La photosynthèse : la centrale énergétique indispensable pour la "Santé unique", Olivier Husson
Cette intervention a eu lieu lors de Paysage in Marciac 2022. Pour participer à Paysage in Marciac 2023, c'est ici ! https://paysages-in-marciac.fr/
Introduction
Cette intervention d’Olivier Husson propose de remettre les plantes, et plus précisément la photosynthèse, au centre de l’approche de la santé unique.
Il explique que la notion de santé unique a d’abord été portée par les médecins et les vétérinaires, puis élargie à l’environnement, et plus récemment à la santé des plantes. Pour lui, cette manière de présenter les choses met encore les plantes « en dernière roue du carrosse », alors qu’elles constituent au contraire le moteur du système vivant, et même à la fois le moteur et le réservoir d’essence.
L’objectif de la présentation est donc de revenir aux bases : comprendre ce qu’est réellement la photosynthèse, et pourquoi toute la santé des sols, des plantes, des animaux, des humains, et plus largement des écosystèmes, repose sur elle.
La photosynthèse : revenir à l’équation complète
Olivier Husson commence par rappeler l’équation simplifiée de la photosynthèse, celle qu’on enseigne habituellement : on prend du dioxyde de carbone, de l’eau et de l’énergie lumineuse pour produire du sucre et rejeter de l’oxygène.
Mais il insiste sur le fait que cette écriture réduite induit souvent une mauvaise compréhension. En développant l’équation complète, on voit que :
- le carbone du glucose vient bien du CO2 ;
- une partie de l’oxygène du glucose vient aussi du CO2 ;
- l’oxygène rejeté par la plante sous forme de O2 vient en réalité de l’eau.
Autrement dit, la plante ne fait pas simplement « entrer du carbone » : elle transforme un système chimique en jouant fondamentalement sur les transferts d’énergie, d’électrons, de protons, d’hydrogène et d’oxygène.
La photosynthèse comme réduction du carbone
L’un des points clés de l’exposé est que la photosynthèse est avant tout une réduction du carbone.
Olivier Husson rappelle les définitions biologiques :
- une oxydation correspond à un gain d’oxygène ou à une perte d’hydrogène ;
- une réduction correspond à un gain d’hydrogène ou à une perte d’oxygène.
Dans la photosynthèse, le carbone issu du CO2 est réduit : il perd de l’oxygène et gagne de l’hydrogène pour devenir du glucose. Cette réduction correspond à une accumulation d’énergie.
Ainsi, contrairement à la vision classique centrée sur le carbone, il faut comprendre que l’essentiel n’est pas seulement la construction d’une molécule carbonée, mais surtout le fait d’y stocker de l’énergie.
La vision d’Albert Szent-Györgyi
Pour appuyer cette idée, Olivier Husson s’appuie sur le discours de réception du prix Nobel de physiologie de Albert Szent-Györgyi (prix Nobel 1937), connu notamment pour ses travaux sur la vitamine C, les flavonoïdes et le cycle de Krebs.
Dans cette vision, la photosynthèse commence par :
- de l’énergie lumineuse ;
- de l’eau ;
- une dissociation de cette eau en oxygène et en hydrogène.
L’hydrogène est ici l’élément central, car il représente une forme très énergétique de la matière : il cède facilement ses électrons, alors que l’oxygène est très avide de ces électrons. Quand les deux réagissent, cela libère énormément d’énergie.
Comme cette réactivité est difficile à gérer directement dans le vivant, la plante va :
- construire des chaînes carbonées ;
- y accrocher de l’énergie sous forme d’hydrogène.
Dans cette perspective, le carbone n’est plus le cœur du système : il devient le support permettant de retenir l’énergie. Olivier Husson compare cela à une batterie :
- les chaînes de carbone représentent les compartiments de la batterie ;
- le niveau d’hydrogénation et d’oxydation représente la charge de cette batterie.
Il prend l’exemple d’une batterie de voiture : ce qui compte d’abord, ce n’est pas seulement que les compartiments existent, mais la tension disponible. De la même manière, ce qui compte dans la photosynthèse, c’est l’énergie stockée dans les molécules, pas seulement leur squelette carboné.
Où se déroule la photosynthèse ?
La photosynthèse se déroule dans les chloroplastes, organites hérités d’anciennes bactéries. Ces structures possèdent :
- une enveloppe membranaire ;
- des thylakoïdes, membranes internes où se trouvent les pigments chlorophylliens ;
- des empilements appelés grana.
C’est dans ces thylakoïdes qu’a lieu la phase lumineuse de la photosynthèse. Olivier Husson la résume ainsi :
- la lumière entre ;
- l’eau entre ;
- de l’oxygène ressort ;
- de l’énergie chimique est produite sous forme de ATP et de NADPH.
Cette énergie chimique servira ensuite à alimenter une deuxième phase, celle du cycle de Calvin, où le carbone du CO2 est incorporé et réduit pour produire des sucres.
Les deux phases de la photosynthèse
Olivier Husson distingue clairement deux grandes phases.
La phase lumineuse
C’est la phase où :
- l’énergie lumineuse est captée ;
- elle est transformée en énergie chimique ;
- l’eau est dissociée ;
- de l’oxygène est libéré ;
- de l’ATP et du NADPH sont produits.
Cette phase correspond à la recharge énergétique du système.
La phase de fixation et de réduction du carbone
Dans le cycle de Calvin :
- le CO2 est intégré à des molécules carbonées ;
- l’ATP et le NADPH issus de la phase lumineuse sont consommés ;
- des trioses phosphates sont produits ;
- deux molécules à trois carbones permettent ensuite de former un glucose à six carbones.
Cette phase permet de stocker l’énergie sous une forme stable et gérable, le glucose, au lieu de la laisser sous une forme trop réactive.
La photosynthèse comme processus électrique
L’un des messages majeurs de l’intervention est que la photosynthèse est d’abord un processus électrique.
Dans les photosystèmes, la lumière excite des électrons, qui passent d’un état de basse énergie à un état de haute énergie. Ces électrons sont ensuite transférés le long d’une chaîne de transport, et cette circulation permet de créer des gradients de protons à travers les membranes des thylakoïdes.
Ce gradient de protons constitue une forme d’énergie potentielle. Il est ensuite utilisé par l’ATP synthase pour produire de l’ATP. En parallèle, des électrons et des protons servent à réduire le NADP+ en NADPH.
Ainsi, la séquence générale est :
- énergie lumineuse ;
- énergie électrique ;
- énergie chimique.
Olivier Husson insiste sur ce point : la photosynthèse n’est pas seulement une question de biomasse ou de carbone, c’est un système de circulation d’électrons et de protons.
Le rôle du photosystème II et l’oxydation de l’eau
En entrant davantage dans le détail, il explique que la première étape fondamentale de la photosynthèse se situe au niveau du photosystème II.
C’est là qu’a lieu l’oxydation de l’eau :
- la molécule d’eau perd des électrons ;
- elle libère des protons ;
- elle produit de l’oxygène.
Le pigment réactionnel du photosystème II, noté P680, sous sa forme oxydée, est très avide d’électrons. Il les arrache donc à l’eau. La lumière permet ensuite d’exciter ces électrons, qui entrent dans une chaîne de transport.
Pour Olivier Husson, cela conduit à une idée essentielle : la réduction primaire à l’origine de toute la vie terrestre commence par une oxydation de l’eau. Toute l’énergie des systèmes vivants repose sur cette étape.
Le cycle de Calvin
La deuxième grande étape est le cycle de Calvin. Olivier Husson le présente de manière simplifiée :
- des molécules à cinq carbones reçoivent du CO2 ;
- elles donnent naissance à des molécules à trois carbones ;
- une phase de réduction intervient grâce à l’ATP et au NADPH ;
- une partie des molécules produites sort du cycle pour former du glucose ;
- les autres régénèrent les molécules de départ.
Il insiste sur le fait qu’il y a bien une phase de réduction du carbone, avec consommation d’énergie. Cela confirme que la photosynthèse correspond à un enrichissement du système en hydrogène et en énergie.
Il rappelle aussi que la Rubisco est une enzyme centrale de cette étape, extrêmement abondante dans les plantes.
La respiration : l’inverse de la photosynthèse
Olivier Husson rappelle ensuite que la respiration est l’inverse global de la photosynthèse.
Dans la respiration :
- le glucose est oxydé ;
- l’énergie qu’il contient est récupérée ;
- cette énergie est utilisée pour les fonctions du vivant.
Il décrit les grandes étapes :
- la glycolyse ;
- la transformation du pyruvate ;
- le cycle de Krebs ;
- la chaîne respiratoire mitochondriale.
On retrouve là encore des gradients de protons et de l’ATP synthase, mais dans une logique opposée : on utilise l’énergie stockée dans le glucose pour faire fonctionner le métabolisme, la croissance, l’entretien et les régulations cellulaires.
Le vivant fonctionne par roues redox
Une autre idée forte est que la vie fonctionne par roues d’oxydoréduction.
Dans les cellules, on retrouve des couples redox qui s’enchaînent, par exemple :
- NADP+ / NADPH ;
- glutathion oxydé / glutathion réduit ;
- vitamine C oxydée / vitamine C réduite.
Ces systèmes permettent :
- de transférer l’énergie ;
- de tamponner les déséquilibres ;
- de neutraliser les espèces très oxydantes produites par le métabolisme ou les stress.
Lorsque ces molécules oxydantes s’accumulent, elles attaquent les membranes et endommagent les cellules. La capacité antioxydante de la plante dépend donc directement de sa capacité à produire et maintenir de l’énergie réduite, c’est-à-dire d’abord de sa photosynthèse.
Les éléments minéraux indispensables à la photosynthèse
Olivier Husson souligne que plusieurs éléments minéraux sont indispensables à la photosynthèse :
Ils interviennent dans la fabrication :
- de la chlorophylle ;
- des enzymes ;
- des transporteurs d’électrons ;
- des molécules énergétiques comme l’ATP et le NADPH.
Il insiste particulièrement sur le fer et le manganèse, qui peuvent vite devenir indisponibles dans des sols oxydés. Si ces éléments manquent, la photosynthèse se bloque rapidement, ce qui coupe la recharge énergétique du système entier.
La charge énergétique des molécules
Pour expliquer ce qu’est une molécule plus ou moins énergétique, Olivier Husson propose de regarder le rapport entre :
- les hydrogènes ;
- les oxygènes.
De façon simplifiée :
- plus une molécule contient d’hydrogène par rapport à l’oxygène, plus elle est énergétique ;
- plus elle est oxygénée, moins elle contient d’énergie mobilisable.
Il compare ainsi :
- les glucides, autour de 4 kcal par gramme ;
- les lipides, autour de 9 kcal par gramme.
Il cite l’exemple de l’acide palmitique, très riche en hydrogène, et du triacontanol, molécule présente notamment dans la luzerne, utilisée par certains agriculteurs pour stimuler les plantes. Selon lui, lorsqu’on pulvérise ce type de molécule, on apporte aussi de l’énergie au système.
Photosynthèse, pH et redox
Toute la suite de son raisonnement conduit à lire les systèmes vivants à travers le couple :
- pH ;
- potentiel redox.
Il explique que les échanges d’électrons et de protons sont au cœur du fonctionnement biologique. Représenter les systèmes sur une croix pH-redox permet donc de mieux comprendre :
- les niveaux d’énergie ;
- les états d’oxydation ou de réduction ;
- les dynamiques de santé ou de maladie.
Dans cette lecture :
- plus un milieu est réduit, plus il est riche en hydrogène et en énergie ;
- plus un milieu est oxydé, plus il est appauvri en énergie.
Il précise aussi que, en biologie, l’oxydation ne se lit pas seulement sur l’axe vertical du potentiel redox tel qu’en chimie, mais relativement à une pente moyenne reliant pH et redox.
Les plantes comme piles à hydrogène
Olivier Husson résume alors sa vision de la plante : une pile à hydrogène.
La plante :
- capte l’énergie solaire ;
- dissocie l’eau ;
- accumule l’hydrogène sous forme chimique ;
- construit les structures carbonées qui stockent cette énergie ;
- produit en même temps de nouveaux panneaux solaires, c’est-à-dire de nouvelles surfaces photosynthétiques.
Il affirme ainsi que le seul véritable hydrogène vert est celui produit par les plantes via la photosynthèse.
Sols, structure et capacité à tamponner
L’intervention élargit ensuite la réflexion au fonctionnement des sols.
Selon Olivier Husson, un sol dégradé se caractérise par :
- de fortes fluctuations de pH et de redox ;
- des alternances brutales entre asphyxie et oxydation ;
- un microbiote déséquilibré ;
- une faible biodiversité fonctionnelle.
Dans un sol compacté, dès qu’il pleut on bascule vers des conditions anaérobies, puis dès que le sol sèche on revient à des conditions très oxydées. Il compare cela à une alternance de « constipation et diarrhée tous les deux jours », pour illustrer le caractère très instable du système.
À l’inverse, un sol structuré :
- tamponne mieux l’eau ;
- présente une plus grande diversité de niches pH-redox ;
- favorise une microflore diversifiée ;
- soutient mieux la nutrition et la santé des plantes.
Le rôle fondamental des plantes dans la restauration des sols
Pour restaurer un sol, il faut remettre des plantes. Olivier Husson le dit de manière très directe : il n’y a pas de sol sain sans plantes, parce que toute l’énergie du système vient d’elles.
Les plantes :
- relâchent des exsudats racinaires ;
- modifient le pH et le redox autour des racines ;
- nourrissent les micro-organismes ;
- améliorent la structure du sol ;
- augmentent les apports de biomasse.
Plus la photosynthèse fonctionne, plus le système peut :
- améliorer sa structure ;
- diversifier son microbiote ;
- augmenter sa capacité à retenir l’eau et l’énergie ;
- renforcer sa santé.
Il décrit cela comme un effet boule de neige positif. À l’inverse, si la photosynthèse baisse, tout le système s’effondre.
Carbone stable, carbone labile et batterie du sol
Olivier Husson revient ensuite sur la question du carbone du sol avec une analogie énergétique.
Selon lui :
- le carbone stable représente les compartiments de la batterie ;
- le carbone labile représente davantage le niveau de charge et l’activité biologique.
Il insiste donc sur le fait qu’il ne suffit pas de mesurer le carbone total. Un sol peut contenir du carbone stable mais manquer d’énergie immédiatement mobilisable. À l’inverse, sans compartiments suffisants pour stocker, l’énergie circule trop vite et se perd.
Il évoque notamment :
- les digestats ;
- les biochars ;
- les composts ;
- les apports de matière organique fraîche.
L’enjeu est d’avoir un équilibre entre capacité de stockage et recharge active.
Sols sableux et saturation des argiles
Dans les échanges avec la salle, il explique que dans les sols très sableux, la « batterie » est petite : la capacité de stockage liée aux argiles est limitée. Le système peut alors fonctionner si l’apport énergétique est continu, mais il devient très vulnérable dès que la recharge s’arrête.
Il évoque aussi l’idée qu’une fois un certain seuil atteint, lorsque les argiles sont saturées, on peut accroître davantage le carbone labile, ce qui augmente fortement le fonctionnement biologique. Cela éclaire selon lui la différence entre un sol simplement doté de carbone et un sol réellement vivant et productif.
Les pratiques agricoles et la décharge des systèmes
Olivier Husson considère que de nombreuses pratiques agricoles dégradent la charge énergétique des systèmes :
- le travail du sol ;
- le labour ;
- les monocultures ;
- la déforestation ;
- les incendies ;
- l’arrêt de couverture végétale.
Le labour, par exemple, ne fait pas qu’oxyder le sol : il enlève aussi les plantes présentes, c’est-à-dire les « panneaux solaires » qui alimentaient le système.
Il propose l’hypothèse suivante : en vidant les sols de leur énergie, on a abaissé la « tension » du système. Pour maintenir la production, on a ensuite baissé la « résistance » à l’aide des engrais chimiques. Cela permet de tenir un temps, mais au prix d’une décharge progressive de la batterie.
Pathogènes, ravageurs et états pH-redox
Olivier Husson présente aussi des résultats où différents types de bioagresseurs occupent préférentiellement certaines zones de la croix pH-redox :
- certains champignons dans des milieux extracellulaires oxydés ;
- certains oomycètes dans d’autres zones ;
- certaines bactéries selon qu’elles se développent dans le xylème ou le phloème ;
- les virus dans des conditions particulières du phloème ;
- différents types d’insectes selon leur mode d’alimentation.
L’idée générale est que les agents pathogènes ne se développent pas au hasard : ils sont favorisés par certains états énergétiques et physicochimiques de la plante.
Ainsi, les plantes stressées sont souvent des plantes oxydées, donc pauvres en énergie disponible. Tous les stress vont dans ce sens, y compris l’asphyxie racinaire, qui réduit la photosynthèse et oblige la plante à dépenser davantage d’énergie en régulation.
La répartition de l’énergie dans la plante
Toutes les plantes ne répartissent pas leur énergie de la même manière. Olivier Husson distingue différentes stratégies :
- certaines investissent surtout dans les parties aériennes et la reproduction ;
- d’autres dans les racines ;
- d’autres dans les exsudats pour nourrir le sol ;
- d’autres encore dans la production de métabolites secondaires liés à la santé.
Lorsque le système se dégrade, la plante doit arbitrer. Si l’énergie devient insuffisante, elle privilégie parfois certaines fonctions au détriment :
- de la croissance ;
- de la santé ;
- de la qualité des productions ;
- de l’alimentation de la microflore.
Il explique aussi que certaines espèces gardent beaucoup d’énergie pour elles-mêmes, alors que d’autres en redistribuent davantage dans le sol. Cela éclaire l’intérêt des mélanges d’espèces.
Comparaison entre plante, sol et animal
Une autre partie importante de l’intervention consiste à rapprocher le fonctionnement du sol et celui de l’animal.
Pour Olivier Husson :
- l’environnement extérieur de la plante est le sol ;
- l’environnement extérieur de l’animal est son tube digestif ou le rumen.
Dans les deux cas, on retrouve :
- une phase de brassage ;
- une digestion principalement assurée par les micro-organismes ;
- des structures qui augmentent fortement la surface d’absorption.
Ainsi :
- la macropédofaune et la microflore du sol jouent un rôle comparable à celui du système digestif de l’animal ;
- les racines, poils absorbants et mycorhizes jouent un rôle analogue aux villosités intestinales.
Cette analogie l’amène à une formule simple : l’aliment de la plante, c’est le sol. Donc si l’on veut des animaux sains, il faut des plantes saines ; et pour cela, il faut des sols fonctionnels.
Santé unique : repartir des plantes
Le cœur de la conclusion est là : l’approche santé unique doit être relue en repartant des plantes.
La chaîne est la suivante :
- la photosynthèse alimente les plantes en énergie ;
- les plantes structurent les sols et nourrissent les microbiotes ;
- les sols équilibrés permettent des plantes saines ;
- les plantes saines donnent des animaux sains et des aliments de qualité ;
- ces aliments conditionnent la santé humaine.
Pour Olivier Husson, vouloir penser la santé unique en commençant par les humains, puis les animaux, puis l’environnement, et seulement à la fin les plantes, revient à prendre le problème à l’envers.
Eau, climat et végétation
Dans les questions, le facteur limitant principal de la photosynthèse est abordé. Olivier Husson répond que, de plus en plus, il s’agit de l’eau.
Mais il précise que ce n’est pas seulement la quantité totale d’eau qui compte : c’est surtout :
- sa répartition ;
- la capacité du sol à la stocker ;
- sa capacité à tamponner les excès et les manques.
Il souligne aussi le rôle de la végétation dans la régulation du climat. Pour lui, la végétation ne fait pas que s’adapter au climat : elle contribue aussi à créer son propre climat. C’est pourquoi les pertes de végétation entraînent des basculements systémiques.
Métaux lourds et plantes
En réponse à une question, Olivier Husson précise que les métaux lourds interagissent avec les plantes de façons très différentes selon :
- la nature du métal ;
- son état redox ;
- le type de sol ;
- l’espèce végétale.
Certains métaux sont plus toxiques sous forme oxydée, d’autres sous forme réduite. Certaines plantes :
- accumulent les métaux en proportion du sol ;
- les hyperaccumulent ;
- les stockent dans des vacuoles sous des formes moins toxiques ;
- ou au contraire les excluent, au prix d’un coût énergétique.
Il rappelle là encore que toute gestion de ces contraintes consomme de l’énergie, donc réduit celle qui reste pour la croissance, la santé ou la qualité.
Mesurer le redox : sol ou plante ?
Interrogé sur l’intérêt des mesures redox, Olivier Husson répond qu’elles sont scientifiquement très utiles pour comprendre les mécanismes, mais beaucoup moins directement exploitables pour un agriculteur lorsqu’elles sont faites dans le sol.
Dans le sol, les variations spatiales et temporelles sont extrêmement fortes. Ce qu’on mesure n’est souvent qu’une moyenne instantanée.
À l’inverse, la mesure au niveau de la plante lui paraît beaucoup plus pertinente pour le pilotage, car la plante intègre déjà les variations du milieu. Il annonce d’ailleurs vouloir revenir sur ce point ensuite, en lien avec les travaux d’André Voisin.
Une critique de la simplification excessive
Tout au long de la présentation, Olivier Husson critique les explications trop simples, qui séduisent parce qu’elles sont faciles à comprendre mais qui deviennent vite fausses.
Selon lui, le vivant est plus complexe, mais cette complexité est nécessaire pour comprendre :
- pourquoi les cycles biochimiques sont si élaborés ;
- pourquoi certains oligo-éléments comme le fer ou le manganèse sont indispensables ;
- pourquoi les déséquilibres énergétiques se traduisent en maladies, pertes de qualité ou dysfonctionnements des écosystèmes.
Il évoque même la physique quantique pour rappeler que certaines propriétés de l’oxygène, notamment liées au spin électronique, imposent des mécanismes complexes dans les réactions du vivant.
Conclusion
Olivier Husson conclut de manière très nette : toute l’énergie du système vivant est fournie par la photosynthèse.
Cela vaut :
- pour la fertilité des sols ;
- pour la santé des plantes ;
- pour la santé des animaux ;
- pour la santé humaine ;
- pour le fonctionnement global de la planète.
Il résume cette idée en reprenant une formule attribuée à Albert Szent-Györgyi : « La vie est un petit courant électrique entretenu par le soleil. »
Dans cette perspective, la transition agroécologique ne peut pas reposer d’abord sur des intrants ou sur des corrections ponctuelles. Elle doit viser à :
- relancer la photosynthèse ;
- maintenir des plantes vivantes ;
- restaurer la structure des sols ;
- soutenir les microbiotes ;
- augmenter la capacité des systèmes à tamponner l’eau et les déséquilibres ;
- recharger la « batterie » du vivant.
Pour lui, la sortie de crise passe donc nécessairement par les plantes. La photosynthèse n’est pas un sujet secondaire de biologie végétale : elle est la base énergétique de toute approche cohérente de la santé unique, « de l’atome à la planète ».
Questions et échanges
Peut-on faire de la « photosynthèse » sans lumière naturelle ?
À une question sur les procédés utilisant des panneaux solaires, Olivier Husson répond sur un ton à moitié humoristique. Il rappelle que ces dispositifs reposent eux aussi sur des chaînes techniques lourdes, avec extraction de matériaux, transport, fabrication, énergie mécanique, métaux rares et enjeux géopolitiques.
Son point est qu’il existe déjà un système extraordinairement performant depuis des centaines de millions d’années : la photosynthèse biologique.
Quel est le facteur limitant principal de la photosynthèse ?
Sa réponse est claire : de plus en plus, c’est l’eau. Mais il précise que le véritable enjeu est la capacité du sol à gérer l’eau, à tamponner les excès comme les manques.
Quel rôle pour la végétation dans le climat ?
À la question de savoir si la végétation s’adapte au climat ou si elle adapte le climat, il répond que, pour lui, c’est bien la végétation qui contribue fortement à construire son propre climat. D’où les risques systémiques lorsque la couverture végétale disparaît.
Y avait-il de la vie avant la photosynthèse ?
Oui, répond-il : une vie anaérobie existait avant l’apparition de la photosynthèse oxygénique. Certaines formes de vie utilisaient d’autres accepteurs d’électrons, comme les sulfates ou les nitrates, avant que l’oxygène libre devienne abondant.
Message final
Le message final de l’intervention est sans ambiguïté : si l’on veut restaurer les écosystèmes, la santé des productions agricoles et la santé globale, il faut remettre les plantes au centre.
Autrement dit, il faut rebrancher la planète par la photosynthèse.
