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Préchauffez le four à 180 °C (160 °C en chaleur tournante/Gaz n° 4). Beurrez un moule à cake standard et chemisez-le de papier sulfurisé en laissant dépasser les bords.
Dans un grand saladier, mélangez 175 g de farine T45 avec 1/2 sachet (environ 7 g) de levure chimique, 175 g de sucre en poudre, 175 g de beurre doux ramolli, 3 œufs et le zeste d’un citron. Fouettez au batteur électrique pendant 2 à 3 minutes jusqu’à obtenir une préparation lisse et mousseuse.
Versez la pâte dans le moule préparé et égalisez la surface avec le dos d’une cuillère ou une spatule.
Enfournez pour 45 à 50 minutes, jusqu’à ce que le dessus soit bien doré, que le gâteau soit ressorti au toucher et qu’un cure-dent inséré au centre en ressorte propre.
Pendant la cuisson, mélangez 100 g de sucre en poudre avec 4,5 c. à soupe de jus de citron fraîchement pressé jusqu’à ce que le sucre soit presque dissous.
À la sortie du four, piquez la surface du gâteau à l’aide d’un cure-dent ou d’une fourchette, puis versez uniformément le sirop au citron pour qu’il imbibe bien le gâteau.
Laissez refroidir entièrement le gâteau dans le moule posé sur une grille, puis démoulez-le à l’aide du papier sulfurisé. Coupez-le en tranches et servez.