Par Kevin Beck, mis à jour le 30 août 2022
Les cellules sont les éléments constitutifs de la vie et, dans les organismes complexes, elles sont hautement spécialisées. À l’intérieur de ces cellules, les organites accomplissent des tâches essentielles qui maintiennent des conditions cellulaires optimales pour la survie. Parmi ceux-ci, deux organites :les mitochondries et les chloroplastes - agissent comme des centrales électriques des cellules, convertissant les nutriments en énergie utilisable.
Les procaryotes, comme les bactéries et les archées, sont généralement des organismes unicellulaires qui dépendent presque exclusivement de la glycolyse, une voie de production d'énergie qui se produit dans le cytoplasme. Les eucaryotes, quant à eux, possèdent des organites membranaires qui répartissent le travail entre divers processus métaboliques. Alors que les deux types de cellules contiennent de l'ADN, une membrane plasmique, un cytoplasme et des ribosomes, les cellules eucaryotes ajoutent des organites comme des mitochondries et des chloroplastes pour répondre aux demandes énergétiques complexes.
Les mitochondries et les chloroplastes portent leur propre ADN circulaire, caractéristique de leur passé évolutif en tant que bactéries indépendantes. Selon la théorie endosymbiotique, ces bactéries ont été englouties par les premiers eucaryotes et ont conservé leurs capacités métaboliques, donnant naissance à la cellule eucaryote moderne.
Les plantes génèrent du glucose par la photosynthèse, un processus en deux étapes qui se déroule dans les chloroplastes. Ces organites abritent la chlorophylle, le pigment qui donne aux plantes leur couleur verte, au sein des membranes thylakoïdes. L'énergie lumineuse est exploitée pour produire de l'ATP et du NADPH, qui sont ensuite utilisés pour synthétiser du glucose à partir du dioxyde de carbone et de l'eau. Le glucose qui en résulte fournit de l'énergie à la cellule et, finalement, aux organismes qui consomment des matières végétales.
Chez les plantes et les animaux, les mitochondries effectuent la respiration aérobie, c'est-à-dire la dégradation du glucose pour libérer l'ATP. Le pyruvate, le produit final de la glycolyse, est transporté dans la matrice mitochondriale, converti en acétyl-CoA et introduit dans le cycle de Krebs. Les électrons du cycle de Krebs voyagent ensuite à travers la chaîne de transport d'électrons sur la membrane mitochondriale interne, entraînant la synthèse de 34 à 36 molécules d'ATP par glucose, en plus des deux ATP générées par la glycolyse.
Ces organites illustrent comment la production d'énergie cellulaire a évolué pour répondre aux demandes de formes de vie de plus en plus complexes.