Le fonctionnement de la chlorophylle et des chloroplastes

Une cellule végétale remplie de chloroplastes ronds et verts. Image : Kristian Peters.

Les chloroplastes sont de petites usines à l'intérieur des cellules végétales. On les retrouve aussi dans les cellules des autres organismes qui font la photosynthèse. Les chloroplastes transforment les rayons du soleil en nourriture pour plantes. Cette nourriture peut être utilisée directement, pour donner de l'énergie aux cellules, ou être stockée sous forme de sucre ou d'amidon. Dans ce cas, elle pourra être utilisée lorsque la plante devra s'activer, c'est-à-dire quand par exemple elle devra faire pousser une nouvelle branche ou une fleur.

Les chloroplastes à la loupe

Les thylakoïdes (du grec thylakos = sac) sont des structures en forme de crêpe empilées à l’intérieur des chloroplastes. A l’intérieur des thylakoïdes, entouré d'une membrane extérieure, se trouve le lumen. C'est à l'intérieur des thylakoïdes que se produisent les réactions dépendantes de la lumière.

Nos cellules à nous possèdent des mitochondries (du grec mitos = fil et khondrion = granule). Ce sont les structures productrices d'énergie. Nous n’avons pas de chloroplastes. Les plantes, elles, ont à la fois des mitochondries et des chloroplastes.

Ce schéma d’un chloroplaste montre l’empilement des thylakoïdes. L’espace à l’intérieur des thylakoïdes s’appelle le lumen. Image: Guillermo Estefani (artinaid.com).

Les mitochondries, comme les chloroplastes, convertissent une forme d'énergie en une autre, utilisable pour les cellules. Comment les chloroplastes se sont-ils installés chez les plantes ? Il y a longtemps, elles étaient des bactéries libres, puis elles ont développé une relation symbiotique (du grec syn= ensemble et bios = vie) avec une autre cellule. Cette relation a donné naissance aux cellules végétales d'aujourd'hui. 

D’où vient leur couleur

La chlorophylle, un pigment vert dans les chloroplastes, est fondamentale aux réactions dépendantes de la lumière. Non seulement la chlorophylle absorbe l'énergie solaire, mais elle est aussi ce qui donne leur couleur verte aux plantes. Peut-être t'en souviens-tu, les couleurs sont en fait les différentes longueurs d’onde de la lumière. La chlorophylle capture les longueurs d'onde du rouge et du bleu, et réfléchit le vert.

Chez les végétaux qui perdent leurs feuilles en hiver, la chlorophylle commence à se décomposer à l’automne. C’est pourquoi leurs feuilles ne sont plus vertes. Photo : John Fowler.

En plus de la chlorophylle, d’autres types de pigments existent chez les végétaux. Certains d’entre eux aident également à l'absorption de l’énergie solaire : ils sont les plus visibles en automne. A cette période, les plantes produisent moins de chlorophylle et les autres couleurs ne sont plus cachées par le vert. 

Pourquoi les plantes n'ont-elles pas de pigments qui leur permettraient d’absorber toutes les longueurs d'onde ? Ceux qui ont déjà eu un coup de soleil savent d’expérience que le soleil peut être nocif ; les plantes elles aussi peuvent être endommagées par un excès d'énergie solaire. Heureusement, les pigments non chlorophylliens sont là pour leur servir de crème solaire. 

Images supplémentaires : Wikimedia Commons. Photo d'algues : Leonardo Ré-Jorge