Chloroplaste

Définition du chloroplaste

Qu’est-ce que le chloroplaste ? En biologie, un chloroplaste désigne l’organite présent dans la cellule des plantes et d’autres eucaryotes photosynthétiques, qui est rempli du pigment vert appelé chlorophylle. Étymologie : du grec « chloros », qui signifie « vert » et « plast », qui signifie « forme » ou « entité ». Synonymes : chloroplastide ; plastide vert ; chloroleucite.

Lorsqu’un eucaryote possède des chloroplastes, cela indique qu’il a la capacité de produire sa propre nourriture. Il le fait par le biais de la photosynthèse. Quels types de cellules contiennent des chloroplastes ? Les plantes sont des exemples d’organismes qui possèdent des chloroplastes à l’intérieur de leurs cellules. Un examen de leurs cellules révèle la présence de nombreux chloroplastes répartis dans le cytoplasme (voir l’image de l’anatomie des feuilles ci-dessous). Chaque chloroplaste contient un système de capture de la lumière contenant des chlorophylles. Ces pigments verts absorbent la lumière dans le bleu et le rouge du spectre électromagnétique. En revanche, ils réfléchissent la partie verte du spectre. C’est pour cette raison que les plantes sont vertes. En revanche, les cellules animales ne contiennent pas de chloroplastes. Ainsi, outre la présence d’une paroi cellulaire (c’est-à-dire une couche constituée de cellulose qui assure la rigidité des cellules chez les plantes), la présence de chloroplastes est une autre caractéristique qui permet de distinguer les plantes des animaux. D’autres organismes qui possèdent des chloroplastes sont les algues eucaryotes, par exemple les algues vertes. Certaines bactéries photosynthétiques (par exemple, les phototrophes et les cyanobactéries) possèdent des chlorophylles dans leurs cellules. Toutefois, leurs chlorophylles ne se trouvent pas à l’intérieur d’un organite à double membrane tel que le chloroplaste. Les pigments chlorophylliens sont plutôt situés dans la membrane thylakoïde d’une cellule bactérienne.

Caractéristiques du chloroplaste

Le chloroplaste est l’un des organites d’une cellule eucaryote photosynthétique. C’est un type de plastide (les autres types sont les chromoplastes et les leucoplastes). Les chloroplastes sont identifiables des autres plastes par leur couleur, leur forme, leur structure et leur fonction. Les chloroplastes sont verts en raison des pigments de chlorophylle qu’ils contiennent en abondance. Les deux types les plus courants sont la chlorophylle a et b. Les autres pigments chlorophylliens sont la chlorophylle c, d et f. La chlorophylle a est présente dans tous les chloroplastes tandis que les autres types sont présents (en quantités variables) selon les espèces. Chez les plantes vasculaires, la forme ressemble à une lentille ou à un disque et la taille, à environ 5µm en longueur et ~2,5µm en largeur. (Réf.1) Chez les algues, la forme peut varier. Elles peuvent être rondes, ovales ou tubulaires.

Structure du chloroplaste

Quelle est la structure du chloroplaste ? Le chloroplaste possède au moins trois systèmes membranaires : (1) la membrane externe, (2) la membrane interne et (3) le système thylakoïde. Les membranes externe et interne constituent le système à double membrane qui est une caractéristique typique d’un organite. Les thylakoïdes sont des structures en forme de disque qui ont pour rôle de récolter ou de collecter les photons d’une source de lumière, telle que la lumière du soleil. La membrane du thylakoïde contient un complexe d’antenne composé de protéines et de pigments absorbant la lumière, notamment la chlorophylle et les caroténoïdes. Le rôle du thylakoïde est donc de fournir un site pour les réactions lumineuses de la photosynthèse. La pile de thylakoïdes (ressemblant à une pile de pièces de monnaie) est appelée granum (pluriel : grana). La matrice du chloroplaste est appelée stroma. C’est le fluide épais qui se trouve entre les grana. Il contient des enzymes, des molécules et des ions. C’est là que se déroule le processus de formation des sucres indépendant de la lumière (les réactions sombres de la photosynthèse).

Similaires aux mitochondries, les chloroplastes sont des organites semi-autonomes. Ils possèdent leur propre ADN, que l’on appelle ADN chloroplastique ou ADNp. Ainsi, ils ne dépendent pas uniquement des gènes contenus dans le noyau. Ils produisent certaines protéines à partir de leur propre ADN. (Réf.2)

Fonctions du chloroplaste

Quelle est la fonction du chloroplaste ? Les chloroplastes réalisent le processus de la photosynthèse. Leur rôle principal est de fournir le site des réactions de la lumière et de l’obscurité. Grâce à ces organites, les sources inorganiques, l’eau et l’énergie lumineuse sont transformées en nourriture, c’est-à-dire en glucose (une molécule de sucre). Ils sont donc importants pour les organismes photosynthétiques car ils produisent leur propre nourriture et n’ont pas besoin de se nourrir d’autres organismes pour survivre. L’oxygène étant l’un des sous-produits de la photosynthèse, les chloroplastes sont donc un site crucial pour la production de ce gaz, qui est ensuite libéré par la cellule dans l’environnement. L’oxygène est biologiquement important pour son rôle, à son tour, dans divers processus biochimiques et physiologiques chez les animaux.

Pour plus de description et de faits sur la photosynthèse, lisez le tutoriel sur le métabolisme des plantes.

Évolution du chloroplaste

La théorie endosymbiotique a été conceptualisée pour délimiter l’origine des chloroplastes. (Réf.3) En conséquence, les organites tels que les mitochondries et les chloroplastes étaient des structures cellulaires des cellules eucaryotes qui ont émergé à la suite d’une endosymbiose primaire qui a eu lieu il y a des millions d’années entre les endosymbiontes procaryotes et les cellules hôtes eucaryotes. La cellule eucaryote, étant la plus grande, a accueilli les procaryotes photosynthétiques plus petits (par exemple, les cyanobactéries) qui leur ont permis de réaliser la photosynthèse. Finalement, les procaryotes ont évolué et se sont différenciés en plastides, en particulier en chloroplastes. Ces premiers eucaryotes photosynthétiques abritant des procaryotes devenus des organites sont présumés être les premiers ancêtres des plantes et des algues modernes sur Terre. The discovery of the cpDNA in chloroplasts, the similarity in membranes, and the binary fission as a means of reproduction serve as evidence that supports this theory. (Ref.4)

Read also:
What is the Likely Origin of Chloroplasts? – BioTechniques. (2017, December 14). BioTechniques. https://www.biotechniques.com/molecular-biology/when-did-the-chloroplast-evolve/

See also

• Chlorophyll
• Etioplast
• Chromoplast
• Leucoplast
• Plastid

1. Staehelin, L. A. (2003). Chloroplast structure: from chlorophyll granules to supra-molecular architecture of thylakoid membranes. Photosynthesis Research, 76(1–3), 185–196. https://doi.org/10.1023/A:1024994525586
2. Discovery of Chloroplast DNA, Genomes and Genes | Discoveries in Plant Biology. (2019). Worldscientific.Com. https://www.worldscientific.com/doi/abs/10.1142/9789812813046_0002
3. Jensen, P. E., & Leister, D. (2014). Chloroplast evolution, structure and functions. F1000Prime Reports, 6. https://doi.org/10.12703/p6-40
4. Evidence for endosymbiosis. (2020). Berkeley.Edu. https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/_0_0/endosymbiosis_04