Chloroplaste

Les chloroplastes sont des organites présents dans le cytoplasme des cellules eucaryotes photosynthètique. Ils sont sensibles aux expositions des différentes ondes du spectre lumineux.

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Physiologie végétale - Organite - Photosynthèse

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Définitions :

  • Organite de la cellule végétale contenant de la chlorophylle et assurant la photosynthèse : c'est le lieu où sont fabriquées des molécules... (source : fr.wiktionary)
  • cellule végétale Organelle membranaire et site de photosynthèse et de production d'adénosine triphosphate dans les cellules végétales autotrophes. Comme les mitochondries, les chloroplastes contiennent leurs propres molécules circulaires d'ADN.... (source : nrc-cnrc.gc)
  • Organites de la photosynthèse qui ont pour fonction principale d'utiliser l'énergie lumineuse qu'ils absorbent pour fabriquer des ... (source : genopole)
Chloroplastes dans des cellules végétales de Plagiomnium observées au microscope optique

Les chloroplastes sont des organites présents dans le cytoplasme des cellules eucaryotes photosynthètique (plantes, algues). Ils sont sensibles aux expositions des différentes ondes du spectre lumineux. Ils jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement d'une cellule végétale car ils permettent de capter la lumière à l'origine de la photosynthèse. Par l'intermédiaire de la chlorophylle qu'ils possèdent et de leurs ultrastructures, ces organites sont capables de transférer l'énergie véhiculée par les photons à des molécules chimiques (eau). Les chloroplastes jouent un rôle important dans le cycle du carbone, par la transformation du carbone athmosphérique en carbone organique. Les chloroplastes appartiennent à une famille d'organites nommés les plastes, ceux ci sont le fruit de l'endosymbiose d'une cyanobactérie, il y a à peu près 1, 5 milliard d'années.

Historique

Le chloroplaste a été découvert uniquement après les recherches scientifiques sur les plantes. Les premières recherches ont commencé par Joseph Priestley en 1771. Il s'était intéressé à l'étude des gaz dont il en identifia plusieurs. Plus tard, il démontra que les plantes sont capables de régénérer les gaz qui viennent des animaux.

Quatre ans plus tard, Jan Ingenhousz reprend les travaux de Priestley et montre que le dégagement d'oxygène se produit seulement à la lumière. Au cours de la nuit, les plantes rejettent un gaz rendant impossible la combustion d'une bougie.

À la fin du XVIIIe siècle, les recherches ont conclu que les plantes respirent comme n'importe qui. En 1837, Henri Dutrochet découvre que le pigment vert dans les feuilles est la chlorophylle. En 1862, Julius von Sachs, le plus grand physiologiste de son temps, prouve que l'assimilation chlorophyllienne se déroule dans des chloroplastes. Ce n'est qu'en 1898 que le scientifique Charles Reid Barnes invente le terme photosynthèse.

Localisation

La plupart des parties aériennes de la plante contiennent des chloroplastes. Ce sont les feuilles qui en contiennent le plus. On en compte à peu près un demi-million par millimètre carré de feuille. Leur lieu de prédilection est tout spécifiquement le mésophylle de la feuille c'est-à-dire le tissu interne de la feuille. Mais divers tissus n'en contiennent pas ou particulièrement peu : les cellules de revêtement de l'épiderme, les cellules stomatiques aquifères (des groupes de cellules qui évacuent de l'eau chez certaines feuilles)...

Structure

Ultrastructure d'un chloroplaste :
1-membrane externe
2-espace intermembranaire
3-membrane interne (1+2+3 : enveloppe)
4-stroma (fluide aqueux)
5-lumen du thylakoïde
6-membrane du thylakoïde
7-granum (thylakoïdes accolés)
8-thylakoïde inter-granaire (lamelle)
9-grain d'amidon
10-ribosome
11-ADN
12-plastoglobule (gouttelette lipidique)

La taille des chloroplastes est de l'ordre du micrometre. Ils prennent fréquemment la forme de disques aplatis de 2 à 10 microns de diamètre pour une épaisseur d'environ 1 micron. Le chloroplaste est un organite composé de deux membranes (1 et 3) scindées par un espace inter-membranaire (2). Il contient un réseau membraneux constitué de sacs aplatis appelés thylakoïdes (8) qui baignent dans le stroma (4) (liquide intra-chloroplastique). Les thylakoïdes sont composés d'un lumen (5) entouré d'une membrane (6), et contiennent de la chlorophylle (pigments verts) et des caroténoïdes (pigments jaune orange). Un empilement de thylakoïdes s'appelle granum (7) (au pluriel : des grana). D'autre part, le stroma contient quelques réserves sous forme d'amidon (9), et des structures lipidiques dont le rôle est toujours mal compris, les plastoglobules (12).

Génome chloroplastique

De plus, ces organites contiennent de l'ADN regroupé en nucléoides (11), chaque chloroplaste peut contenir jusqu'à 100 copies du génome[1]. Les molécules d'ADN du génome chloroplastique sont le plus souvent linéaires ou ramifiées[2]. Le génome chloroplastique est trés réduit, 37 à 220kb et contient le plus souvent une centaine de gènes, tandis que par comparaison celui d'une cyanobactérie (origine des chloroplastes) fait plusieurs mégabases et comporte plusieurs milliers de gènes.

Les ribosomes (10) sont constitués d'ARNr, syntétisés dans les chloroplastes, et de protéines codées par les génomes nucléaires et chloroplastiques.

L'ADN du chloroplaste ne lui permet pas de subvenir à tous ses besoins ; il y a une coopération entre la cellule et le chloroplaste. A titre d'exemple, le Ribulose 1, 5 Bisphosphate Carboxylase/Oxygénase (ou Rubisco) se compose de deux parties : une grande et une petite qui sont répétées chacune huit fois. La grosse sous-unité (55 kDa) est constituée dans le chloroplaste et la petite sous-unité (15 kDa) est synthétisée dans le cytoplasme de la cellule, sous la forme de précurseurs, puis pénètre dans le chloroplaste. En règle générale, les protéines codées par l'ADN nucléaire mais conçues pour une localisation chloroplastique sont synthétisées sous la forme de précurseurs pourvus d'un signal de transit en N-terminal, qui consiste en un peptide d'une cinquantaine d'acides aminés (taille variable d'une protéine à une autre), et qui sera clivé au moment du passage à l'intérieur du chloroplaste pour aboutir à la protéine mature. Les protéines conçues pour la membrane des thylacoides du chloroplaste peuvent même être pourvues de deux séquences de transit, la première pour entrer dans le chloroplaste, la seconde pour être intégrée dans la membrane. Ces mécanismes font intervenir deux complexes protéiques connus sous le nom de TIC et TOC.

Rôle

Chloroplaste (microscope électronique)
Article détaillé : photosynthèse.

Le chloroplaste est le siège d'à la photosynthèse. Il absorbe l'énergie lumineuse pour la transformer en énergie chimique sous forme d'adénosine triphosphate (ATP). Il intervient dans la phase photochimique de la photosynthèse.

Le chloroplaste absorbe la totalité du spectre de la lumière visible mis à part le vert, raison pour laquelle les feuilles des plantes ont un aspect vert. La chlorophylle se trouve dans la membrane des thylakoïdes. Les différentes étapes de la photosynthèse qui convertissent la lumière en énergie chimique se déroulent dans les thylakoïdes alors que les étapes de conversion de l'énergie en glucide se déroulent dans le stroma du chloroplaste.

Le chloroplaste joue aussi un rôle dans la fixation du carbone, de l'azote, du souffre ou encore de la biosynthèse des lipides.

Origine

Les chloroplastes sont le résultat d'une endosymbiose, c'est-à-dire que des cellules eucaryotes primitives ont ingéré des cyanobactéries il y a 1, 5 ou 1, 6 milliard d'années, puis ont vécu en symbiose avec ces dernières[3]. Par comparaison les mitochondries proviennent de l'endosymbiose d'une alphaprotéobactérie par une cellule primitive il y a à peu près 2 milliards d'années.

Il y a deux types d'endosymbiose :

Suite à une réduction du nombre de membranes, on connaît aussi des chloroplastes à trois membranes chez certains Dinophytes.

On peut distinguer une lignée verte et une lignée rouge selon que les plastes d'endosymbiose secondaire sont issus d'algues respectivement verte et rouge.

Voir aussi

Comparaison

Les différents types de plastes.
Interconversions plastidiales.

Liens externes

Références

  1. ↑ (en) Bendich AJ, «Why do chloroplasts and mitochondria contain so many copies of their genome?», dans biœssays, vol.  6, no 6, juin 1987, p.  279-82 [lien PMID] 
  2. ↑ (en) Bendich AJ, «Circular chloroplast chromosomes : the grand illusion. », dans the Plant Cell, vol.  16, no 7, juillet 2004, p.  1661-6 [lien PMID] 
  3. ↑ (en) McFadden, G., Gilson, P., Hofmann, C., Adcock, G. and Maier, U, «Evidence that an Amœba Acquired a Chloroplast by Retaining Part of an Engulfed Eukaryotic Alga», dans PNAS, vol.  91, 1994, p.  3690-3694 

Bibliographie

Recherche sur Amazone (livres) :

Ce texte est issu de l'encyclopédie Wikipedia. Vous pouvez consulter sa version originale dans cette encyclopédie à l'adresse http://fr.wikipedia.org/wiki/ADN_chloroplastique.
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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 06/11/2009.
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