Pourquoi les feuilles sont vertes : les pigments du chloroplaste

Le chloroplaste est l'organite de la cellule végétale chlorophyllienne où se déroule la photosynthèse. On en trouve surtout dans les cellules du parenchyme des feuilles (plusieurs dizaines par cellule). Au microscope électronique, un chloroplaste mesure environ 5 à 10 micromètres et montre :

• une enveloppe formée de deux membranes ;
• le stroma, liquide intérieur qui contient des enzymes, de l'ADN et parfois des grains d'amidon ;
• les thylakoïdes, petits sacs aplatis formés d'une membrane ; empilés, ils forment des grana (un granum).

Les pigments photosynthétiques sont des molécules colorées qui absorbent la lumière. Ils sont situés dans la membrane des thylakoïdes. On distingue : la chlorophylle a et la chlorophylle b (vertes), et les caroténoïdes (jaunes-orangés : carotènes et xanthophylles). On peut les séparer par chromatographie : chaque pigment migre à une distance différente sur le papier.

Le spectre d'absorption des pigments montre qu'ils absorbent surtout le bleu-violet (environ 400 à 500 nm) et le rouge (environ 650 à 700 nm). Le vert (environ 500 à 600 nm) est peu absorbé : il est réfléchi ou transmis, d'où la couleur verte des feuilles. Le spectre d'action (intensité de la photosynthèse selon la couleur de la lumière) a la même allure : ce sont bien les radiations absorbées par les pigments qui sont utilisées.

Exemple. Données (fictives) : On éclaire des élodées avec des lumières de couleurs différentes, de même intensité, et on mesure le dioxygène rejeté en 10 minutes :

• bleu (450 nm) : 8,4 mg/L
• vert (550 nm) : 1,2 mg/L
• rouge (680 nm) : 9,0 mg/L

Le spectre d'absorption de la chlorophylle montre deux pics : 430 nm et 660 nm.

Question : Interprète ces résultats.

Résolution :

• Je compare : le rejet de ${\text{O}}_2$ est élevé en lumière bleue (8,4) et rouge (9,0), très faible en lumière verte (1,2), soit environ 7 fois moins qu'en lumière rouge.
• Le rejet de ${\text{O}}_2$ traduit l'intensité de la photosynthèse.
• Je mets en relation : le bleu et le rouge correspondent aux pics d'absorption de la chlorophylle ; le vert est peu absorbé.
• Conclusion : seules les radiations absorbées par les pigments du chloroplaste sont efficaces pour la photosynthèse ; les pigments sont donc les capteurs de l'énergie lumineuse.