Autotrophes et hétérotrophes

On peut diviser le monde vivant en deux grands types d’organismes selon leur mode de nutrition, soit les autotrophes et les hétérotrophes.

Autotrophes

Les autotrophes produisent leur propre matière organique à partir de matière minérale puisée dans leur milieu (carbone inorganique, eau, sels minéraux) en utilisant l’énergie lumineuse par la photosynthèse. Les principaux autotrophes sont les cyanobactéries, les algues et les plantes terrestres (mousses, fougères, conifères, plantes à fleurs). À la base de presque toutes les chaînes alimentaires, ces producteurs sont le support de toute vie animale.

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Les plantes puisent l’eau et les sels minéraux dans le sol grâce à leurs racines et fixent le gaz carbonique dans l’air grâce aux feuilles. Ces dernières captent l’énergie solaire grâce à la présence de chlorophylle, un pigment contenu dans les chloroplastes de leurs cellules qui leur donne leur couleur verte. L’énergie solaire est convertie en énergie chimique, qui est utilisée pour réduire le sous forme de sucres (glucides). les sucres produits par la photosynthèse sont transformés en saccharose pour être exportés vers les autres cellules. Celui-ci est transporté dans la sève organique par le phloème jusqu’aux organes cibles où il est utilisé pour les besoins de la plante. Les excédents de sucres produits lors des périodes de forte intensité lumineuse peuvent être stockés dans les cellules du parenchyme, par exemple sous forme d’amidon.

Il est à noter que les plantes carnivores sont aussi autotrophes pour le carbone. Vivant dans des milieux pauvres en minéraux et nutriments, elles prélèvent ces derniers en piégeant et en digérant des insectes; la digestion des insectes leur apporte les complétements azotés et minéraux nécessaire à la photosynthèse et à leur croissance.  

Certaines bactéries comme les bactéries vertes sulfureuses et les bactéries pourpres utilisent des composés soufrés pour réduire le gaz carbonique

Quelques bactéries nitrifiantes et certains procaryotes qui vivent dans les grands fonds marins ou dans des conditions extrêmes sont capables de générer de la matière organique en utilisant l’énergie libérée par des réactions chimiques grâce à la chimiosynthèse.

Hétérotrophes

Contrairement aux autotrophes, les hétérotrophes ne peuvent produire leur propre matière organique à partir de matière minérale et doivent se nourrir de matière organique déjà élaborée par d’autres organismes vivants. Les animaux, les champignons et la majorité des protistes et des bactéries sont des hétérotrophes.
On distingue habituellement les consommateurs (prédateurs herbivores ou carnivores, parasites) qui se nourrissent de matières organiques vivantes et les décomposeurs qui se nourrissent de matière organique morte (feuilles mortes, cadavres d’animaux, restes d’aliment) ou d’excréments.

Certaines plantes sont dépourvues de chlorophylle et sont hétérotrophes. C’est le cas, par exemple des plantes parasites d’autres plantes comme la cuscute ou les orobanches ou encore des monotropes qui vivent au dépends de champignons mycorhiziens. Par contre, les plantes hémi-parasites comme le gui, sont autotrophes. Dépourvues de racines, elles prélèvent seulement l'eau et les minéraux de leurs hôtes grâce à des suçoirs spécialisés. 

Dépourvu de chlorophylle, le Monotrope uniflore (Monotropa uniflora, Ericaceae) prélève les sucres dont il a besoin d'un champignon mycorhizien qui vit en symbiose avec les racines de certains conifères. De fait, sa survie dépend de l'arbre hôte qui produit les sucres par photosynthèse. Les monotropes vivent dans les endroits ombragés des pinèdes et des sapinières. Crédit photo: Rob Routledge, Sault College, Bugwood.org

Certains organismes unicellulaires dont des protozoaires et des microalgues (Euglena sp., Chlorella sp.) sont mixotrophes. Pourvus de chloroplastes, ils sont autotrophes pour le carbone en présence de lumière et hétérotrophes en son absence. La mixotrophie de certaines espèces de microalgues est utilisée dans les cultures industrielles en bioréacteurs pour augmenter les rendements de production de biomasse et de certains composés d'intérêt. En l'absence de lumière, elles sont cultivées sur des substrats organiques comme du glucose.