucoup plus dense en chloroplastes, tissu localisé sous l épiderme et donc percevant plus de lumière. Les nervures sont constituées de phloèmes et de xylèmes qui apportent de l eau à la feuille. Le parenchyme palissadique va distribuer les glucides dans les feuilles via le phloème. 4) Les produits de la photosynthèse Les glucides produits par la réaction sombre sont appelés photoassimilats. On en distingue 2 types : - Une forme soluble produite dans le cytosol des cellules du parenchyme palissadique, le saccharose. - Une forme insoluble dans les chloroplastes, l amidon (amylose + amylopectine), accumulé de jour et hydrolysé la nuit en glucose nécessaire au métabolisme énergétique de la cellule. Pour une feuille en croissance, le saccharose : - s accumule tel quel sous forme de glucose+fructose s il est hydrolysé pour assurer la turgescence de la cellule - sert à la production de glucose pour le métabolisme énergétique de la cellule - sert, pour la majorité, à la synthèse de nouveaux composants pariétaux comme la cellulose, l hémicellulose et les pectines 5) Le transport du saccharose au sein de la plante Quand une feuille a achevé sa croissance, elle présente une activité photosynthétique maximale et produit beaucoup de saccharose. Son métabolisme de croissance étant achevé, il y a un excès de saccharose qui va être transporté sous forme de sève élaborée via le phloème en direction des organes non-photosynthétiques hétérotrophes appelés organes-puits ou cibles. Les feuilles adultes hautement photosynthétiques sont donc les organes sources qui assurent la nutrition des organes puits, qui sont généralement les jeunes feuilles, les tiges, les racines et les organes de réserve (semence, fruit, tubercule). Dans ces organes cibles, le saccharose est accumulé soit en tant que tel, soit sous la forme de glucose et de fructose, soit sous sa forme insoluble : l amidon, qui s accumule dans les amyloplastes à long terme (à l inverse de la production d amidon dans le chloroplaste à la lumière).
6) Les différents types photosynthétiques Chez les plantes, en fonction des processus impliqués dans la réaction sombre de la photosynthèse, on distingue : A) Le type C 3 Il s agit du type le plus fréquent, on le retrouve chez tous les arbres et dans la grande majorité des autres plantes (soja, haricots, blé ) A la lumière, trois processus se superposent dans les cellules photosynthétiques : Consommation de CO 2 et production d O 2 dans les chloroplastes durant la réaction sombre : photosynthèse brute. Consommation d O 2 et production de CO 2 dans les chloroplastes à la lumière : photorespiration. Respiration cellulaire impliquant les mitochondries : consommation d O 2 et production de CO 2. La photorespiration est induite par la lumière, à l inverse de la respiration qui a lieu nuit et jour. Le bilan des échanges gazeux en termes de carbone à l échelle de la feuille dépend de l intensité respective de ces trois processus. À la lumière, l assimilation photosynthétique de la feuille, ou photosynthèse nette, correspond à : A = PSb PR R À l obscurité : A = R La respiration des plantes est donc préadaptée à l obscurité. B) Le type C 4 Il concerne beaucoup de plantes d origine tropicale (maïs). Celles-ci montrent une photorespiration faible, voire nulle. A la lumière, on a donc A = PSb R. L absence de photorespiration est l une des raisons pour laquelle ces plantes ont une meilleure productivité en carbone. C) Le type CAM (Crassulescent Acide Metabolism) Il concerne les plantes crassulescentes comme le cactus qui sont adaptées à des conditions extrêmes de sécheresse. Ces plantes ouvrent leurs stomates la nuit pour fixer le CO 2 de l air et se ferment le jour pour limiter les pertes d eau par transpiration. Elle n ont pas de photorespiration. II) Mesure des intensités photosynthétiques, photorespiratoires et respiratoires On va quantifier les échanges de CO 2, estimés par la spectrophotométrie à infrarouge car le CO 2 et les vapeurs d eau absorbent une longueur d onde dans l infrarouge (pic d absorption à 4,26 µm pour le CO 2 ). On peut ainsi estimer la transpiration de la plante. Pour cela, on va faire passer un courant d air dans une enceinte, à la sortie de laquelle on place le spectromètre IR.
On peut ainsi connaître le taux de CO 2 entrant (dans l air, sa proportion est de 300 ppm). La différence entre les taux de CO 2 entrant et sortant traduit la consommation de CO 2 par la plante (au niveau de la feuille). À la lumière, on assiste ainsi à une diminution de la teneur en CO 2 entre l air entré et l air sorti. Dans l obscurité, on assiste à un pic photorespiratoire dès les premières minutes puis la photorespiration s annule, laissant seule la respiration, et l on remarque une diminution du taux de CO 2 qui se stabilise à 300 ppm. Il y a ainsi enrichissement de l air sortant en CO 2. La différence entre l air sortant et l air entrant exprime l intensité de la respiration. La différence au niveau des pics exprime l intensité photorespiratoire. À la lumière, on peut évaluer A, et à l obscurité PR et R : on déduit ainsi l activité photosynthétique brute. Pour aller sur le terrain, les écophysiologistes utilisent un analyseur IRGA portable, avec des détecteurs IR dans l enceinte qui se définit comme une pince balayée par un courant d air. Cet outils est précieux car il permet de mesurer l impact de l effet de serre (positif pour les plantes), et de vérifier le bon état des cultures pour les agronomes. III) Structure et organisation de la machinerie photosynthétique 1) Structure générale des chloroplastes (type C 3 ) Ils sont de structure granaire, en suspension dans le cytosol des cellules foliaires (20 à 100 par cellule). Leur forme ovoïde est délimitée par une enveloppe composée d une membrane extérieure peu sélective et donc perméable à un très grand nombre de molécules (de taille inférieure à 1000 kda), et d une membrane interne très sélective comportant beaucoup de transporteurs transmembranaires qui contrôlent les transferts de molécules entre le cytosol et le chloroplaste. La substance fondamentale des chloroplastes est le stroma, doté d un ph de 8 à la lumière (ph alcalin), et contenant beaucoup de protéines enzymatiques impliquées dans la réaction sombre de la photosynthèse et le métabolisme réducteur de l azote et du soufre. Le stroma contient également des granules d amidon et des acides nucléiques (ADN et ARN) lui permettant de produire ses propres protéines. Il présente également un réseau de membranes internes disposé dans les grands axes du chloroplaste et portant des vésicules arrondies et aplaties, les thylakoïdes. Ces thylakoïdes se subdivisent en deux régions : les thylakoïdes granaires (les sacs) et les thylakoïdes intergranaires (les lamelles joignant les vésicules). L espace entre les thylakoïdes est appelé lumen, à la différence du stroma, son ph est acide. Les membranes des thylakoïdes sont très fluides et riches en protéines liées au pigment photosynthétique (protéine chlorophylienne), de part la fluidité de cette membrane, les protéines chlorophyliennes sont très mobiles. 2) Les pigments photosynthétiques (assimilateurs) Ils permettent l assimilation du carbone inorganique et sont de nature lipophiles, produits et accumulés dans les chloroplastes (dans la membrane thylakoïdienne). On les solubilise par un broyage des feuilles dans un mélange de solvant organique, et l on obtient un extrait brut de pigment. L analyse pigmentaire de cet extrait est réalisée par chromatographie sur une colonne de silice ou de papier. Il existe plusieurs types de pigments assimilateurs : - Les caroténoïdes - Les chlorophylles
Ces molécules absorbent la lumière visible du fait de leur richesse en doubles liaisons conjuguées. a) Chlorophylles A et B et leur spectre d absorption Leur structure est semblable à celle de l hémoglobine ou du pigment biliaire car elle est composée d un noyau tétrapyrolique (ou noyau perphyrique) constitué de quatre groupements : a, b, c et d, qui lui confère des propriétés hydrophiles. Dans la chlorophylle, le noyau est lié en son sein à un atome de magnésium, contrairement à l hémoglobine où il s agit de fer. Accrochée au noyau, la queue phytol, longue chaîne carbonée linéaire de 20 carbones, confère à la chlorophylle sa lipophilie. La chlorophylle a donc un caractère bipolaire, c est donc une molécule amphiphile. La différence entre la chlorophylle a et la chlorophylle b se situe au niveau du noyau pyrrolique b : pour la chlorophylle A ce groupement est méthylé, pour la B il est aldéhyde ( COH). Leurs comportements chromatographiques sont donc différents. L élimination du magnésium au sein du noyau se fait par acidification et donne naissance à la phéophytine de couleur brune. Dans de l acétone à 80%, les spectres d absorption sont similaires : on remarque deux pics d absorption maximale dans le bleu (430 nm pour A, 454 pour B) et dans le rouge (663 nm pour A, 645 pour B). Les longueurs d ondes sont utilisées pour quantifier la chlorophylle A ou B. In vivo, ces pics d absorption sont légèrement différents car les chlorophylles ne sont pas libres mais associées à des protéines ancrées dans la membrane des thylakoïdes. Plusieurs molécules de chlorophylles peuvent s associer en dimères, tétramères ou polymères, qui vont eux-mêmes s associer à des protéines transmembranaires. On trouve deux types de protéines associées aux chlorophylles : - les protéines CP essentiellement associées à des paquets de chlorophylles A - les protéines LHCP associées au 2 types de chlorophylles et au pigment caroténoïdien et entrant dans la composition des antennes collectrices des photosystèmes Il y a corrélation entre la synthèse de chlorophylles B et la formation de granats (thylakoïdes granaires) car on a remarqué que : - Les plantes d ombre, plus riches en chlorophylles B que les plantes de soleil, ont plus de granats. - Les plantes mutées pour ne plus produire de chlorophylle B ne produisent plus de granats mais conservent une activité photosynthétique. b) Les caroténoïdes et leur spectre d absorption On parle de pigments accessoires de la photosynthèse, ils sont de couleur jaune orangée car riches en liaisons éthyléniques conjuguées : ce sont des composés poly-isoprémiques. On en trouve plusieurs types dans les plantes mais leurs compositions et leurs spectres d absorption sont comparables : - les carotènes de couleur oranges (β-carotènes) - les xanthophylles jaunes (litéine, violaxanthine, zeaxanthine)
Leurs niveaux d oxydation sont différents, la xanthine est en effet la forme oxydée des carotènes. Au niveau de leur spectre d absorption, on constate différents pics d absorption maximaux entre 400 et 500 nm (entre le bleu et le rouge), leur spectre est donc complémentaire avec celui de la chlorophylle. La plante absorbe donc la lumière entre 400 et 700 nm. IV) Spectre d action de la lumière, rendement quantique et effet Emerson 1) Spectre d action de la lumière Il est obtenu en mesurant par IRGA l intensité de la photosynthèse brute (la quantité de CO 2 fixé par unité de temps et par unité de surface de la feuille) en fonction de la lumière incidente. On utilise des lumières monochromatiques de même intensité lumineuse (même quantité de photons). Il y a une superposition entre le spectre d action et le spectre d absorption : la lumière est bien absorbée par les pigments assimilateurs et sera active en photosynthèse, il y a donc une bonne efficacité photosynthétique à des longueurs d onde correspondant au bleu et au rouge. Mais on s aperçoit d un décalage pour une longueur d onde entre 460 et 620 nm, il y a une moindre efficacité photosynthétique pour les pigments accessoires qui absorbent ces longueurs d ondes. La chlorophylle est donc très efficace pour la capture de l énergie lumineuse et sa conversion en énergie chimique, contrairement aux pigments accessoires. 2) Rendement quantique On le note ϕ, il correspond au rapport entre la photosynthèse brute et l intensité lumineuse : " = PSb IntLum = µmoles_co 2 _ fixé µmoles_ Photons_ fixés Le rendement quantique correspond à la quantité de photons devant être absorbés par la plante pour fixer une micromole de CO 2. Le rendement quantique maximal est de l ordre de 0,08 pour des longueurs d onde dans le bleu et le rouge, c est-à-dire que, pour ces longueurs d onde, il faut 8 photons pour que la feuille fixe une micromole de CO 2. Ce rendement diminue pour une longueur d onde d environ 500 nm car les pigments accessoires sont moins efficaces que les chlorophylles, il diminue également pour 600 nm, longueur d onde correspondant au pic d absorption des chlorophylles B qui sont moins efficaces que les A, puis on constate une chute vertigineuse à 680 nm (effet Red drop) alors que la lumière est relativement bien absorbée par les chlorophylles. 3) Effet Emerson La chute du rendement dans le rouge sombre peut être supprimée en exposant la plante à un deuxième faisceau lumineux d une longueur d onde de 650 nm.
Rendement quantique 0,08 + un second faisceau de 650 nm bien absorbé par la chlorophylle B Une seule lumière absorbée par la chlorophylle A longueur d onde (en nm) 660 670 680 690 700 710 720 L effet Red drop est ainsi annulé, on parle d effet Emerson. L absorption des photons par la chlorophylle A est stimulée par l absorption de la lumière par les chlorophylles B. Il y a donc existence de 2 types de complexes photo-récepteurs, l un est activé surtout par la lumière rouge du fait de sa richesse en chlorophylle A : le photosystème I, l autre est activé surtout par des longueurs d ondes inférieures car il est plus riche en chlorophylle B et en pigment accessoire : le photosystème II. V) Structure et fonction des photosystèmes Ce sont des complexes protéo-pigmentaires transmembranaires localisés au sein de la membrane des thylakoïdes. Le photosystème I est localisé au niveau des lamelles intergranaires associées à l ATPase alors que le photosystème II est au niveau des granats. Il y a donc séparation spatiale entre les deux photosystèmes. L intervention de transporteurs d électrons est nécessaire pour transférer ces électrons du photosystème 2 vers le photosystème 1. 1) Structure générale des photosystèmes Modèles simplifiés : algues, modèles évolués : arabette, tabac. Selon les plantes, la nature des polypeptides composant les photosystèmes peut être variable mais une structure générale demeure. Les photosystèmes sont en effet constitués de deux parties : Un centre réactionnel composé d un dimère de chlorophylle A associé à un cœur polypeptidique. Une antenne collectrice : LHC (light harvesting complex), responsable de la capture de la lumière. Les LHC sont composés de plusieurs types de protéines, on parle de LHC I ou II en fonction du photosystème. Le rôle de l antenne collectrice est de capturer le plus large spectre de radiation lumineuse puis de réémettre ces longueurs d onde sous la forme d un seul faisceau monochromatique, de 700 nm pour le photosystème I (on parle de P 700 ) et de 680 nm pour le II (P 680 ), en le focalisant vers le cœur du photosystème, le centre réactionnel.
a) Composition des PS I Le photosystème I est composé de 10 polypeptides différents dont la fonction est encore inconnue. Le cœur réactionnel est composé de : - Un polypeptide CpA en 2 exemplaires, un de 63 kda et l autre de 62 kda, associé à la chlorophylle A - Trois protéines de 20 kda, les protéines fer-soufre jouant un rôle dans le transfert des électrons. En effet, certaines protéines s associent à du fer via des atomes de soufre pour des réactions de catalyse, on trouve les protéines Fe 4 S 4, Fe 2 S 2. L antenne collectrice LHC I, située en périphérie du cœur, est constituée de 3 types de protéines. - La LHC PI (20-23 kda) associée à la chlorophylle A, montrant une efficacité d absorption dans le rouge sombre (longueur d onde inférieur à 680 nm). - Deux polypeptides entre 2 et 7 kda, associés au cœur fonctionnel du photosystème du côté du lumen. b) Composition des PS II Ils sont constitués d une vingtaine de polypeptides différents associés aux pigments. Le cœur est composé de 5 polypeptides différents : - 2 polypeptides D1 et D2 (32 et 33 kda) associés au centre réactionnel - Une protéine cytochromique cyt-b559 - CP 43 et CP 47 associés à la chlorophylle A Les antennes collectrices LHC 2 sont composées de : - 2 protéines CP 24 et CP 26 associées surtout à la chlorophylle A (trois fois plus avec la A qu avec la B) - Trimères de LHC PII situés en périphérie et associés autant à la chlorophylle B qu à la A ; il y a séparation spatiale au sein des photosystèmes caroïdiens : la zéa/violaxanthine est localisée sur les protéines CP 24, CP 26 et CP 29. Les trimères représentent 75% du volume de l antenne collectrice. - 3 polypeptides du lumen associés au cœur du PS II via des atomes de manganèse, constituant le complexe manganèse (complexe Z) catalysant la photo-oxydation de l eau.
2) Fonctionnement général des antennes collectrices LHC La capture de lumière va exciter les pigments. Au sein de la LHC, une molécule pigmentaire absorbe un photon en 10-15 s, le pigment devient excité et revient à un état stable en cédant son énergie d excitation à un pigment voisin. Il existe différentes formes de dissipation de cette énergie d excitation : - Dissipation calorifique. - Émission de fluorescence à la lumière. P + λ O P* P + λ F (λ O < λ F ). La fluorescence des chlorophylles se situe dans le rouge (700 nm). E F < E O, E F - E O = chaleur. La dissipation calorifique accompagne donc celle par fluorescence. - Dissipation photochimique, majoritaire (80 % des apports en énergie), consistant en un transfert par résonance de l énergie d excitation d un pigment à un autre tout au long de l antenne collectrice vers le centre réactionnel en 10-10 secondes. Ce transfert nécessite une proximité réglée (de 1 nm) des chlorophylles. 3) Fonctionnement général des centres réactionnels La molécule de chlorophylle A va convertir l énergie d excitation en énergie photochimique, cette conversion nécessite une séparation des charges. La chlorophylle A va se charger positivement et libérer un électron qui va être pris en charge par un accepteur d électron qui va lui-même passer d une forme oxydée A+ à une forme réduite A-. C est une composante du cœur du photosystème. La chlorophylle chargée positivement doit revenir vers une chlorophylle neutre, elle a donc besoin d un électron. Une molécule donneuse d électrons D-, initialement sous une forme réduite, s oxyde en D+ en cédant un électron à la chlorophylle. On peut visualiser un transfert d électron entre le donneur et l accepteur. Ce transfert se fait contre le gradient de potentiel d oxydoréduction des molécules donneuses et accepteuses, il nécessite donc un apport énergétique qui correspond à l énergie d excitation des chlorophylles. La chlorophylle est donc un catalyseur du transfert d électron en captant l énergie d excitation. A+ Chl A + énergie d excitation ionisation Chl A + + e - D+ D- A- Photochimie : ensemble de processus correspondant à la réaction de transfert de l énergie d excitation au sein des LHC associée au processus de séparation des charges fonctionnelles.
a) La photochimie des PS II Le donneur primaire d électrons est un résidu tyrosine spécifique de la protéine D1, l accepteur primaire est un pigment phéophytine. Chl A + E excitation Chl A + Phéo + oxydée Plastoquinone (A, B, C, D) Q ++ A oxydée Q B oxydée 1 ps La fixation du quinone A sur le PS II se fait sur un site de la protéine D1 Tyr + oxydée Tyr - réduite Phéo - réduite Q - - A réduite Q B réduite + 0,1 V Complexe Z - Complexe Z + 2 e - 2H + + ½ O 2 Photo-oxydation H 2 O + 0,8 V La production d une molécule d O 2 nécessite la photo-oxydation de deux molécules d H 2 O, ce qui entraîne une production de quatre électrons que le complexe Z est en mesure d accepter en raison de ses quatre atomes de manganèse. Ce complexe Z peut être sous différents états, les états S. λ 1 λ 2 λ 3 λ 4 S 0 S 1 + S 2 ++ S 3 +++ S 4 ++++ L état S 4 piège les quatre électrons issus de la photo-oxydation de deux molécules d H 2 O. La production d O 2 nécessite quatre séparations de charges successives au sein du photosystème II et quatre photons au niveau de l antenne collectrice. b) Photochimie du PS I L accepteur primaire n est pas encore identifié et mal caractérisé, on le note X. Son potentiel d oxydoréduction est de -0,5 V. Le donneur primaire est une protéine non constitutive du PS I, c est une protéine cuivrée et présente dans le lumen des thylakoïdes : la plastocyanine (notée PC).
Chl A + E excitation Chl A + X + oxydée Ferredoxine + NADP + ox Fe 2 S 2 (dans lumen) (dans stroma) PC + PC - ox red X - réduite Ferredoxine - NADPH réd + H + Ce NADPH sera disponible pour la réaction sombre qui régénèrera la forme oxydée NADP + 4) Description des transporteurs d électrons photosynthétiques a) Plastoquinones (Pq) Ce sont des composés lipidiques, donc très mobiles dans les membranes, contenant deux fonctions cétones pouvant être réduites en fonctions alcool. Les plastoquinones peuvent recevoir deux électrons. PQ + 2e - + 2H + PQH 2 Les plastoquinones jouent le rôle de réservoirs d électrons prélevés au niveau des PS II et devant être livrés au PS I. Une molécule de plastoquinone peut recevoir deux électrons, une stoechiométrie d un pour un entre le PS I et le PS II n est pas nécessaire, le rapport des PS II sur les PS I étant de 1,5, sauf pour les plantes de types C 4 où les PS I sont majoritaires. b) Complexe cytochromique b 6 f Il s agit d un complexe macromoléculaire transmembranaire localisé équitablement au niveau des granats et des lamelles intergranaires. Sa fonction générale est d accepter les électrons des plastoquinone réduite et de les délivrer séquentiellement à la plastocyanine. Ce complexe est composé de quatre protéines : - Un cytochrome f volumineux (250 kda) contenant quatre atomes de fer - Un cytochrome b 6 - Un cytochrome 4 mal caractérisé - Une protéine fer-soufre Fe 2 S 2, la protéine de Rieske Ce complexe est très peu mobile, ce sont les plastoquinones et les plastocynanines qui viennent à lui. c) Plastocyanine (Pc) Cette molécule contient deux atomes de cuivre qui lui confère une couleur bleue sous sa forme oxydée. Son poids est de 20 kda et son potentiel redox de +0,37V, légèrement supérieur à celui du complexe b 6 f. La plastocyanine va prélever des électrons spontanément à partir du complexe cytochrome b 6 f. Sa forme réduite est transférée vers les PS I sous une forme soluble dans le lumen.
d) Le cycle des quinones Pheo - + Pq ox Pq - semi-réduite + Pheo oxydée Pheo - + Pq - Pq 2- réduite + Pheo oxydée Pq 2- + 2H + PqH 2 (plastoquinol) PqH 2 + cyt b 6 PqH + cyt b 6 - + H + (dans le lumen) PqH + cyt f Pq oxydée + cyt f - + H + Ce transfert d électrons induit un mouvement des plastoquinones dans le sens inverse des aiguilles d une montre. Ce mouvement s explique par la localisation du site de fixation des molécules PqH 2 et PqH sur les cytochromes respectivement b 6 et f. Le site de fixation de PqH 2 correspond au site Z appartenant au cytochrome b 6 et localisé côté lumen, et le site de fixation de PqH correspond au site C appartenant au cytochrome f, localisé côté stroma. Cyt b 6 - + Pc cyt b 6 + Pc - Cyt f - + Pc cyt f + Pc - e) La ferredoxine C est une protéine fer-soufre de type Fe 2 S 2 correspondant à l accepteur terminal des électrons issus du PS I. Cette protéine est située côté stroma, fixée à la membrane thylakoïdienne. La ferredoxine réduite va transférer un électron au NADP +, suivant le gradient de potentiel redox et facilitée par la protéine enzymatique ferredoxine NADP + réductase (FNR), localisée au même endroit qu elle et catalysant donc la réaction suivante : 2Fd - + NADP + + 2H + 2Fd oxydé + NADPH + H + (NADPH 2 ) f) Schématisation et localisation de la chaîne des transporteurs d électrons photosynthétiques (schéma en Z) Lorsque les électrons circulent de droite à gauche, il n y a pas besoin d un apport en énergie lumineuse, en revanche cette énergie est nécessaire lorsque les électrons circulent de gauche à droite. Le transport des électrons est initié par la photolyse de l eau et se termine par la réduction du co-facteur NADP +. Le schéma en Z correspond à un transport d électrons acyclique impliquant l activité en série des deux photosystème, le transport cyclique n implique que le photosystème I. La ferredoxine peut transférer des électrons au cytochrome b 6 f, le transport est alors cyclique et il n y a pas de production de NADPH 2, ce qui est néfaste pour les réactions sombres.
g) Réaction de Hill Cette méthodologie permet d estimer la vitesse du transport d électrons de nature acyclique, c est une réaction in vitro, invasive car on la réalise à partir de chloroplastes abîmés au niveau de leur membrane (le contenu du stroma est perdu et les chloroplastes ne contiennent plus d accepteur final d électrons). On substitue le NADP + par un accepteur artificiel d électrons dont l intensité de réduction peut être suivie par spectrophotométrie du fait de la décoloration du milieu d incubation. A + H 2 O AH 2 + ½ O 2 L accepteur artificiel à un potentiel d oxydoréduction supérieur à celui de la ferredoxine, on trouve notamment : - Le Ferricyanure de K + (Fe 3+ jaune Fe 2+ incolore) - Le DCPIP DiChloro-Phéno-Indophénol (bleu oxydé incolore réduit DCPIPH 2 ) - Le Méthylviologène (MV) ou Paraquat H 2 O + MV MVH 2 + ½ O 2 Anaérobie stricte MVH 2 + O 2 MV + H 2 O 2 Réaction de Mehler (détruit chloroplastes) h) Régulation de la répartition de l énergie d excitation des antennes collectrices entre les PS I et les PS II Pour que le transport d électrons fonctionne, il faut que les PS I et II soient excités équitablement, or, durant la journée, il y a davantage émission de rouge clair (absorbé par les chlorophylles B des PS II) que de rouge sombre (absorbé par les chlorophylles A des PS I). Pour avoir une régulation et une égalité en termes d énergie, les antennes collectrices sont mobiles des PS II vers les PS I. Les photosystèmes ont deux états : 1 et 2. L état 1 du PS II est obtenu quand le PS II est beaucoup excité par sa lumière spécifique, le PS I étant inactif. Le PS II va produire des électrons (séparation de charge) récupérés par les plastoquinones, et la grande majorité des plastoquinones se retrouvent à l état réduit. La concentration en PqH 2 est donc très supérieure à la concentration en Pq, et le PqH 2 en excès induit, par l intermédiaire du complexe c 6 f, l activité d une protéine kinase qui phosphoryle spécifiquement les LHC II (qui portent ainsi des charges négatives). Le centre réactionnel et les LHC II sont donc chargés négativement, et les LHC II phosphorylés sont repoussés et migrent vers les centres réactionnels du PS I qui, eux, sont chargés positivement. Les PS II ayant perdu leurs LHC sont passés à l état 2. Ce processus est réversible, en effet l excitation des PS I provoque un déséquilibre et les plastoquinones donnent des électrons au PS II. La concentration de Pq est alors supérieure à la concentration en PqH 2. Une activité phosphatase va déphosphoryler les LHC II qui reviennent vers le centre réactionnel des PS II, et ceux-ci retrouvent l état 1. Il y a donc un aller-retour constant des LHC II entre les PS I et les PS II, ce mouvement est contrôlé par le rapport entre la kinase et la phosphatase (si ce rapport est supérieur à 1, les LHC II vont vers les PS I). La taille des LHC est très variable les conditions environnementales, et la taille des PS I peut fortement augmenter en recevant des LHC II.
i) Les herbicides anti-photosynthétiques Ils sont utilisés contre une invasion de mauvaises herbes et sont composés de molécules (appliquées par voie racinaire ou foliaire) inhibant la photosynthèse en agissant sur la réaction claire (blocage de la photochimie) et en empêchant ainsi la plante de fixer de l O 2. Lorsque les herbicides sont non sélectifs de la culture, on parle d herbicides totaux. Méthylviologène (ou Paraquat) a pour cible le PS I et va substituer par son action l accepteur d électrons par du NADP, ce qui va causer une perte de l intégrité du chloroplaste (réaction de Mehler) et entraîner la nécrose de la plante suite au rejet de H 2 O 2. C est un herbicide de contact qui reste immobile dans les zones d application. Cette molécule est toxique et a été retrouvée dans des nappes phréatiques, ce qui lui a valu une interdiction de commercialisation. Triazines : herbicides totaux systémiques qui se déplacent dans la plante, ils sont utilisés dans le secteur non agricole pour désherber les champs de maïs. Il intervient dans le cycle de la photochimie du PS II et cible plus précisément les protéines D 1 du cœur des PS II, s opposant ainsi à la fixation des plastoquinones et interrompant le transfert d électrons. Depuis septembre 2002, la triazine est interdite à la commercialisation car faiblement retenue par le sol et faiblement dégradée par la flore bactérienne, de plus on a constaté une apparition de résistance à cet herbicide au sein des populations de mauvaises herbes. Urées substituées : on trouve parmi elles la dichlorométhylurée, autorisée pour une utilisation non agricole, ciblant la protéine D 1 des PS II avec une meilleure efficacité que les triazines. Mais le risque de voir apparaître une population résistante existe et la DCMU est facilement lessivée par les sols. 5) La phosphorylation Elle a lieu dans les chloroplastes à la lumière et est couplée au transport d électrons : il y a production d ATP impliquant des complexes transmembranaires ATP synthases situés sur les lamelles intergranaires et dont l activité est liée au transport des électrons. Les ATP synthases utilisent le gradient de protons à l interface de la membrane des thylakoïdes intergranaires, gradient obtenu par la propriété imperméable aux cations de la membrane thylakoïdienne, par la production de protons par photolyse de l eau côté lumen, par l arrivée de protons à partir du stroma via le cycle des quinones et enfin, côté stroma, par la consommation de protons pour la production de NADPH 2. Une partie des protons du lumen retourne dans le stroma via le canal hydrophile des ATP synthases. Au cours de cette diffusion, une partie de l énergie de dissipation des protons est cédée au complexe ATP synthase pour la production d ATP dans le stroma. On observe deux types de phosphorylation : - Acyclique, liée au transport d électrons (schéma en Z) - Cyclique, liée à la production d ATP par le PS I uniquement
6) Bilan énergétique des réactions photochimiques (claires) de la photosynthèse 8 photons (4 PS I, 4 PS II) PHOTOCHIMIE 2H 2 O + 2 NADP + O 2 + 2 NADPH 2 3(ADP + Pi) 3 ATP Énergie (3 ATP + 2 NADPH 2 ) Rendement : = 40% (perte de 60% de l énergie) Énergie (8 photons) VI) La photosynthèse chez le soja (C 3 ) 1) Approche écophysiologique L environnement a un impact sur la photosynthèse. À la lumière, on a : A = PSb PR R avec A : assimilation photosynthétique, PSb : fixation de CO 2, PR et R : production de CO 2. La perte de CO 2 par photorespiration est minimisée par la plante car une forte proportion de CO 2 est réutilisée pour la photosynthèse. a) Impact de l intensité lumineuse A (µmoles de CO 2 fixé.h -1.m -2 ) 2) Phase de saturation, seuil maximal de la photosynthèse 3) Un fort éclairement s accompagne de la diminution de l assimilation photosynthétique : caractéristique des C 3 1) Proportionnalité entre A et I.L Point de compensation lumineuse : il y a égalité entre la quantité de CO 2 fixé et perdu, PSb=PR+R, le gain en CO 2 est nul Intensité lumineuse (µmoles photons PAR m -2.s -1 )
A (µmoles de CO 2 fixé.h -1.m -2 ) 2) Saturation : capacité maximale des chloroplastes à fixer le CO 2 1) Proportionnalité entre l intensité lumineuse et l intensité de fixation du CO 2 par les chloroplastes Photosynthèse brute PSb : fixation de CO 2 dans les chloroplastes par la réaction sombre Intensité lumineuse (µmoles photons PAR m -2.s -1 ) Intensité respiratoire R, indépendante de l intensité lumineuse incidente L assimilation photosynthétique diminue en réponse à de forts éclairements, dans de telles conditions, la photorespiration limite l assimilation photosynthétique et donc la croissance de la plante. b) Impact d un déficit hydrique A (µmoles de CO 2 fixé.h -1.m -2 ) Intensité photorespiratoire PR lumière dépendante, proportionnelle à l intensité lumineuse Soja irrigué Obscurité Soja non irrigué obscurité 6h 12h 18h
L état hydrique influe sur l assimilation photosynthétique. Bonne irrigation : l assimilation augmente sur une période prolongée de la journée et diminue rapidement en fin de journée en réponse à une diminution de l intensité lumineuse. Mauvaise irrigation : l assimilation est très limitée en termes d intensité et de durée (jusqu à 12h). Il y a une perte d eau par transpiration : celle-ci est régulée par la fermeture des pores pendant les périodes chaudes. Lors de la matinée, il y a ouverture partielle des stomates et une entrée du CO 2 mais la photosynthèse reste réduite car le taux de CO 2 est faible. Pendant les périodes chaudes, les stomates se ferment et il n y a plus d entrée de CO 2, la photosynthèse s arrête et l assimilation diminue, la croissance est donc limitée. Ainsi, pour une plante de type C 3, on observe une forte croissance dans des conditions de bonne disponibilité de l eau dans le sol et de forte intensité transpiratoire. c) Effet de la température ambiante Pour une température inférieure à 10 C, l assimilation est faible voire nulle car il y a inactivation du métabolisme et fermeture des stomates. Entre 10 et 25 C, l assimilation est proportionnelle à la température. La température optimale est située entre 25 et 30 C, au-delà il y a diminution de l assimilation et donc de la croissance car les stomates se ferment pour réduire la transpiration (dessèchement de l air). d) Impact du taux d O 2 La teneur en O 2 influence l assimilation, l appauvrissement de l air en O 2 est bénéfique à l assimilation des plantes, surtout sous de fortes intensités lumineuses. Pour des concentrations de 0 à 2% en O 2, l intensité respiratoire est proportionnelle à la teneur en O 2, elle est maximale lorsque celle-ci est supérieure à 2%. Il y a ainsi une forte sensibilité de la respiration par rapport au taux d O 2. Entre 0 et 2% d O 2, la photorespiration est nulle, mais au-delà de 2% (jusqu à 100), il y a une augmentation progressive de l intensité photorespiratoire. Ainsi, lorsqu il y a un enrichissement de l air en O 2, la photorespiration augmente et donc l assimilation diminue. À l inverse, lorsque le taux d O 2 diminue, l intensité photorespiratoire diminue et l assimilation augmente. Toute condition environnementale causant une augmentation de la teneur en O 2 des cellules photosynthétiques favorisera la photorespiration et défavorisera la photosynthèse, par exemple le stress hydrique, les forts éclairements et les augmentations de température. e) Impact du taux de CO 2 de l air ambiant Ce taux est faible par rapport au taux d O 2. L intensité respiratoire est indépendante du taux de CO 2 et l intensité photorespiratoire est maximale entre 0 et 0,03% puis diminue entre 0,03% et 2%. Ainsi, quand le taux de CO 2 augmente, la photorespiration diminue et l assimilation augmente, à l inverse, quand ce taux diminue, la photorespiration augmente et l assimilation diminue. L intensité photorespiratoire va dépendre du rapport photosynthétiques. [ O 2 ] [ ] CO 2 dans les cellules
Si ce rapport augmente, l assimilation diminue. S il diminue, l assimilation augmente. Ce rapport est corrélé au degré d ouverture des stomates. Si les stomates se ferment, le rapport augmente car il y a une réduction de la diffusion du CO 2 dans les cellules alors que la photolyse de l eau est maintenue et donc la concentration en O 2 est maintenue dans les cellules photosynthétiques. BILAN : La photorespiration des plantes réduit la productivité des plantes C3 et limite donc la photosynthèse. On a eu l idée de produire des plantes génétiquement modifiées sans photorespiration pour augmenter leur productivité, mais la productivité diminuait sous de forts éclairements. La photorespiration joue donc un rôle de protection vis-à-vis des forts éclairements. 2) Les grands traits des réactions sombres de la photosynthèse de type C 3 a) L étape de la carboxylation intrachloroplastique médiée par le RubisCo Cette étape ne nécessite pas directement de l énergie lumineuse. Sous l action de la RubisCo (ribulose 1,5 Bis-Phosphate Carboxylase Oxygénase), le CO 2 atmosphérique est fixé dans les chloroplastes et il y a formation d un intermédiaire instable à 6 carbones qui sera hydrolysé en deux A 3 PG (Acide triphospho glycérique). La réaction est lente, l affinité de la Rubisco par rapport au CO 2 est faible (Km = 20 µm). Le stroma des chloroplastes est riche en Rubisco qui représente à elle seule 50% des protéines des plantes C 3. Ainsi, dans les plantes C 3, la photosynthèse brute correspond à l intensité de l activité de la Rubisco. b) Cycle de Calvin-Benson La carboxylation avec la Rubisco n en est que la première étape, on l appelle également cycle réducteur des pentoses phosphates (CRPP). Ce cycle est observable à la lumière dans le stroma, il correspond à la réaction sombre et est découpé en 3 phases : Rubisco trioses P 3 RuBP + 3 CO 2 6 APG 6 C 3 P (Gal 3P et DHAP) carboxylation réduction/phosphorylation 3 ADP 6 ADP 6 ADP + Pi + Pi 6 NADPH 2 6 NADP + 3 ATP régénération du RuBP 3 C 5 P 5 C 3 P 1 C 3 P en excès (3-ribulose 5P) 2Pi Gal 3P : glycéraldéhyde triphosphate DHAP : dihydroxyacétone phosphate Consommation de 9 ATP et de 6 NaDPH 2
c) Devenir métabolique des C 3 P produits en excès CO 2 chloroplaste cytosol : cellule du mésophylle RuBP +CO 2 CC C 3 P Amidon stroma Transporteurs spécifiques des C 3 P de type Anti-corps : translocateurs de phosphate Pi C 3 P Glycolyse respiration Saccharose Durant la période éclairée, la concentration de saccharose augmente fortement par rapport à celle de l amidon en début de journée, alors qu en fin de journée, la plante produit plus d amidon que de saccharose. d) Équilibre entre CO 2 fixé et O 2 libéré Réaction sombre : 3 CO 2 fixés pour 9 ATP et 6 NADPH 2. Réaction claire : production de 6 NADPH 2 et photolyse de 6 H 2 O, libération de 12 H +, de 12 électrons et de 3 O 2. Équilibre entre les deux réactions : fixation d un CO 2 pour le rejet d un O 2. e) La RubiscO et la photorespiration La photorespiration correspond à la consommation de O 2 par le chloroplaste à la lumière, elle est due à la bifonctionnalité de la RubiscO : Carboxylation : RuBP + CO 2 2 APG Oxygénation : RuBP + O 2 APG (pour C.C) + PG (2C) (pour métabolisme PR) La RubiscO est plus affine pour le CO 2 que pour l O 2 (dix fois plus). Km (CO 2 ) = 20 µm alors que Km (O 2 ) = 250 µm Le métabolisme de la photorespiration implique différents compartiments cellulaires : les chloroplastes, le cytosol, les péroxysomes, les mitochondries. Ce métabolisme est consommateur de NADPH 2 dans les chloroplastes et producteur d acides aminés (Sérine et Glycine) dans les péroxysomes et les mitochondries, accompagné d un dégagement de CO 2. Le bilan est d un gain d O 2 et d une perte de CO 2. Dans les conditions normales, la carboxylation prévaut sur l oxygénation, mais dans des cas particuliers (stress hydrique) où la concentration d O 2 est supérieure, c est l oxygénation qui prévaut. Sous de forts éclairements, il y a une augmentation de la température, l air se dessèche et l ouverture des stomates se réduit, et la diffusion de CO 2 dans la plante s en trouve ainsi réduite. Il y a donc diminution de l importance du cycle de Calvin, et sans la photorespiration il y aurait une diminution de la concentration en NADP + dans le stroma et ainsi un manque d accepteurs finals d électrons photosynthétiques issus du PS I, ce qui entraînerait un engorgement d électrons sur la chaîne des transporteurs et un enrichissement en O 2 des chloroplastes. L O 2 peut capter les électrons directement à la sortie du PS I et, via la réaction de Mehler, peut se transformer en H 2 O 2 qui détruirait les chloroplastes.
Seulement la photorespiration permet de limiter un tel danger car elle est consommatrice de NADPH 2 et régénère le NADP + nécessaire aux réactions claires. La photorespiration se substitue ainsi aux réactions sombres en cas de disfonctionnement de ces dernières. VII) La photosynthèse chez le maïs, plante modèle C 4 1) Approche écophysiologique comparative C 4 -C 3 L assimilation photosynthétique a deux paramètres : la température foliaire et le taux de CO 2 de l air ambiant. La réponse est spécifique du type photosynthétique. La température optimale pour l assimilation est plus élevée pour le C 4 (40 C pour le maïs). À 25 C, l assimilation est de 30% de sa valeur optimale. Les plantes C 4 sont donc adaptées à un environnement tropical. Pour des taux de CO 2 élevés (400 ppm), le maïs et le soja ont la même assimilation. Pour des taux plus faible (inférieurs à 200 ppm), l assimilation du maïs est supérieure à celle du soja. Le point de compensation du CO 2 (assimilation nulle) est de 50-70 ppm pour les C 3 et de 0 à 10 ppm pour les C 4. Cette différence peut s expliquer par deux éléments : les C 4 ont une meilleure efficacité de fixation du CO 2 pour le maïs et ont une intensité de photorespiration faible voire nulle. 2) Structure et ultra structure d une feuille de maïs Chez les C 3, seul le mésophylle est chlorophyllien et tous les chloroplastes sont de types granaires. Chez les C 4, on trouve 2 types de tissus chlorophyllien et photosynthétiques : le mésophylle et une couche de cellules protectrices des tissus conducteurs, la gaine périvasculaire chlorophyllienne et photosynthétique. Ces deux tissus participent à la photosynthèse générale de la feuille, et les structures de leurs chloroplastes sont différentes. a) Les chloroplastes granaires du mésophylle Ils sont classiques : granaires et déficients en Rubisco, ils ne sont pas responsables de la fixation du CO 2. b) Les chloroplastes agranaires de la gaine périvasculaire Ils sont volumineux et produisent de l amidon, ils sont de type agranaire, ne comportant que des thylakoïdes lamellaires mais pas de PS II (car absence de granats). La conversion de l énergie lumineuse se fait par le biais du PS I. Les chloroplastes agranaires ne pouvant photolyser l eau, le transport des électrons se fait de manière cyclique autour du PS I, la production de NADPH 2 est nulle. Ces chloroplastes sont abondants en Rubisco : le cycle de Calvin est fonctionnel et il y a un excès de C 3 P qui permet la synthèse de l amidon et du saccharose, ce dernier étant transféré dans le phloème vers les organes puits. La gaine périvasculaire est déficiente en O 2 car il n y a pas de photolyse de l eau et ces cellules possèdent une paroi extracellulaire très épaisse et fortement imprégnée de lignine, ce qui abaisse la possibilité d une diffusion de l O 2 à travers la paroi. Mais il subsiste suffisamment d O 2 pour que les cellules puissent respirer, seulement cette déficience est néfaste à l expression de la photorespiration.
3) Schéma général de la photosynthèse chez le maïs On trouve de nombreuses interconnexions symplasmiques entre les cellules chlorophylliennes et les cellules de la gaine : ce sont les plasmodesmes qui permettent le trafic de vésicules entre les 2 cellules. La photosynthèse chez le maïs se découpent en 11 étapes. 1- Carboxylation primaire dans le cytosol des cellules mésophyliennes : fixation du CO 2 atmosphérique impliquant la PEPc (Phosphoénol pyruvate carboxylase), une enzyme abondante chez les C 4 et très affine vis-à-vis du CO 2 (Km = 7 µm). Il y a ainsi une meilleure efficacité de fixation du CO 2 chez les C 4. Cette carboxylation s accompagne de la production d AOA, une molécule cytotoxique devant rapidement être métabolisée et transférée dans le chloroplaste granaire en empruntant un transporteur anti-corps AOA/malate. 2- Réduction de l AOA en malate par une enzyme intra-chlorophyllienne, la malate déshydrogénase NADPH dépendante (la NADPH provenant des réactions claires). Le malate produit sort dans le cytosol ave le transporteur anti-corps AOA/malate. 3- Diffusion passive du malate vers la gaine périvasculaire, cette diffusion suit un gradient décroissant de concentrations en malate. 4- Le malate est transporté dans le stroma des chloroplastes agranaires pour y subir une décarboxylation accompagnée d une oxydation NADP + dépendante catalysée par l enzyme malique EM : Malate + NADP + Pyr + CO 2 + NADPH 2 L EM a un rôle très important car son activité fournit le CO 2 et le pouvoir réducteur nécessaire au cycle de Calvin. 5- Carboxylation secondaire catalysée par la Rubisco, première étape du cycle de Calvin. Les chloroplastes agranaires ne peuvent pas produire de NADPH 2 en raison de leur transport d électrons cyclique. 6- et 7- Production de C 3 P servant à synthétiser l amidon dans les chloroplastes et le saccharose dans le cytosol. Une proportion de ce C 3 P peut se diffuser vers le mésophylle pour servir à la synthèse de saccharose dans ces cellules. 8- L acide pyruvique va être réutilisée pour régénérer le PEP nécessaire à l activité du PEPc dans le mésophylle, ce PEP va être diffusé de manière passive via les plasmodesmes (gradient décroissant en pyruvate). 9- Dans le mésophylle, le pyruvate va être transporté dans les chloroplastes granaires. 10- Phosphorylation du pyruvate, production de PEP catalysée par la pyruvate kinase produite par la phosphorylation acyclique. 11- Transport du PEP dans le cytosol, etc
4) Conclusion Pourquoi les C 4 n ont pas de photorespiration? Les réactions claires et sombres se déroulent dans des tissus différents : la photolyse de l eau a lieu dans le mésophylle alors que la carboxylation secondaire se déroule dans les chloroplastes de la gaine périvasculaire. Il n y a pas de photorespiration dans les chloroplastes du mésophylle car ceux-ci sont déficients en Rubisco, ni dans la gaine car les chloroplastes agranaires sont déficients en O 2. Pourquoi le maïs est plus productif que le soja? L absence de photorespiration augmente le gain en CO 2, et la PEPc abondante dans le mésophylle (2 et 4 fois plus que la Rubisco) est très affine pour le CO 2. Ainsi, pour un même taux de CO 2 dans la cellule, le maïs aura une assimilation photosynthétique très supérieure à celle du soja. En cas de stress hydrique, les C 3 et C 4 ferment leurs stomates et le taux de CO 2 chute dans les tissus, les cellules du maïs sont plus efficaces dans la capture du CO 2 que celles du soja.