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JF Perrin mise à jour 2022
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Les cyanobactéries (des bactéries didermes à membrane externe à lipopolysaccharide, Gram-)ont inventé un système membranaire interne dédié aux réactions "lumineuses" de la phototrophie. Les antennes collectrices de lumière sont "face externe" des membranes des thylacoïdes (=phycobilisomes pour ceux qui aiment le vocabulaire compliqué).
Les photosystèmes des cyanobactéries contiennent de la chlorophylle dite de type a (la même que celle des végétaux verts). Le photosystèmeII, PSII est souvent appelé P680 dans la littérature
(maximum d'absorption à 680 nm) et le photosystèmeI P700 ((maximum d'absorption à 700 nm).
Conclusion partielle : photolyse de l'eau qui se comporte en donneur externe d'électrons et régénération de NADPH et d'ATP qui permettront l'assimilation du CO2. On a une photolithotrophie très similaire à celle des plantes vertes. Les chloroplastes des plantes vertes sont dérivés d'une "cyanobactérie ancestrale" qui en endosymbiose (dans les chloroplastes des plantes vertes on retrouve des ribosomes de type bactérien ...Mais c'est une autre histoire...).
Les cyanobactéries sont photolithotrophes autotrophes, elles assimilent le dioxyde de carbone (et des carbonates) par le cycle de Calvin-Benson avec sa célèbrissime enzyme Rubisco qui réalise la passage du C de minéral à organique.
Dans le bilan du cycle de Calvin, le dioxyde de carbone est assimilé en glyceraldéhyde-3-phosphate, le métabolite intermédiaire qui sera la source de C pour toutes les voies de biosynthèse.
On trouvera de nombreux schémas et explications de ce cycle, par exemple à https://rnbio.upmc.fr/physio_veg_photosynthese_17_calvin_etape_1. Ici il suffira d'en comprendre le bilan :
l'assimilation du CO2 implique une réduction (dont le bilan redox est donc facile à équilibrer) et une demande en énergie ATP (ça ça ne peut se déterminer que dans le détail du cycle).
La figure ci-dessous donne ce bilan.
Le schéma ci-dessous est adapté de "Lea-Smith et al. Photosynthetic, respiratory and extracellular electron transport pathways in cyanobacteria, Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics, Volume 1857, Issue 3,2016, pages 247-255" https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005272815002145#f0005et et de "Hertel, Stefanie & Steuer, Ralf. (2016). Toward Multiscale Models of Cyanobacterial Growth: A Modular Approach. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology" ( https://www.researchgate.net/figure/A-generic-view-of-the-cyanobacterial-electron-transport-chains-eTCs-species-specific_fig1_311904565).
Les cyanobactéries, notamment des océans, sont des producteurs clés de dioxygène pour l'atmosphère de la planète.
De nombreuses cyanobactéries sont fixatrices de diazote atmosphériques (cellules différenciées en cystes) et sont des intervenants clés du cycle de l'azote de la planète.
Les cyanobactéries sont des spécialistes de la symbiose. De nombreux lichens sont des symbioses cyanobacterie/champignon.
En milieu aquatique marin ou lac d'eau douce, si les conditions deviennent très favorables (apport brutal de phosphates, de nitrates ...), les cyanobactéries peuvent donner naissance à des efflorescences (accumulation rapide de biomasse énorme sur une grannde surface, bloom en anglais) de très grande ampleur. A cause de leur pigmentation, les efflorescences de cyanobactéries sont souvent bleue-fluorescent.