Hétérotrophe - Heterotroph

Cycle entre autotrophes et hétérotrophes . Les autotrophes utilisent la lumière, le dioxyde de carbone (CO 2 ) et l' eau pour former de l' oxygène et des composés organiques complexes, principalement par le processus de photosynthèse (flèche verte). Les deux types d'organismes utilisent ces composés via la respiration cellulaire pour à la fois générer de l' ATP et former à nouveau du CO 2 et de l'eau (deux flèches rouges).

A hétérotrophe ( / h ɛ t ər ə ˌ t r f , - ˌ t r ɒ f / , de grec ancien de les heteros "autre" et τροφή Trophé "nutrition") est un organisme qui ne peut pas produire sa propre nourriture, au lieu se nourrir à partir d'autres sources de carbone organique , principalement des matières végétales ou animales. Dans la chaîne alimentaire, les hétérotrophes sont des consommateurs primaires, secondaires et tertiaires, mais pas des producteurs. Les organismes vivants hétérotrophes comprennent tous les animaux et champignons , certaines bactéries et protistes , et de nombreuses plantes parasites . Le terme hétérotrophe est apparu en microbiologie en 1946 dans le cadre d'une classification des micro - organismes en fonction de leur type de nutrition . Le terme est maintenant utilisé dans de nombreux domaines, comme l' écologie pour décrire la chaîne alimentaire .

Les hétérotrophes peuvent être subdivisés en fonction de leur source d'énergie. Si l'hétérotrophe utilise de l'énergie chimique, c'est un chimiohétérotrophe (par exemple, les humains et les champignons). S'il utilise la lumière pour produire de l'énergie, il s'agit alors d'un photohétérotrophe (par exemple, des bactéries vertes sans soufre ).

Les hétérotrophes représentent l'un des deux mécanismes de la nutrition ( niveaux trophiques ), l'autre étant les autotrophes ( auto = self, troph = nutrition). Les autotrophes utilisent l'énergie de la lumière du soleil ( photoautotrophes ) ou l'oxydation de composés inorganiques ( lithoautotrophes ) pour convertir le dioxyde de carbone inorganique en composés de carbone organique et en énergie pour maintenir leur vie. En comparant les deux en termes de base, les hétérotrophes (comme les animaux) mangent soit des autotrophes (comme les plantes), soit d'autres hétérotrophes, soit les deux.

Les détritivores sont des hétérotrophes qui obtiennent des nutriments en consommant des détritus (parties végétales et animales en décomposition ainsi que des matières fécales ). Les saprotrophes (également appelés lysotrophes) sont des chimiohétérotrophes qui utilisent la digestion extracellulaire pour traiter la matière organique en décomposition ; le terme le plus souvent utilisé pour décrire les champignons . Le processus est le plus souvent facilité par le transport actif de ces matériaux par endocytose au sein du mycélium interne et de ses hyphes constitutifs .

Les types

Les hétérotrophes peuvent être des organotrophes ou des lithotrophes . Les organotrophes exploitent les composés carbonés réduits comme sources d'électrons, comme les glucides , les graisses et les protéines des plantes et des animaux. D'autre part, les lithohétérotrophes utilisent des composés inorganiques, tels que l' ammonium , les nitrites ou le soufre , pour obtenir des électrons. Une autre façon de classer différents hétérotrophes consiste à les attribuer comme chimiotrophes ou phototrophes . Les phototrophes utilisent la lumière pour obtenir de l'énergie et effectuer des processus métaboliques, tandis que les chimiotrophes utilisent l'énergie obtenue par l'oxydation des produits chimiques de leur environnement.

Les photoorganohétérotrophes, tels que les Rhodospirillacées et les bactéries violettes non soufrées, synthétisent des composés organiques en utilisant la lumière du soleil couplée à l'oxydation des substances organiques. Ils utilisent des composés organiques pour construire des structures. Ils ne fixent pas le dioxyde de carbone et n'ont apparemment pas de cycle de Calvin . Les chimiolithohétérotrophes comme Oceanithermus profundus tirent leur énergie de l'oxydation de composés inorganiques, notamment le sulfure d'hydrogène , le soufre élémentaire , le thiosulfate et l' hydrogène moléculaire . Les mixotrophes (ou chimiolithotrophes facultatifs) peuvent utiliser du dioxyde de carbone ou du carbone organique comme source de carbone, ce qui signifie que les mixotrophes ont la capacité d'utiliser à la fois des méthodes hétérotrophes et autotrophes. Bien que les mixotrophes aient la capacité de croître à la fois dans des conditions hétérotrophes et autotrophes, C. vulgaris a une biomasse et une productivité lipidique plus élevées lorsqu'il pousse dans des conditions hétérotrophes par rapport aux conditions autotrophes.

Les hétérotrophes, en consommant des composés carbonés réduits, sont capables d'utiliser toute l'énergie qu'ils obtiennent de la nourriture (et souvent de l'oxygène) pour la croissance et la reproduction, contrairement aux autotrophes, qui doivent utiliser une partie de leur énergie pour la fixation du carbone. Les hétérotrophes et les autotrophes dépendent généralement des activités métaboliques d'autres organismes pour des nutriments autres que le carbone, notamment l'azote, le phosphore et le soufre, et peuvent mourir du manque de nourriture qui fournit ces nutriments. Cela s'applique non seulement aux animaux et aux champignons, mais aussi aux bactéries.

Organigramme

Organigramme pour déterminer si une espèce est autotrophe, hétérotrophe ou un sous-type

Écologie

De nombreux hétérotrophes sont des chimioorganohétérotrophes qui utilisent le carbone organique (par exemple le glucose) comme source de carbone et les produits chimiques organiques (par exemple les glucides, les lipides, les protéines) comme sources d'électrons. Les hétérotrophes fonctionnent comme des consommateurs dans la chaîne alimentaire : ils obtiennent ces nutriments à partir de nutriments saprotrophes , parasitaires ou holozoïques . Ils décomposent les composés organiques complexes (par exemple, les glucides, les graisses et les protéines) produits par les autotrophes en composés plus simples (par exemple, les glucides en glucose , les graisses en acides gras et le glycérol , et les protéines en acides aminés ). Ils libèrent l'énergie de l'O 2 en oxydant les atomes de carbone et d'hydrogène des glucides, des lipides et des protéines en dioxyde de carbone et en eau, respectivement.

Ils peuvent cataboliser les composés organiques par respiration, fermentation ou les deux. Fermentant hétérotrophes facultatifs sont soit obligatoires ou anaérobies qui effectuent une fermentation dans des milieux pauvres en oxygène, dans lequel la production d'ATP est généralement couplée à la phosphorylation au niveau du substrat et la production de produits finis (par exemple l' alcool, CO
2
, sulfure). Ces produits peuvent ensuite servir de substrats pour d'autres bactéries dans la digestion anaérobie , et être convertis en CO 2 et CH 4 , ce qui est une étape importante du cycle du carbone pour éliminer les produits de fermentation organique des environnements anaérobies. Les hétérotrophes peuvent subir une respiration , dans laquelle la production d'ATP est couplée à une phosphorylation oxydative . Cela conduit à la libération de déchets de carbone oxydé tels que le CO 2 et de déchets réduits comme H 2 O, H 2 S ou N 2 O dans l'atmosphère. La respiration et la fermentation des microbes hétérotrophes représentent une grande partie de la libération de CO 2 dans l'atmosphère, le rendant disponible pour les autotrophes en tant que source de nutriments et les plantes en tant que substrat de synthèse de la cellulose.

La respiration chez les hétérotrophes s'accompagne souvent d'une minéralisation , le processus de conversion des composés organiques en formes inorganiques. Lorsque la source de nutriments organiques absorbée par l'hétérotrophe contient des éléments essentiels tels que N, S, P en plus de C, H et O, ils sont souvent éliminés en premier pour procéder à l'oxydation des nutriments organiques et à la production d'ATP par respiration. S et N dans la source de carbone organique sont transformés en H 2 S et NH 4 + par désulfurylation et désamination , respectivement. Les hétérotrophes permettent également la déphosphorylation dans le cadre de la décomposition . La conversion de N et S de la forme organique à la forme inorganique est une partie critique du cycle de l' azote et du soufre . Le H 2 S formé à partir de la désulfurylation est encore oxydé par les lithotrophes et les phototrophes tandis que le NH 4 + formé à partir de la désamination est encore oxydé par les lithotrophes en les formes disponibles pour les plantes. La capacité des hétérotrophes à minéraliser les éléments essentiels est essentielle à la survie des plantes.

La plupart des opisthokontes et des procaryotes sont hétérotrophes ; en particulier, tous les animaux et champignons sont hétérotrophes. Certains animaux, comme les coraux , forment des relations symbiotiques avec les autotrophes et obtiennent ainsi du carbone organique. De plus, certaines plantes parasites sont également devenues totalement ou partiellement hétérotrophes, tandis que les plantes carnivores consomment des animaux pour augmenter leur apport en azote tout en restant autotrophes.

Les animaux sont classés comme hétérotrophes par ingestion, les champignons sont classés comme hétérotrophes par absorption.

Les références