-

Chlorophylle

La chlorophylle est un pigment présent dans les cellules des plantes, des algues et de certaines bactéries. C'est une molécule qui absorbe la lumière du Soleil, principalement dans les régions du spectre visible, et la convertit en énergie chimique lors du processus de photosynthèse, qui se déroule dans les chloroplastes, et consiste à synthétiser des composés organiques à partir du dioxyde de carbone, de l'eau et de l'énergie lumineuse ainsi captée.

Lorsque la chlorophylle absorbe la lumière, elle excite les électrons de ses molécules à un niveau d'énergie supérieur, créant ainsi de l'énergie chimique sous forme d'ATP et de NADPH,. Les électrons excités et l'ATP produits par la chlorophylle sont utilisés pour convertir le dioxyde de carbone atmosphérique en composés organiques, tels que les glucides, lors des réactions de fixation du carbone dans le cycle de Calvin.

Lors de la photosynthèse, la chlorophylle scinde également les molécules d'eau en oxygène et en protons, libérant ainsi de l'oxygène gazeux dans l'atmosphère en tant que sous-produit.

Distribution de la chlorophylle dans les organismes photosynthétiques.
Dans les plantes, la chlorophylle manque aux organes souterrains, mais est présente principalement dans les chloroplastes, des organites spécialisés particulièrement abondants dans les feuilles, où ils se trouvent dans les cellules épidermiques et les cellules du parenchyme palissadique et spongieux. A l'intérieur de ces chloroplastes, la chlorophylle est localisée dans les thylakoïdes, des membranes en forme de sacs empilés, où elle forme des complexes protéiques appelés photosystèmes.

Bien que certains organes ou certaines plantes (pin pignon et nombreux Conifères, Fougères), etc., puissent verdir à l'obscurité, l'action de la lumière paraît généralement nécessaire à la formation de la chlorophylle : une plante qui pousse à l'obscurité s'étiole; elle demeure presque blanche; ses chloroplastes sont imprégnés d'un pigment jaune (xanthophylle ou étioline); dans une plante qui se développe à la lumière, à la xanthophylle s'ajoute la chlorophylle; on peut d'ailleurs séparer ces deux substances, car la chlorophylle est soluble dans la benzine.

Dans les algues, la chlorophylle est également localisée dans des organites similaires aux chloroplastes. Par exemple, les algues vertes ont des chloroplastes similaires à ceux des plantes, tandis que les algues brunes et rouges possèdent des structure analogues, mais avec des pigments supplémentaires tels que les fucoxanthines et les phycobiliprotéines. Ces pigments peuvent masquer la couleur verte de la chlorophylle, donnant à ces algues une teinte brunâtre ou rougeâtre.

Certaines bactéries photosynthétiques, telles que les cyanobactéries et les bactéries pourpres non sulfurées, utilisent également de la chlorophylle pour la photosynthèse. Chez les cyanobactéries, la chlorophylle est présente dans des thylakoïdes, similaires à ceux des plantes. Chez les bactéries pourpres non sulfurées, la chlorophylle est associée à des structures membranaires appelées chromatophores. Ces bactéries peuvent également utiliser d'autres pigments tels que les bactériochlorophylles et les caroténoïdes pour compléter la photosynthèse en capturant une plus large gamme de longueurs d'onde lumineuses.
-

Autres pigments photosynthétiques

Bien que la chlorophylle soit le principal pigment photosynthétique utilisé par les plantes et la plupart des organismes photosynthétiques pour capter l'énergie lumineuse nécessaire à la photosynthèse, il existe d'autres pigments qui peuvent jouer un rôle dans la photosynthèse. Ils ne sont cependant pas pas aussi courants ou efficaces que la chlorophylle. Quelques exemples :

• Les caroténoïdes, tels que les carotènes et les xanthophylles, sont des pigments accessoires présents dans les chloroplastes. Ils ne sont pas directement impliqués dans la conversion de l'énergie lumineuse en énergie chimique, mais ils absorbent la lumière dans des régions du spectre lumineux où la chlorophylle est moins efficace, élargissant ainsi la gamme de longueurs d'onde capturées.
• Les phycobiliprotéines sont des pigments présents chez certaines algues rouges et cyanobactéries. Ils absorbent la lumière dans les régions du spectre où la chlorophylle est moins efficace et transfèrent ensuite cette énergie à la chlorophylle pour la photosynthèse.
• La bactériochlorophylle est un pigment utilisé par certaines bactéries pour réaliser la photosynthèse.

-Composition chimique de la chlorophylle.
La chlorophylle, d'une formule chimique qui l'apparente à l'hémoglobine et aux autres porphyrines, est une substance se combinant avec les bases à la manière d'un acide faible, susceptible de cristalliser en aiguilles d'un beau vert; elle est soluble dans l'éther, le chloroforme, etc. Etard a montré que sa composition varie dans certaines limites, suivant la nature des plantes.
-

mol�cules de chlorophylle et de b�ta-carot�ne et spectre d'absorption.

Pigments et spectre d'absorption. - (a) La chlorophylle a, (b) la chlorophylle b et (c) le bêta--carotène sont des pigments organiques hydrophobes présents dans la membrane thylakoïde. Les chlorophylles a et b, qui sont identiques à l'exception de la partie indiquée dans le recangle rouge, sont responsables de la couleur verte des feuilles. Le bêta-carotène est responsable de la couleur orange des carottes. (d) Chaque pigment a un spectre d'absorbance caractéristique.

La structure centrale de la chlorophylle est un anneau porphyrinique, similaire à celui retrouvé dans l'hème des globules rouges du sang. Cet anneau est formé d'atomes de carbone, d'azote et d'hydrogène, arrangés en une structure cyclique. Au centre se trouve un ion magnésium (Mg²⁺). Autour de l'anneau , il y a plusieurs chaînes latérales composées d'atomes de carbone, d'hydrogène, d'oxygène et parfois d'azote. Les chaînes latérales contiennent également des groupes fonctionnels, qui contribuent à la différenciation entre les différentes formes de chlorophylle. Les deux principales de ces formes trouvées chez les plantes étant la chlorophylle a et la chlorophylle b, qui diffèrent légèrement dans leur structure chimique mais ont une fonction de base similaire dans la photosynthèse.

• La chlorophylle a (Chl a) est la forme la plus courante de chlorophylle et celle qui est directement impliquée dans la photosynthèse. Elle absorbe principalement la lumière bleue et rouge. On note la présence des groupes phytol (pour la chlorophylle a) dans les chaînes lattérales de cette forme de chlorophylle.

• La chlorophylle b (Chl b) travaille en tandem avec la chlorophylle a pour absorber la lumière et la convertir en énergie chimique. La chlorophylle b absorbe principalement la lumière bleue et orange. Cette forme de chrophylle se distingue de la chlorophylle a par les groupes fonctionnels formyl dans ses chaînes lattérales.
• La chlorophylle c (Chl c) est présente chez certaines algues et diatomées. Elle diffère de la chlorophylle a par la présence de groupes méthyle supplémentaires sur l'anneau porphyrinique.
• La chlorophylle d (Chl d) a été découverte dans des cyanobactéries. Elle absorbe la lumière dans des parties du spectre lumineux où la chlorophylle a et b n'absorbent pas bien.
• La chlorophylle e (Chl e) a été identifiée dans certaines algues rouges. Elle diffère légèrement des autres chlorophylles en termes de structure moléculaire.

Applications et utilisations de la chlorophylle

La chlorophylle est utilisée comme pigment alimentaire et colorant dans divers produits alimentaires et boissons pour leur donner une couleur verte naturelle. Elle peut être extraite de sources végétales telles que les épinards, les herbes vertes et les algues. La chlorophylle est également utilisée comme colorant dans les produits cosmétiques, les produits pharmaceutiques et les produits de soins de la peau en raison de ses propriétés colorantes et de son potentiel de masquage d'odeurs.

Elle est parfois utilisée aussi comme supplément alimentaire en raison de ses propriétés antioxydantes et détoxifiantes. La chlorophylle est également connue pour ses propriétés antibactériennes et anti-inflammatoires, ce qui la rend utile dans le traitement des infections et des inflammations buccales. De plus, des études préliminaires suggèrent que la chlorophylle pourrait avoir des effets bénéfiques sur la santé digestive et la détoxification du foie.

Ajoutons que des études sont en cours pour développer le potentiel de la chlorophylle et des organismes photosynthétiques pour la production d'énergie renouvelable. Cela concerne des technologies telles que la bioconversion de la chlorophylle en biocarburants ou la production d'électricité à partir de bactéries photosynthétiques.

Dictionnaire Les mots du vivant