Les chloroplastes sont des organites particuliers dans lesquels se déroule la photosynthèse.

Le chloroplaste

Le chloroplaste est un organite limité par une double membrane (l’enveloppe plastidiale).

L'intérieur du chloroplaste est nommé stroma. Au sein de ce stroma se trouvent les thylakoïdes (empilés sous forme de granum) et c’est dans la membrane de ces thylakoïdes que la photosynthèse a lieu.

En plus des thylakoïdes, le stroma contient de l’ADN et des ribosomes ainsi que des inclusions d’amidon et des gouttelettes lipidiques.

structure chloroplaste

Schéma d'un chloroplaste

Origine endosymbiotique des chloroplastes

La théorie endosymbiotique est retenue actuellement et affirme que les chloroplastes (ainsi que les mitochondries) sont d’anciennes cellules procaryotes (cyanobactérie dans le cas des chloroplastes) qui ont été absorbées par endocytose. Parmi les arguments de la théorie endosymbiotique, on peut retenir :

  • Présence d’ADN circulaire sans histones comme celui des bactéries et de ribosomes capables de synthétiser quelques protéines
  • Lorsque la cellule végétale entre en mitose, les chloroplastes présents dans celle-ci se divisent eux-mêmes par scissiparité (comme les bactéries) de manière indépendante
  • Présence d’une double membrane (membrane plastidiale externe acquise dérivée de la cellule hôte). La membrane interne du chloroplaste et les membranes des thylacoïdes ont une composition lipidique proche de celle des membranes bactériennes.

Les chloroplastes à deux membranes sont issus d’une endosymbiose primaire d’une cyanobactérie par une cellule eucaryote. Il existe des chloroplastes à trois membranes et à quatre membranes qui sont le résultat d’une endosymbiose secondaire, voire tertiaire.

théorie endosymbiotique

Théorie endosymbiotique, origine des chloroplastes

Les thylakoïdes

Les thylakoïdes sont des structures délimitées par une membrane à l’intérieur des chloroplastes. Ils peuvent s’empiler les uns sur les autres et former un granum (pluriel grana). Les grana sont reliés les uns aux autres par des lamelles intergranales.

thylakoïde chloroplaste

Les thylakoïdes dans un chloroplaste

La membrane des thylakoïdes est le siège des réactions photochimiques de la photosynthèse. Les molécules de chlorophylles (voir plus bas) sont présentes dans la membrane.

L’intérieur d’un thylakoïde est appelé lumen. C’est une phase aqueuse de pH 4.

granum thylakoïde

Détail d'un thylakoïde

Les chlorophylles, des pigments assimilateurs

L’énergie lumineuse est captée par des pigments particuliers, les chlorophylles, associés entre eux par des protéines pour former des antennes collectrices afin d’optimiser la captation de la lumière. Ils sont présents dans les chloroplastes et plus précisément dans les membranes des thylakoïdes.

Il existe plusieurs molécules de chlorophylles mais les deux les plus communément rencontrées chez les végétaux sont la chlorophylle a et la chlorophylle b.

chlorophylle formule molécule

Formule de chlorophylle a et de la chlorophylle b

Les deux types de chlorophylles (a et b) absorbent essentiellement dans les longueurs d’onde bleu et rouge mais n’absorbent pas dans le vert.

Spectre d'absorption des chlorophylles

Spectre d'absorption des chlorophylles

 

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